Sunday, May 8, 2011

ആപേക്ഷികതാ വാദം വീണ്ടും അതിജീവിക്കപ്പെട്ടു.

ഐയ്ന്‍സ്ടീന്‍ ശരിയാണെന്ന് വീണ്ടും തെളിഞ്ഞിരിക്കുന്നു. നാസയുടെ ഗ്രാവിടി പ്രോബ് ബി ഉപഗ്രഹം ഐന്‍സ്ടീന്റെ പൊതു ആപേക്ഷികത സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ രണ്ടു പ്രവചനങ്ങളെ ശരി വച്ചു. ഭൂമിക്കു ചുറ്റുമുള്ള സ്ഥലകാലത്തിന്റെ വക്രതയും ഭൂഭ്രമണം മൂലം ഈ വക്രതയില്‍ ഉണ്ടാകുന്ന വ്യതിയാനവും ഐന്‍സ്ടീന്റെ സിദ്ധാന്തം അണുവിട തെറ്റാതെ പ്രവചിക്കുന്നു എന്നാണ് പ്രസ്തുത ഉപഗ്രഹത്തിലെ "പമ്പര " പരീക്ഷണങ്ങള്‍ തെളിയിച്ചത്. ഇതോടെ കഴിഞ്ഞ 96 വര്‍ഷങ്ങളില്‍ നടന്ന എല്ലാ പരീക്ഷണ നിരീക്ഷനങ്ങളെയും അതിജീവിക്കാന്‍ പൊതു ആപേക്ഷികത വാദത്തിനു കഴിഞ്ഞു.

1915 ഇല് ഐന്‍സ്റീന്‍ തന്റെ വിഖ്യാദമായ പൊതു ആപേക്ഷികത വാദം ഉപയോഗിച്ച് ഗുരുത്വാകര്‍ഷണത്തെ വിശദീകരിക്കുമ്പോള്‍ അതിനെ സാധൂകരിക്കുന്ന നിരീക്ഷണങ്ങള്‍ കാര്യമായി ഒന്നുമില്ലായിരുന്നു. ഗുരുത്വ ബലം എന്നൊന്നില്ല , മറിച്ചു സ്ഥല -സ്ഥല ചതുര്മാനങ്ങളും പദാര്‍ഥങ്ങളുടെ പിണ്ട്ട-ആക്കങ്ങളും തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവര്തനതെയാണ് നാം ഗുരുത്വമായി കാണുന്നത് എന്നാണ് ഈ സിദ്ധാന്തത്തില്‍ ഐന്‍സ്റീന്‍ മുന്‍പോട്ടു വച്ചത്. ലളിതമായി പറഞ്ഞാല്‍ പദാര്‍ഥങ്ങളുടെ പിണ്ഡം അതിനു ചുറ്റുമുള്ള സ്ഥല-കാലത്തെ രൂപാന്തരപെടുതുന്നു അഥവാ വളക്കുന്നു.പദാര്‍ഥങ്ങളുടെ പ്രവേഗവും സ്ഥല കാലങ്ങളുടെ വളവിനെ സ്വാധീനിക്കുന്നു. ഈ വളഞ്ഞ സ്ഥല കാലത്തില്‍ സഞ്ചരിക്കുന്ന മറ്റൊരു വസ്തുവകട്ടെ നേര് രേഖക്ക് പകരം ഒരു വളഞ്ഞ വഴിയില്‍ സഞ്ചരിക്കുന്നു. ഈ പ്രതിഭാസമാണ് ഗുരുത്വാകര്‍ഷണം. ഉദാഹരണത്തിന് ഭൂമിയുടെ പിണ്ഡം അതിനു ചുറ്റുമുള്ള സ്ഥലത്തെ വളച്ചു നിര്ത്തുന്നു. ഭൂമിക്കു ചുറ്റും സഞ്ചരിക്കുന്ന ചന്ദ്രന് അതിനാല്‍ ഒരു 'വളഞ്ഞ വഴി' പിന്തുടരേണ്ടി വരുന്നു. അതിന്റെ ഫലമായി ചന്ദ്രന്‍ ഭൂമിയെ ഭ്രമണം ചെയ്യുന്നു. ഈ ഉത്കൃഷ്ട ആശയത്തെ വിശ്രുത ശാസ്ത്രകാരന്‍ ജോണ്‍ വീലെര്‍ അവതരിപ്പിക്കുന്നത്‌ ഇപ്രകാരമാണ് -"പദാര്‍ത്ഥം സ്ഥല കാലങ്ങളോട് എങ്ങനെ വളയണം എന്ന് പറയുന്നു. സ്ഥല കാലങ്ങള്‍ പടര്തതോട് എങ്ങനെ സഞ്ചരിക്കണം എന്നും."

പൊതു ആപേക്ഷിക സിദ്ധാന്തം ന്യൂട്ടണ്‍ന്റെ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ സിദ്ധാന്തത്തെ അപേക്ഷിച്ച് വിഭിന്നമായ പല പ്രവചനങ്ങളും നടത്തുന്നു. പൊതു ആപേക്ഷികത വാദം ശരിയാണ് എന്ന് തെളിയിക്കാന്‍ ഉള്ള മാര്‍ഗം ഈ പ്രവചനങ്ങള്‍ പരീക്ഷണ നിരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ ശരി വക്കുക എന്നതാണ്.ഐന്‍സ്റീന്‍ തന്റെ സിദ്ധാന്തം മുന്‍പോട്ടു വക്കുമ്പോള്‍ തന്നെ അതിനു ബുധ ഗ്രഹത്തിന്റെ സൂര്യനെ ചുറ്റിയുള്ള ഭ്രമണ പാതയില്‍ ഉണ്ടാകുന്ന വ്യതിയാനം കൃത്യമായി പ്രവചിക്കാന്‍ (ന്യൂട്ടണ്‍ ന്റെ സിദ്ധാന്തത്തിനു അത് സാധിച്ചിരുന്നില്ല.) കഴിഞ്ഞിരുന്നു. പിന്നീടു 1919 ഇല സൂര്യന് ചുറ്റും സഞ്ചരിക്കുന്ന പ്രകാശ കിരണങ്ങള്‍ സ്ഥല കല വക്രത നിമിത്തം വളയും എന്ന ആപേക്ഷികത വാദത്തിന്റെ പ്രവചനം നിരീക്ഷണത്തിലൂടെ സ്ഥിരീകരിക്കപ്പെട്ടു. പിന്നീടു ആപേക്ഷികത വാദത്തിന്റെ മഹത്തായ പ്രവച്ചനമായ 'പ്രപഞ്ച വികാസം' 1929 ഇല് എഡ്വിന്‍ ഹബിള്‍ നിരീക്ഷണത്തിലൂടെ തെളിയിച്ചു. ഈ സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ മറ്റൊരു പ്രവചനമായ 'പ്രകാശത്തിന്റെ ചുവപ്പ് നീക്കം' 1925 ഇല നിരീക്ഷനതിലൂടെയും 1959 ഇല് പരീക്ഷനതിലൂടെയും തെളിയിക്കപ്പെട്ടു. പൊതു ആപേക്ഷികത വാദത്തിന്റെ മറ്റു രണ്ടു മഹാ പ്രവചനങ്ങള്‍ ആയ തമോദ്വാരങ്ങളും ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ തരംഗംകളും നേരിട്ടല്ലതെയുള്ള നിരീക്ഷനങ്ങലാല്‍ സ്ഥിരീകരിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട് ( ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ തരംഗംകള്‍ക്ക് അതി ശക്തമായ
തെളിവുകള്‍ ആണുള്ളത്.)

ഈ വിധത്തിലുള്ള വിവിധ തെളിവുകളുടെ ഗണത്തിലെ ഏറ്റവും പുതിയ അംഗങ്ങളാണ് ഗ്രാവിടി പ്രോബ് ബി ഉപഗ്രഹ പരീക്ഷണങ്ങള്‍. ഈ പരീക്ഷണങ്ങള്‍ സ്ഥല കാലത്തിന്റെ വക്രത മൂലമുണ്ടാകുന്ന രണ്ടു പ്രതിഭാസങ്ങളെ - 'ജിയോടെറ്റിക് പ്രതിഭാസവും' 'ഫ്രെയിം ഡ്രാഗിംഗ് ' പ്രതിഭാസവും - ശരി വച്ചിരിക്കുന്നു. ഇവിടെ ആദ്യത്തേത് 1916 ഇല് ഡി സിറ്ററും രണ്ടാമതെത് 1918 ഇല് ജോസഫ്‌ ലെന്‍സും ഹാന്‍സ്‌ തിയറിങ്ങും ചേര്‍ന്നുമാണ് കണ്ടെത്തിയത് . ഈ രണ്ടു പ്രതിഭാസങ്ങളും സ്ഥല കാല വക്രതിയില്‍ വ്യതിയാനങ്ങള്‍ ഉണ്ടാക്കുമെങ്കിലും, ഇവ അവയുടെ ഉദ്ഭവത്തിലും പ്രവച്ചനങ്ങളിലും വ്യത്യാസപെട്ടിരിക്കുന്നു. ഇതില്‍ ജിയോടെറ്റിക് പ്രതിഭാസം ഒരു കേന്ദ്ര പിണ്ഡത്തിന്റെ സാന്നിധ്യം കൊണ്ടാണ് സംഭവിക്കുന്നതെങ്കില്‍ ഫ്രെയിം ഡ്രാഗിംഗ് പ്രതിഭാസം കേന്ദ്ര പിണ്ഡത്തിന്റെ കറക്കം കൊണ്ടാണ് ഉണ്ടാകുന്നതു. രണ്ടു പ്രതിഭാസങ്ങളും പൊതുവേ സങ്കീര്‍ണം ആയതിനാല്‍ അവയുടെ ഒരു പ്രധാന പ്രവചനം മാത്രമേ ഈ ലേഖനത്തില്‍ വിശദമാക്കുകയുള്ളൂ. ജിയോടെട്ടിക് പ്രതിഭാസമാനുസരിച്ചു സ്വയം കറങ്ങിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്ന ഒരു വസ്തുവിന്റെ അച്ചുതണ്ടിന് , ആ വസ്തു മറ്റൊരു കേന്ദ്ര പിണ്ട്ടതിനു ചുറ്റും വലയം ചെയ്യുകയാണെങ്കില്‍ , തുടര്‍ച്ചയായി ദിശ വ്യതിയാനം സംഭവിച്ചു കൊണ്ടിരിക്കും. ഉദാഹരണത്തിന് ഭൂമി സൂര്യനെ വലയം വയ്ക്കുന്നതിനോടൊപ്പം സ്വയവും കറങ്ങുന്നുണ്ട്. പൊതു ആപേക്ഷികത വാദം അനുസരിച്ച് സൂര്യന്റെ സാന്നിധ്യം കൊണ്ട് ഭൂമിയുടെ ഈ സ്വയം കറക്കത്തിന്റെ അച്ചുതണ്ടിന്റെ ദിശ തുടര്‍ച്ചയായി മാറിക്കൊണ്ടിരിക്കും. ഇത് നിരീക്ഷണത്തിലൂടെ സ്ഥിരീകരിക്കപെട്ടിട്ടുള്ള ഈ പ്രതിഭാസം ആപേക്ഷികത വാദത്തിന്റെ തെളിവായി കണക്കാക്കപെടുന്നു. ഇനി ഫ്രെയിം ഡ്രാഗിംഗ് പ്രതിഭാസമാനുസരിച്ചു മേല്‍ പറഞ്ഞ കേന്ദ്ര പിണ്ട്ടം (ഇവിടെ സൂര്യന്‍ ) സ്വയം ഭ്രമണം ചെയ്യുകയാണെങ്കില്‍ അത് അതിനെ വലയം ചെയ്യുന്ന സ്വയം ഭ്രമണം ചെയ്യുന്ന വസ്തുവിന്റെ (ഇവിടെ ഭൂമി ) അച്ചുതണ്ടിന് കൂടുതലായി ഒരു ദിശാവ്യതിയാനം വരുത്തും . പ്രായോഗികമായി സൂര്യനും ഭൂമിയും അടങ്ങുന്ന വ്യൂഹത്തില്‍ ഈ പ്രതിഭാസം വളരെ ദുര്‍ബലമായെ സ്വാധീനിക്കുന്നുള്ളൂ. അതിനാല്‍ തന്നെ നിരീക്ഷണത്തിലൂടെ അത് കണ്ടെത്തുക പ്രായോഗികമല്ല. ചുരുക്കത്തില്‍ ഈ രണ്ടു പ്രതിഭാസങ്ങളും കറങ്ങുന്ന ഒരു വസ്തുവിന്റെ അച്ചുതണ്ടിന്റെ ദിശ തുടര്‍ച്ചയായി മാറ്റിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്നു. ഇതില്‍ ഫ്രെയിം ഡ്രാഗിംഗ് പ്രതിഭാസം ജിയോടെട്ടിക് പ്രതിഭാസതെക്കാള്‍ വളെരെ ദുര്‍ബലം ആണെന്ന് മാത്രം.

ഇനി ഭൂമിക്കു ചുറ്റും ഭ്രമണം ചെയ്യുന്ന ഒരു പമ്പരം സങ്കല്‍പ്പിക്കുക. മേല്പറഞ്ഞ ജിയോടെട്ടിക് ,ഫ്രെയിം ഡ്രാഗിംഗ് പ്രതിഭാസങ്ങള്‍ ഈ പമ്പരത്തിന്റെ അച്ചുതണ്ടിന്റെ ദിശക്ക് വ്യതിയാനം ഉണ്ടാക്കും. (നമ്മള്‍ തറയില്‍ കറക്കി വിടുന്ന ഒരു പമ്പരത്തിന്റെ അച്ചുതണ്ടിന്റെ ദിശ മാറുന്നത് മേല്പറഞ്ഞ കാരണങ്ങള്‍ കൊണ്ടല്ല. ഒരു പമ്പരത്തിന്റെ അച്ചുതണ്ട് ഘര്‍ഷനമില്ലാത്ത പ്രതലത്തിനു കൃത്യമായി ലംബമായി വരുന്ന പോലെ വച്ച് കറക്കി വിട്ടാല്‍ ന്യൂട്ടണ്‍ന്റെ നിയമങ്ങള്‍ അനുസരിച്ച് ആ പമ്പരം ദിശക്ക് യാതൊരു വ്യതിയാനവുമില്ലാതെ ഇപ്പോഴും കറങ്ങിക്കൊണ്ടിരിക്കും). ഗ്രാവിടി പ്രോബ് ബി ഉപഗ്രഹത്തില്‍ ശാസ്ത്രഞ്ജന്മാര്‍ ഇത് പോലെയൊരു പമ്പരം കറക്കി വിട്ടിട്ടു അതിന്റെ ചലനം നിരീക്ഷിക്കുകയാണ് ചെയ്തത്. ഈ പമ്പരത്തിന്റെ അച്ചുതണ്ട് ഒരു വിദൂര നക്ഷത്രത്തിന്റെ നേര്‍ക്ക്‌ ആയിരിക്കും. ശൂന്യാകാശത്ത് മറ്റു ബലങ്ങള്‍ ഇല്ലാത്തതിനാല്‍ ഇതിന്റെ ദിശക്ക് വ്യതിയാനം വരാന്‍ പാടില്ല. പക്ഷെ ഭൂമിയുടെ പിണ്ഡവും കറക്കവും നിമിത്തം സ്ഥല കാലത്തിനുള്ള വളവു ഈ പമ്പരത്തിന്റെ അച്ചുതണ്ടിന്റെ ദിശക്ക് തുടര്‍ച്ചയായി വ്യതിയാനം വരുത്തും. ഇത് ഐന്‍സ്റീന്‍ന്റെ ആപേക്ഷികത വാദം പ്രവചിക്കുന്ന അതെ അളവിലാണോ എന്നതാണ് ശാസ്ത്രഞ്ജര്‍ കണ്ടെത്താന്‍ ശ്രമിച്ചത്. വാസ്തവത്തില്‍ മേല്പറഞ്ഞ പരീക്ഷണം ആപേക്ഷികത വാദത്തെ ശരി വക്കുക തന്നെ ചെയ്തു. ജിയോടെട്ടിക് പ്രതിഭാസം മൂലമുള്ള ദിശാവ്യതിയാനം 2008 ഓടെ തന്നെ സ്ഥിരീകരിക്കപെട്ടു . പ്രസ്തുത വ്യൂഹത്തിലെ അനാവശ്യ ശബ്ദം നിമിത്തം ഫ്രെയിം ഡ്രാഗിംഗ് പ്രതിഭാസം സ്ഥിരീകരിക്കുക ദുഷ്കരമായിരുന്നു. എങ്കില്‍ കൂടെയും 2011 മെയ്‌ 4 ഓടെ ഫ്രെയിം ഡ്രാഗിംഗ് പ്രതിഭാസവും സ്ഥിരീകരിക്കപെട്ടു എന്ന് നാസ പ്രഖ്യാപിച്ചു . ശാസ്ത്രലോകത്തിനു വളരെ വളരെ വിപ്ലവകരമായ ഒരു നേട്ടമാണ് ഈ നിരീക്ഷണ ഫലങ്ങള്‍ . പ്രസ്തുത ഫലങ്ങള്‍ ഫിസിക്കല്‍ റിവ്യൂ ലെറ്റര്‍ ശാസ്ത്ര മാസികയില്‍ പ്രസിധീകരിക്കപെട്ടിട്ടുണ്ട് .

ഗ്രാവിടി പ്രോബെ ബി പരീക്ഷണത്തിന്‌ വേണ്ടി അത്യാധുനിക സാങ്കേതിക വിദ്യ ഉപയോഗിക്കേണ്ടി വന്നു. അതിശീത ഹീലിയത്തില്‍ മുക്കിയ നാല് പമ്പരങ്ങള്‍ ഉപയോഗിക്കപ്പെട്ടു. ഈ പമ്പരങ്ങള്‍ ആവട്ടെ മനുഷ്യന്‍ ഇന്ന് വരെ നിര്മിച്ചതില്‍ ഏറ്റവും സമ്പൂര്‍ണമായ ഗോളങ്ങള്‍ കൊണ്ടാണ് നിര്‍മിച്ചിരിക്കുന്നത്. ഈ പരീക്ഷണത്തിന്‌ വേണ്ടി വന്ന മനുഷ്യാധ്വാനത്തിന്റെ അളവ് അവിശ്വസനീയമാണ് . നൂറിലധികം വിദ്യാര്ധികളുടെ ഡോക്ടരെട്റ്റ് പ്രബന്ദങ്ങള്‍ ഈ പരീക്ഷണത്തെ ആസ്പദമാക്കിയായിരുന്നു. നോബല്‍ സമ്മാന ജേതാക്കലടക്കം നിരവധി ശാസ്ത്രഞ്ഞന്മാരും നൂറു കണക്കിന് ശാസ്ത്ര വിദ്യാര്ധികളും നിരവധി സ്കൂള്‍ കുട്ടികള്‍ വരെയും ഈ പരീക്ഷണത്തില്‍ പങ്കാളികളായി. ഒടുവിലായി ഈ കണ്ടെത്തെലുകള്‍ക്കു ചില വിമര്‍ശനങ്ങളും ഉണ്ടെന്നു പറഞ്ഞു കൊള്ളെട്ടെ. ഇതൊരു പഴയ കണ്ടെത്തെലാനെന്നും അതിലെ വിവരങ്ങള്‍ ആപേക്ഷികത വാദത്തിനു അനുയോജ്യമായ വിധത്തിലാക്കാന്‍ വിശദമായ് മാതൃകകള്‍ സൃഷ്ട്ടിക്കുകയായിരുന്നു എന്നും വാദഗതികള്‍ ഉണ്ട് . പരീക്ഷണങ്ങളിലെ ശബ്ദത്തിന്റെ അളവ് മറച്ചു വച്ചാണ് ഈ ഫലങ്ങള്‍ അവകാശപെടുന്നത് എന്നാണ് ഒരു കൂട്ടരുടെ വാദം.

Wednesday, April 6, 2011

പുതിയ കണികയും ഹിഗ്ഗ് ബോസോണും

അമേരിക്കയിലെ ഫെര്‍മി ലാബില്‍ നടത്തിയ കണിക പരീക്ഷണം ഒരു പുതിയ കണികയുടെ നിലനില്പ്പിലേക്ക് വിരല്‍ ചൂണ്ടുന്നതാണ്‌. ലാര്‍ജ് ഹട്രോണ്‍ കോളയിടറിനെ പോലെ മറ്റൊരു വലിയ particle accelerator ആയ  ടെവാട്രോന്‍ കോളയിടര്‍ (Tevatron Collider)  ഉപയോഗിച്ചാണ് ഈ കണ്ടെത്തല്‍ നടത്തിയിരിക്കുന്നത്. ഏകദേശം ആറര കിലോ മീറ്റര്‍ ചുറ്റളവുള്ള  ടെവാട്രോന്‍ കോളയിടറില്‍  പ്രോട്ടോണുകളെയും ആന്റി-പ്രോട്ടോണുകളെയും ആണ് കൂടിയിടിപ്പിക്കുന്നത്. 

കണികകളുടെ അംഗീകൃത ഭൌധിക ശാസ്ത്ര മോഡല്‍ (standard model of particle physics ) പ്രകാരം ഹിഗ്ഗ് ബോസോണ്‍ (Higg boson) എന്ന കണികയുടെ നിലനില്‍പ്പ്‌ പ്രവചിക്കുന്നുണ്ട്. ഈ സിദ്ധാന്ത പ്രകാരം ഹിഗ്ഗ് ബോസോനുകളുടെ പിണ്ഡം പ്രോടോനുകളുടെ പിണ്ടത്തേക്കാള്‍  ഏകദേശം 120 മുതല്‍ 200 വരെ  ഇരട്ടിയാണ്.  എന്നാല്‍ ഇന്നേ വരെ നടത്തിയിട്ടുള്ള ഒരു പരീക്ഷണങ്ങളിലും ഹിഗ്ഗ് ബോസോണിന്റെ നിലനില്‍പ്പ്‌ കണ്ടെത്തുവാന്‍ സാധിച്ചിട്ടില്ല. എന്നാല്‍ ഇപ്പോള്‍ നടത്തിയ പരീക്ഷത്തില്‍ standard മോഡല്‍ പ്രവചിക്കുന്ന  പിണ്ടത്തേക്കാള്‍ കൂടുതല്‍ പിണ്ടമുള്ള ഒരു പുതിയ ഇനം കണികയെ ആണ് കണ്ടെത്തിയിരിക്കുന്നത്. ഈ കണിക ഹിഗ്ഗ് ബോസോണുകളുടെ ഗണത്തില്‍ പെടുന്നതാണ് എന്നാണ് ഭൌധിക ശാസ്ത്ര സിദ്ധാന്തവാദികളുടെ അനുമാനം. കൂടുതല്‍ വിവരങ്ങള്‍ ഇവിടെ  ലഭിക്കും.