Jan 14, 2016

എന്താണ് ടാക്കിയോണുകൾ? എന്തല്ല ടാക്കിയോണുകൾ?

പൊതുവിജ്ഞാന ശാസ്ത്ര പംക്തികളിൽ മിക്കവാറും കണ്ടിട്ടുള്ള ഒരു വാക്കാണ് ടാക്കിയോണുകൾ. 'പ്രകാശത്തേക്കാൾ വേഗതയിൽ സഞ്ചരിക്കുന്ന ടാക്കിയോണുകൾ എന്ന കണങ്ങളെ കണ്ടുപിടിച്ചതാര്?' എന്ന ചോദ്യത്തിന് 'ഈ. സീ. ജി. സുദർശൻ' എന്ന ഉത്തരവും 'പ്രകാശത്തേക്കാൾ വേഗതയിൽ സഞ്ചരിക്കുന്ന കണങ്ങൾ ഏത്?' എന്ന ചോദ്യത്തിന് 'ടാക്കിയോണുകൾ' എന്ന ഉത്തരവുമാണ് മിക്കവാറും ജി.കെ. ഗൈഡുകൾ പരിചയപ്പെടുത്തുന്നത്. പീ.എസ്. സി. പരീക്ഷയ്ക്കോ ബാങ്ക് പരീക്ഷയ്ക്കോ ഇത്രയും മതിയാകുമെങ്കിലും, ഇതേപടി പല കുറി ആവർത്തിക്കപ്പെടുന്ന ഈ ചോദ്യങ്ങൾ ടാക്കിയോണുകളെ കുറിച്ച് വളരെ തെറ്റായ ഒരു ധാരണയാണ് വായനക്കാരിൽ ഉണ്ടാക്കുന്നത്. 'ധാരണ' ഉണ്ടാവേണ്ടത് ഒരു ആവശ്യമായി തോന്നാത്തവർക്ക് ഈ പോസ്റ്റ് പൂർണമായും അവഗണിക്കാവുന്നതാണ്.

ഇപ്പറഞ്ഞ രണ്ട് ചോദ്യങ്ങളും, വിശേഷിച്ച് ഒന്നാമത്തെ ചോദ്യം, സാങ്കേതികമായി തെറ്റാണ്. കാരണം ഈ. സീ. ജി. സുദർശൻ എന്ന ലോകപ്രശസ്തനും പ്രഗത്ഭനും മലയാളിയുമായ ശാസ്ത്രജ്ഞൻ ടാക്കിയോണുകളെ 'കണ്ടുപിടിച്ചി'ട്ടേയില്ല. സുദർശനെന്നല്ല, ആരും ഇതുവരെ ടാക്കിയോണുകളെ 'കണ്ടുപിടിച്ചി'ട്ടില്ല എന്നതാണ് സത്യം. ആദ്യമേ തന്നെ വ്യക്തമായി പറയട്ടെ- ടാക്കിയോണുകൾ എന്ന് വിശേഷിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന, പ്രകാശത്തെക്കാൾ വേഗത്തിൽ സഞ്ചരിക്കാൻ കഴിയുമെന്ന് കരുതപ്പെടുന്ന കണങ്ങൾ യഥാർത്ഥത്തിൽ ഉണ്ടെന്ന് വിശ്വസിക്കാൻ പോന്ന തെളിവുകളൊന്നും തന്നെ നാളിതുവരെ ലഭിച്ചിട്ടില്ല. ടാക്കിയോണുകളെ 'hypothetical' എന്നാണ് ശാസ്ത്രലോകം വിശേഷിപ്പിക്കുന്നത്. അതായത്, ഉണ്ടെന്ന് ഉറപ്പിക്കാൻ പോന്ന തെളിവുകളൊന്നും ഇല്ലാതെ, ഉണ്ടാകാം എന്നൊരു അഭ്യൂഹം മാത്രമായി നിലനിൽക്കുന്ന ഒരു സൈദ്ധാന്തിക വസ്തു.

ഇന്ന് ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനശിലകളിൽ ഒന്നാണ് ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം. ഒരു പുതിയ സിദ്ധാന്തം ഉണ്ടായാൽ അത് ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തത്തെ അനുസരിക്കുന്നുണ്ടോ എന്ന് പരിശോധിച്ചിട്ട് മാത്രം മുന്നോട്ട് പോകുന്ന അവസ്ഥ വരെയുണ്ട്, അത്രമാത്രം അംഗീകാരം അതിന് കിട്ടിയിട്ടുണ്ട്. അത് ഔദാര്യമൊന്നുമല്ല കേട്ടോ. നിരവധി അനവധി പരീക്ഷണ-നിരീക്ഷണ-വാദപ്രതിവാദങ്ങൾക്ക് ശേഷമാണ് ആപേക്ഷികതയ്ക്ക് ഈ സ്ഥാനം കിട്ടിയത്. ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം പ്രകാരം ഭൗതികവസ്തുക്കൾക്കൊന്നും തന്നെ പ്രകാശത്തിന് ശൂന്യതയിലുള്ളതിനെക്കാൾ കൂടുതൽ വേഗതയിൽ സഞ്ചരിക്കാനാവില്ല. (അതിനെ കുറിച്ച് വിശദമായി ഈ പോസ്റ്റിൽ എഴുതിയിട്ടുണ്ട്- http://www.kolahalam.com/2015/08/speed-of-light.html) ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം നിലവിൽ വന്ന ശേഷം, പ്രകാശത്തെക്കാൾ വേഗതയിൽ സഞ്ചരിക്കാൻ കഴിയുന്ന കണങ്ങളുടെ സാധ്യതയെ കുറിച്ച് ആദ്യം സംസാരിക്കുന്നത് 1962-ൽ, അന്ന് റോചസ്റ്റർ യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെ പ്രൊഫസറായിരുന്ന സുദർശനും രണ്ട് സഹപ്രവർത്തകരും ചേർന്നാണ്. പക്ഷേ അവരാ കണങ്ങളെ ടാക്കിയോണുകൾ എന്നല്ല, meta-particles എന്നൊരു താത്കാലിക പേരിട്ടാണ് വിളിച്ചത്. പിന്നീട് 1967-ൽ കൊളംബിയ യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെ ജെറാൾഡ് ഫെയിൻബർഗ് പ്രകാശവേഗതയെ കവച്ചുവെക്കാൻ കഴിയുന്ന കണങ്ങളെക്കുറിച്ച് മറ്റൊരു പ്രബന്ധം അവതരിപ്പിച്ചു. അതിവേഗതയ്ക്കുള്ള ഗ്രീക്ക് വാക്കായ 'ടാക്കി'-യിൽ നിന്ന് ടാക്കിയോൺ എന്ന പേര് ഉണ്ടാക്കിയെടുത്തത് ഫെയിൻബർഗ് ആണ്.

ഫെയിൻബർഗും സുദർശനും ഏതാണ്ട് ഒരേ വാദമാണ് തങ്ങളുടെ സിദ്ധാന്തത്തിന് അടിസ്ഥാനമാക്കിയത്. പ്രകാശവേഗതയെ കവച്ച് വെക്കാൻ സാധാരണ കണങ്ങൾക്ക് സാധിയ്ക്കാത്തത് അവയുടെ പിണ്ഡം (mass) കാരണമാണ്. വേഗത കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച് പിണ്ഡം കൂടുകയും പ്രകാശവേഗത എത്തുമ്പോൾ അനന്തമായ (infinite) പിണ്ഡം കൈവരുന്നതിനാൽ പിന്നീട് വേഗത കൂട്ടാൻ അനന്തമായ ഊർജം വേണ്ടിവരികയും ചെയ്യും എന്നതിനാലാണ് ഒരു വസ്തുവിനേയും ഓടിച്ച് പ്രകാശവേഗതയെ ഓവർട്ടേക്ക് ചെയ്യാൻ കഴിയാത്തത്. പക്ഷേ മറ്റൊരു ചോദ്യമുണ്ട്- ആദ്യമേ തന്നെ പ്രകാശവേഗതയെക്കാൾ വേഗതയുള്ള കണങ്ങൾ ഉണ്ടെങ്കിലോ? അവയെ സംബന്ധിച്ച് പ്രകാശവേഗതയെ 'മറികടക്കുക' എന്നൊരു പ്രശ്നം ഉദിക്കുന്നില്ല. അതായത് പ്രകാശവേഗത ഒരു മതിലാണെങ്കിൽ, നാം കാണുന്ന സാധാരണ ഭൗതിക കണങ്ങളെല്ലാം എപ്പോഴും ആ മതിലിന് ഇപ്പുറമാണ്. അവയ്ക്ക് പരമാവധി ആ മതില് വരെയേ പോകാനാകൂ. പക്ഷേ ആ മതിലിനപ്പുറത്ത് നമ്മളിനിയും കണ്ടിട്ടില്ലാത്ത കണങ്ങൾ ഉണ്ടായിക്കൂടേ എന്നാണ് ചോദ്യം. അതിനുള്ള ഉത്തരമായാണ് ടാക്കിയോണുകൾ അവതരിപ്പിക്കപ്പെടുന്നത്. അങ്ങനെയെങ്കിൽ അവയുടെ പ്രത്യേകതകൾ എന്തൊക്കെയായിരിക്കും എന്ന് നിലവിലുള്ള ഭൗതിക സിദ്ധാന്തങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് പ്രവചിക്കാനാകും. പക്ഷേ എങ്ങനെ പോയാലും നമുക്ക് പരിചയമില്ലാത്ത പല വിചിത്ര സ്വഭാവങ്ങളും ഉണ്ടെങ്കിൽ മാത്രമേ പ്രകാശവേഗതയെക്കാൾ കൂടിയ വേഗതയിൽ അവയ്ക്ക് സഞ്ചരിക്കാനാകൂ എന്ന് എളുപ്പം മനസിലാക്കാനാകും. ഒന്ന്, അവയുടെ പിണ്ഡത്തിന്റെ വർഗം (square) ഒരു നെഗറ്റീവ് സംഖ്യ ആയിരിക്കണം. ഗണിതം പഠിച്ചിട്ടുള്ളവർക്ക് ഇത് എത്ര സങ്കീർണമാണെന്ന് മനസിലാകും. സാധാരണഗതിയിൽ ഇത് അസാദ്ധ്യമാണ്. ഇനി അഥവാ അത് സാധ്യമാണെന്ന് വെച്ചാൽ തന്നെ, ഊർജം കുറയുന്നതിനനുസരിച്ച് വേഗത കൂടുന്ന അതിവിചിത്രമായ പ്രത്യേകത കൂടി ഇവയ്ക്ക് ഉണ്ടാകേണ്ടി വരും. ടാക്കിയോണുകളെ സംബന്ധിച്ച് ഊർജം പൂജ്യമാകുമ്പോൾ അവയുടെ വേഗത അനന്തമാകും. മാത്രമല്ല, ഇവയ്ക്ക് ഒരിയ്ക്കലും പ്രകാശവേഗതയെക്കാൾ കുറഞ്ഞ വേഗതയിൽ സഞ്ചരിക്കാനാവില്ല. ടാക്കിയോണുകൾ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തത്തിന് വിരുദ്ധമാണോ എന്ന ചോദ്യത്തിന് ഉത്തരം ഇവിടുണ്ട്. പ്രകാശവേഗതയെക്കാൾ താഴെ സഞ്ചരിക്കാൻ കഴിയാത്തിടത്തോളം കാലം, ടാക്കിയോണുകൾ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ പരിധിയിൽ വരുന്നതേയില്ല. ആപേക്ഷികത, നേരത്തേ പറഞ്ഞ മതിലിനിപ്പുറമുള്ള നമ്മുടെ പറമ്പിലെ കാര്യങ്ങളെ സംബന്ധിച്ച സിദ്ധാന്തമാണ്. മതിലിന്റെ അപ്പുറം നടക്കുന്നതൊന്നും ആപേക്ഷികതയുടെ 'സ്റ്റേഷൻ പരിധി'യിൽ വരുന്നതല്ല. പ്രകാശവേഗതയുടെ മുകളിലുള്ള കണങ്ങളെ കുറിച്ച് സൈദ്ധാന്തികമായി നിരവധി എതിർപ്പുകൾ ഉണ്ടായിരുന്നിട്ടും, അവയെ കണ്ടെത്താൻ പല പരീക്ഷണങ്ങളും നടത്തപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. പക്ഷേ ഒരിടത്തും ടാക്കിയോണുകളുടെ പൊടി പോലും കണ്ടുകിട്ടിയില്ല. മതിലിനപ്പുറം ആരാന്റെ പറമ്പിൽ കുഴിച്ചിട്ടിരിക്കുന്നു എന്ന് കരുതപ്പെടുന്ന നാഗമാണിക്യം മാത്രമായിട്ടാണ് ഇന്ന് ടാക്കിയോൺ കണങ്ങൾ അറിയപ്പെടുന്നത്.

അല്പസ്വല്പം ഫിസിക്സ് പഠിച്ചവർക്കായി ഒരു കാര്യം കൂടി സൂചിപ്പിക്കാം. ടാക്കിയോണുകൾ എന്ന കണങ്ങളെ കുറിച്ചാണ് ഇതുവരെ പറഞ്ഞത്. ക്വാണ്ടം ഫീൽഡ് തിയറിയുടെ ഭാഗമായി ടാക്കിയോൺ ഫീൽഡ് എന്നൊരു സങ്കല്പം നിലവിലുണ്ട്. സുദർശന്റെ സിദ്ധാന്തത്തിൽ നിന്നും, അതിന് ശേഷം വന്ന ഫിയെൻബർഗിന്റെ സിദ്ധാന്തത്തിനുള്ള വ്യത്യാസം, രണ്ടാമത്തേത് ക്വാണ്ടം ഫീൽഡ് സങ്കല്പത്തിലുടെയാണ് അവതരിപ്പിക്കപ്പെട്ടത് എന്നതാണ്. സ്വന്തം സിദ്ധാന്തം അനുസരിച്ച് പ്രകാശത്തെക്കാൾ വേഗതയിൽ ടാക്കിയോണുകൾ സഞ്ചരിക്കുമെന്നും അവയെ ഉപയോഗിച്ച് ഭൂതകാലത്തേയ്ക്ക് സന്ദേശമയക്കാൻ കഴിയുമെന്നും ഒക്കെ കരുതിയ ഫിയെൻബർഗ്, അതിലൂടെ പാരാസൈക്കിക് പ്രതിഭാസങ്ങൾക്കൊക്കെ സർട്ടിഫിക്കറ്റ് കൊടുക്കാനും തയ്യാറായി. പക്ഷേ പിന്നീടുള്ള പഠനങ്ങളിൽ വ്യക്തമായത്, ഫീൽഡിലൂടെ പ്രകാശവേഗതയെക്കാൾ വേഗത്തിൽ സന്ദേശകൈമാറ്റം സാധിയ്ക്കില്ല എന്നുതന്നെയായിരുന്നു. പിണ്ഡത്തിന്റെ വർഗം നെഗറ്റീവാകുന്ന പക്ഷം ടാക്കിയോൺ കണ്ടൻസേഷൻ എന്ന പ്രതിഭാസം വഴി പ്രകാശാതിവേഗ കണങ്ങളെല്ലാം ഇല്ലാതാകും. ടാക്കിയോൺ കണങ്ങൾ സങ്കല്പം മാത്രമായി തുടരുന്നു എങ്കിലും, സൈദ്ധാന്തിക തലത്തിൽ ടാക്കിയോൺ ഫീൽഡ്, ടാക്കിയോൺ കണ്ടൻസേഷൻ എന്നീ ആശയങ്ങൾക്ക് ഇന്ന് ഫിസിക്സിൽ വളരെയധികം പ്രാധാന്യമുണ്ട്. ഹിഗ്സ് ഫീൽഡ് പോലുള്ള കാര്യങ്ങളുടെ പഠനത്തിൽ ഇവ ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നുണ്ട്. അതിനാൽ ടാക്കിയോൺ എന്ന വാക്ക് കേൾക്കുമ്പോൾ അത് ഏത് സന്ദർഭത്തിലാണ് ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നത് എന്നത് കൂടി ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതുണ്ട്.

No comments:

Post a Comment