ശ്യാമദ്രവ്യം: പുതിയ തെളിവുമായി ബഹിരാകാശ പരീക്ഷണം

Posted on: 04 Apr 2013




പ്രപഞ്ചത്തിലെ നിഗൂഢ ശ്യാമദ്രവ്യം സംബന്ധിച്ച് ഒരുപക്ഷേ, ആദ്യതെളിവ് ലഭിച്ചതായി ഗവേഷകര്‍. അന്താരാഷ്ട്ര ബഹിരാകാശ നിലയത്തില്‍ നടക്കുന്ന ഒരു പരീക്ഷണത്തിലാണ്, ശ്യാമദ്രവ്യത്തിന്റെ സൂചനയെന്ന് കരുതാവുന്ന നിരീക്ഷണമുണ്ടായത്.

ബഹിരാകാശ നിലയത്തില്‍ നടക്കുന്ന 'ആല്‍ഫ മാഗ്നറ്റിക് സ്‌പെക്ട്രോമീറ്റര്‍' (എ.എം.എസ്) പരീക്ഷണമാണ് ശ്യാമദ്രവ്യത്തിന് തെളിവ് നല്‍കിയത്. നൊബേല്‍ ജേതാവും എം.ഐ.ടി.ശാസ്ത്രജ്ഞനുമായ സാമുവേല്‍ ടിങ് ആണ് പരീക്ഷണത്തിന് ചുക്കാന്‍ പിടിക്കുന്നത്.

പ്രപഞ്ചത്തില്‍ നാലിലൊന്ന് ഭാഗം വരുന്ന ശ്യാമദ്രവ്യം (ഡാര്‍ക്ക് മാറ്റര്‍), ശാസ്ത്രലോകത്തിന് പിടികൊടുക്കാതെ ഏറെക്കാലമായി ദുരൂഹത സൃഷ്ടിക്കുകയാണ്. പരോക്ഷനിരീക്ഷണങ്ങള്‍ അത്തരമൊരു വിചിത്ര ദ്രവ്യത്തിന്റെ സാന്നിധ്യം വ്യക്തമാക്കുന്നുണ്ടെങ്കിലും, ശ്യാമദ്രവ്യത്തിന്റേതെന്ന് കരുതാവുന്ന നേരിട്ടുള്ള ഒരു തെളിവും ഇതുവരെ ശാസ്ത്രലോകത്തിന് ലഭിച്ചിട്ടില്ല.

ബഹിരാകാശത്ത് എ.എം.എസ്. നടത്തിയ പ്രാപഞ്ചിക കിരണ (കോസ്മിക് കിരണങ്ങള്‍) നിരീക്ഷണത്തില്‍ കണ്ട അധിക 'പൊസിട്രോണുകളു'ടെ ഉറവിടം ശ്യാമദ്രവ്യം ആകാമെന്ന് ഗവേഷകര്‍ കരുതുന്നു. അങ്ങനെയെങ്കില്‍, ശ്യാമദ്രവ്യത്തെക്കുറിച്ച് നേരിട്ട് ലഭിക്കുന്ന ആദ്യ തെളിവാകുമിത്.

ശ്യാമദ്രവ്യത്തിന്റെ സാന്നിധ്യമറിയാന്‍ 200 കോടി ഡോളര്‍ (10,000 കോടി രൂപ) ചെലവില്‍ രൂപകല്‍പ്പന ചെയ്ത 7.5 ടണ്‍ ഭാരമുള്ള എ.എം.എസ്. 2011 ലാണ് അന്താരാഷ്ട്ര ബഹിരാകാശ നിലയത്തിലെത്തിച്ചത്. പ്രൊഫ.ടിങ് ആയിരുന്നു ആ സംരംഭത്തിന് പിന്നില്‍ പ്രവര്‍ത്തിച്ച പ്രമുഖന്‍. 16 രാജ്യങ്ങളില്‍ നിന്നുള്ള ശാസ്ത്രജ്ഞരും എന്‍ജിനിയര്‍മാരും ആ സംരംഭത്തില്‍ കൈകോര്‍ത്തു.

ജനീവയില്‍ ഭൂമിക്കടിയില്‍ സ്ഥാപിച്ചിട്ടുള്ള ലാര്‍ജ് ഹാഡ്രോണ്‍ കൊളൈഡറിന്റെ (എല്‍.എച്ച്.സി) പ്രധാനലക്ഷ്യങ്ങളിലൊന്ന് ശ്യാമദ്രവ്യത്തിന്റെ സാന്നിധ്യം സ്ഥിരീകരിക്കുക എന്നതാണ്. എ.എം.എസിനെ 'സ്‌പേസ് എല്‍.എച്ച്.സി' എന്ന് വിശേഷിപ്പിക്കാറുണ്ട്.

'ഈ പരീക്ഷണം സജ്ജമാക്കാന്‍ 18 വര്‍ഷം വേണ്ടിവന്നു. വളരെ കരുതലോടെയാണ് ഞങ്ങള്‍ നീങ്ങിയത്'-സ്വിറ്റ്‌സ്വര്‍ലന്‍ഡില്‍ ജനീവയിലെ യൂറോപ്യന്‍ കണികാപരീക്ഷണ ശാലയായ 'സേണി'ല്‍ ഒരു സെമിനാറില്‍ സംസാരിക്കവെ പ്രൊഫ.ടിങ് അറിയിച്ചു. ആ സെമിനാറിലാണ് ശ്യാമദ്രവ്യം സംബന്ധിച്ച കണ്ടെത്തല്‍ അദ്ദേഹം വെളിപ്പെടുത്തിയത്.

പ്രാപഞ്ചിക കിരണങ്ങളെപ്പോലെ ഉന്നതോര്‍ജ കണങ്ങള്‍ക്കായി ബഹിരാകാശത്ത് നിരീക്ഷണം നടത്തുകയാണ് എ.എം.എസ്.ചെയ്യുന്നത്. ആ നിരീക്ഷണത്തിനിടെയാണ്, ശ്യാമദ്രവ്യ കണങ്ങള്‍ കൂട്ടിയിടിക്കുമ്പോള്‍ സംഭവിക്കുമെന്ന് പ്രവചിക്കപ്പെട്ട അധിക 'പൊസിട്രോണുകളു'ടെ സാന്നിധ്യം കണ്ടത്.

പരീക്ഷണത്തിന്റെ ആദ്യഫലത്തില്‍ താന്‍ സന്തോഷവാനാണെന്ന്, ജനീവയില്‍ പ്രൊഫ.ടിങ് പറഞ്ഞു. ശ്യാമദ്രവ്യകണങ്ങള്‍ കൂട്ടിയിച്ചാണോ ഈ ഫലമുണ്ടായതെന്ന് തീര്‍ച്ചയായും എ.എം.എസ്. പരീക്ഷണം സ്ഥിരീകരിക്കുമെന്നാണ് തന്റെ പ്രതീക്ഷയെന്നും അദ്ദേഹം അറിയിച്ചു. അധിക 'പൊസിട്രോണുകള്‍' ഉണ്ടാകാനുള്ള മറ്റൊരു സാധ്യത 'പള്‍സറുകള്‍' എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഭ്രമണം ചെയ്യുന്ന തമോഗര്‍ത്തങ്ങളാണ്.

'ഫിസിക്കല്‍ റിവ്യൂ ലെറ്റേഴ്‌സി'ലാണ്
എ.എം.എസ്.സംഘത്തിന്റെ റിപ്പോര്‍ട്ട് പ്രസിദ്ധീകരിച്ചിട്ടുള്ളത്. ഈ പഠനം എ.എം.എസ്.പരീക്ഷണത്തില്‍ നിന്നുള്ള ഡേറ്റയുടെ 10 ശതമാനത്തെ മാത്രമേ പ്രതിനിധാനം ചെയ്യുന്നുള്ളൂ എന്ന് പ്രൊഫ.ടിങ് അറിയിച്ചു. കൂടുതല്‍ ഡേറ്റ വിശകലനം ചെയ്യുന്നതോടെ കാര്യങ്ങള്‍ വ്യക്തമാകും.

പ്രപഞ്ചത്തില്‍ നല്ലൊരു ഭാഗം ശ്യാമദ്രവ്യമാണെന്ന് വര്‍ഷങ്ങളായി ഗവേഷകര്‍ക്കറിയാം. പ്രകാശവുമായോ സാധാരണ ദ്രവ്യവുമായോ തീരെ ഇടപഴകാറില്ല എന്നതിനാല്‍, ശ്യാമദ്രവ്യത്തെ നേരിട്ടു നിരീക്ഷിക്കുക സാധ്യമല്ല. എങ്കിലും, ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ നിര്‍ണയം വഴി ഗവേഷകര്‍ക്കറിയാം, പ്രപഞ്ചത്തില്‍ നാലിലൊന്നും ശ്യാമദ്രവ്യമാണെന്ന്.

ശ്യാമദ്രവ്യത്തെ കണ്ടെത്തി, മനസിലാക്കുക എന്നതാണ് പുതിയ നൂറ്റാണ്ടില്‍ ഭൗതികശാസ്ത്രം നേരിടുന്ന ഏറ്റവും വലിയ വെല്ലുവിളികളിലൊന്ന്.

സൂപ്പര്‍സിമട്രി പോലുള്ള സിദ്ധാന്തങ്ങള്‍ പറയുന്നത്, സ്‌പേസില്‍ വെച്ച് ശ്യാമദ്രവ്യകണങ്ങള്‍ പരസ്പരം കൂട്ടിയിട്ട് 'നശിക്കുമ്പോള്‍' (annihilate) കൂടുതല്‍ അളവ് പൊസിട്രോണുകള്‍ ഉണ്ടാകും എന്നാണ്. പൊസിട്രോണ്‍ എന്നാല്‍ പോസിറ്റീവ് ചാര്‍ജുള്ള ഇലക്ട്രോണ്‍. അത് ഇലക്ട്രോണിന്റെ പ്രതിദ്രവ്യകണമാണ്. ഈ അധിക പൊസിട്രോണുകളെ നിരീക്ഷിക്കാന്‍ അവസരമൊരുക്കുക വഴി, ശ്യാമദ്രവ്യ സാന്നിധ്യം നേരിട്ട് മനസിലാക്കാന്‍ അവസരമൊരുക്കുന്നു എന്നതാണ് എ.എം.എസിന്റെ സവിശേഷത.

അന്താരാഷ്ട്ര ബഹിരാകാശ നിലയവുമായി ഘടിപ്പിച്ചിട്ടുള്ള എ.എം.എസിന്റെ പ്രധാന ഭാഗം ഒരു ഭീമന്‍ കാന്തവും, പ്രതിദ്രവ്യ ഡിറ്റെക്ടറുമാണ്. സ്‌പേസില്‍ ഇതുവരെ പ്രവര്‍ത്തിച്ചിട്ടുള്ളതില്‍ ഏറ്റവും ക്ഷമതയേറിയ കണികാ സ്‌പെക്ട്രോമീറ്ററാണിത്. പ്രാപഞ്ചികകിരണ കണങ്ങളെക്കുറിച്ച് പഠിക്കാന്‍ പാകത്തിലാണ് ഇത് രൂപകല്‍പ്പന ചെയ്തിട്ടുള്ളത്.

2011 മെയ് 19 നും 2012 ഡിസംബര്‍ 10 നും മധ്യേ 2500 കോടി പ്രാപഞ്ചിക കിരണ കണങ്ങള്‍ എ.എം.എസ്.രേഖപ്പെടുത്തി. അവയുടെ സവിശേഷതകള്‍ വിശകലനം ചെയ്തപ്പോഴാണ് അധിക പൊസിട്രോണുകളുടെ സാന്നിധ്യം ഗവേഷകര്‍ കണ്ടത്. അവയുടെ ഊര്‍ജനിലയും മനസിലാക്കാന്‍ എം.എം.എസിന് കഴിഞ്ഞു.

മറ്റൊരു സവിശേഷത, ആ അധിക പൊസിട്രോണ്‍ ഭാഗം ദിശാസൂചനകളൊന്നുമില്ലാത്തത് (shows no anisotrophy) ആയിരുന്നു എന്നതാണ്. എന്നുവെച്ചാല്‍, സ്‌പേസിലെ ഏതെങ്കിലും ഭാഗത്തുനിന്ന് വന്നതാണ് അവ എന്ന സൂചനകളൊന്നും കാണാനായില്ല.

ഈ രണ്ട് സംഗതികള്‍ പരിഗണിച്ചാണ് എ.എം.എസ്. കണ്ടെത്തിയത് ശ്യാമദ്രവ്യ കണങ്ങള്‍ പരസ്പരം കൂട്ടിയിടിച്ച് നശിച്ചതിന്റെ ബാക്കിപത്രമാകാമെന്ന നിഗമനത്തില്‍ ഗവേഷകരെത്തിയത്.

നമ്മള്‍ക്ക് ദൃശ്യമായ ദ്രവ്യത്തിന്റെ, എന്നുവെച്ചാല്‍ ഭൂമിയും ഗ്രഹങ്ങളും ഗാലക്‌സികളും ഗോളാന്തര ധൂളികളുമെല്ലാം ചേര്‍ന്നാല്‍ അത് പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ മൊത്തം ഉള്ളടക്കത്തില്‍ 4.9 ശതമാനമേ വരൂ. ഏറ്റവും പുതിയ കണക്കുകള്‍ പ്രകാരം, പ്രപഞ്ചത്തില്‍ 26.8 ശതമാനം ഇനിയും കണ്ടെത്താനുള്ള നിഗൂഢ ശ്യാമദ്രവ്യമാണ്. ബാക്കിയുള്ള 68.3 ശതമാനം അതിനിഗൂഢമായ ശ്യാമോര്‍ജം (ഡാര്‍ക്ക് എനര്‍ജി) ആണ്.


Stories in this Section