അടിസ്ഥാനകണികകളും പ്രകൃതി ശക്തികളും-1

പ്രപഞ്ചത്തിലെ എല്ലാ പദാർത്ഥങ്ങളും വായു, അഗ്‌നി, ജലം, എന്നീ നാല്‌ അടിസ്ഥാന അംശങ്ങൾ ചേർന്നതാണെന്ന്‌ അരിസ്‌റ്റോട്ടിൽ വിശ്വസിച്ചു. ഈ അംശങ്ങളിൽ രണ്ട്‌ ശക്തികൾ പ്രവർത്തിക്കുന്നു. ഭൂമിക്കും വെളളത്തിനുമുളള താഴ്‌ന്നു പോകാനുളള പ്രവണത അഥവാ, ഗുരുത്വാകർഷണം. പിന്നെ വായുവിനും അഗ്നിക്കുമുളള പൊങ്ങി പോകാനുളള പ്രവണത അഥവാ, ലാഘവം. പ്രപഞ്ചത്തിലടങ്ങിയിരിക്കുന്ന എല്ലാം, ദ്രവ്യവും ശക്തികളുമാക്കിക്കൊണ്ടുളള ഈ വിഭജനം ഇന്നും പ്രയോഗത്തിലുണ്ട്‌.

ദ്രവ്യം ഒരു തുടർച്ചയാണെന്ന്‌ അരിസ്‌റ്റോട്ടിൽ വിശ്വസിച്ചു. അതായത്‌ നമുക്ക്‌ ഒരു പദാർത്ഥത്തിന്റെ കഷണത്തെ ഒരു പരിധിയുമില്ലാതെ എത്ര വേണമെങ്കിലും ചെറുതാക്കാം. ഇനി ചെറുതാക്കാൻ വയ്യ എന്ന അവസ്ഥയിലുളള ഒരു പദാർത്ഥത്തിന്റെ തരിയിലേക്ക്‌ നമുക്ക്‌ ഒരുക്കലുമെത്താൻ കഴിയുകയില്ല. എന്നാൽ ഡെമോക്രിറ്റസിനെ പോലെ ചില ഗ്രീക്കുകാർ, ദ്രവ്യം പ്രകൃത്യാ തരിയോടുകൂടിയതാണെന്നും എല്ലാ വസ്‌തുക്കളും വ്യത്യസ്‌ത തരത്തിലുളള ‘ആറ്റങ്ങൾ’ ചേർന്നതാണെന്നും വാദിച്ചു. (ആറ്റം എന്നാൽ ഗ്രീക്കു ഭാഷയിൽ അവിഭാജ്യം എന്നാണർത്ഥം) നൂറ്റാണ്ടുകളോളം ഈ വാദപ്രതിവാദം, രണ്ടു ഭാഗത്തും ശരിയായ തെളിവുകളില്ലാതെ തുടർന്നു. പക്ഷെ 1803ൽ ബ്രീട്ടീഷ്‌ രസതന്ത്രജ്ഞനും ഭൗതിക ശാസ്‌ത്രജ്ഞനുമായ ജോൺ ഡാൽട്ടൺ രാസപദാർത്ഥങ്ങൾ ഒരു പ്രത്യേക അനുപാതത്തിലാണ്‌ സംയോജിക്കുന്നത്‌ എന്ന വസ്‌തുത ആറ്റങ്ങൾ കൂടിച്ചേർന്നു തന്മാത്രകൾ എന്ന ഏകകം ഉടലെടുക്കുകയാണ്‌ എന്നിങ്ങനെ വിശദീകരിക്കാമെന്ന്‌ ചൂണ്ടികാട്ടി. എങ്കിലും രണ്ട്‌ ചിന്താപദ്ധതികൾ തമ്മിലുളള വാദപ്രതിവാദം അന്തിമമായി ആറ്റം വാദികൾക്കനുകൂലമായി സ്ഥാപിക്കപ്പെട്ടത്‌ ഈ നൂറ്റാണ്ടിന്റെ ആദ്യവർഷങ്ങളിലാണ്‌. ഇതിനായി വളരെ പ്രധാനപ്പെട്ട ഭൗതിക തെളിവുകളിലൊന്ന്‌ നൽകിയത്‌ ഐൻസ്‌റ്റീനാണ്‌. 1905 ൽ പ്രസിദ്ധമായ ആപേക്ഷികസിദ്ധാന്തത്തെപ്പറ്റിയുളള പ്രബന്ധത്തിന്‌ ഏതാനും ആഴ്‌ചകൾക്കുമുമ്പ്‌ എഴുതിയ ഒരു പ്രബന്ധത്തിൽ, ബ്രൗണിയൻ ചലനം – ഒരു ദ്രാവകത്തിൽ അർദ്ധലായനിയായി കിടക്കുന്ന ചെറിയ പൊടി കണികകളുടെ അവ്യവസ്ഥിതമായ അങ്ങുമിങ്ങുമുളള ചലനം-ദ്രാവകത്തിന്റെ അണുക്കൾ പൊടികണികകളുമായി കൂട്ടിമുട്ടുന്നതിന്റെ ഫലമാണെന്ന്‌ വിശദീകരിക്കാമെന്ന്‌ ഐൻസ്‌റ്റീൻ ചൂണ്ടിക്കാട്ടി.

ഇതിനിടയിൽത്തന്നെ അണുക്കൾ വിഭജിക്കാനാവാത്തതല്ല എന്ന സംശയം ഉയർന്നിരുന്നു. കുറേ വർഷങ്ങൾക്കുമുമ്പു തന്നെ കാംബ്രിഡ്‌ജിലെ ട്രിനിറ്റികോളേജിലെ ഫെല്ലോ ആയിരുന്ന ജെ.ജെ. തോംസൺ, ഏറ്റവും ലഘുവായ അണുവിന്റെ ആയിരത്തിലൊരംശം മാത്രം പിണ്ഡമുളള ഇലക്‌ട്രോൺ എന്നു വിളിക്കുന്ന ഒരു കണികയുണ്ടെന്ന്‌ തെളിയിച്ചിരുന്നു. ആധുനിക ടെലിവിഷൻ പിക്‌ചർ ട്യൂബ്‌ പോലുളള ഒരു സംവിധാനമാണ്‌ അദ്ദേഹം ഉപയോഗിച്ചത്‌ഃ ചുട്ടുപഴുത്ത ഒരു ലോഹച്ചുരുൾ ഇലക്‌ട്രോണുകൾ പുറത്തുവിടുന്നു. അവക്ക്‌ ഋണവൈദ്യുതി ചാർജുളളതിനാൽ ഒരു വൈദ്യുതമണ്ഡലം ഉപയോഗിച്ച്‌ ഫോസ്‌ഫർ പൂശിയ ഒരു മറയിലേക്ക്‌ അതിവേഗം പായിക്കുവാൻ കഴിയും. മറയിൽ തട്ടുമ്പോൾ പ്രകാശത്തിന്റെ ഒരു മിന്നലുണ്ടാകുന്നു. താമസിയാതെ, ഈ ഇലക്‌ട്രോണുകൾ വരുന്നത്‌ അണുക്കളിൽ നിന്നു തന്നെയാണെന്ന്‌ മനസ്സിലാവുകയും, ഒടുവിൽ 1911ൽ ഏണസ്‌റ്റ്‌ റൂതർഫോഡ്‌ എന്ന ബ്രിട്ടീഷ്‌ ഭൗതിക ശാസ്‌ത്രജ്ഞൻ പദാർത്ഥങ്ങളുടെ അണുവിന്‌ ഒരു ആന്തരിക ഘടനയുണ്ടെന്ന്‌ തെളിയിക്കുകയും ചെയ്‌തു. അണുക്കൾ അതിസൂക്ഷ്‌മങ്ങളായ പോസിറ്റീവ്‌ ചാർജ്ജുളള അണുകേന്ദ്രങ്ങളും അതിനുചുറ്റും ഭ്രമണം ചെയ്യുന്ന ഇലക്‌ട്രോണുകളും ചേർന്നതാണ്‌. റേഡിയോ ആക്‌ടീവ്‌ അണുക്കൾ പുറത്തുവിടുന്ന ധന ചാർജുളള കണികകളായ ആൽഫാ കണികകൾ മറ്റ്‌ അണുക്കളുമായി കൂട്ടിമുട്ടുമ്പോഴുണ്ടാവുന്ന വ്യതിചലനരീതി അപഗ്രഥിച്ച്‌ അദ്ദേഹം ഈ നിഗമനത്തിലെത്തിച്ചേർന്നു.

ഇലക്‌ട്രോണുകളും വ്യത്യസ്‌ത എണ്ണം ധന ചാർജ്ജുളള പ്രോട്ടോൺ (ആദ്യത്തേത്‌ എന്ന അർത്ഥം വരുന്ന ഗ്രീക്കുപദമാണിത്‌. ദ്രവ്യത്തിന്റെ ഏറ്റവും അടിസ്ഥാനഘടകമാണിതെന്നാണ്‌ കരുതയിരുന്നത്‌) എന്നു വിളിക്കുന്ന കണികകളും ചേർന്നതാണ്‌ അണുകേന്ദ്രം എന്നാണ്‌ ആദ്യം കരുതിയിരുന്നത്‌. എന്നാൽ അണുകേന്ദ്രത്തിൽ പ്രോട്ടോണിന്റെ അതേ പിണ്ഡവും വൈദ്യുത ചാർജ്ജില്ലാത്തതുമായ ന്യൂട്രോൺ എന്ന മറ്റൊരു കണികയുണ്ടെന്ന്‌ 1932 ൽ കേംബ്രിഡ്‌ജിൽ റൂതർഫോഡിന്റെ സഹപ്രവർത്തകനായിരുന്ന ജയിംസ്‌ ചാഡ്‌വിക്‌ കണ്ടുപിടിച്ചു. ഈ കണ്ടുപിടുത്തത്തിന്‌ ചാഡ്‌വിക്കിന്‌ നോബൽ സമ്മാനം ലഭിക്കുകയും കേംബ്രിഡ്‌ജിൽ (ഇപ്പോൾ ഞാൻ ഫെലോ ആയിരിക്കുന്ന കോളേജ്‌) മാസ്‌റ്റർ ഓഫ്‌ ഗോൺവില്ലി ആന്റ്‌ കായസ്‌ കോളേജ്‌ ആയി തിരഞ്ഞെടുക്കപ്പെടുകയും ചെയ്‌തു. പിന്നീട്‌, ഫെലോകളുമായുണ്ടായ അഭിപ്രായവ്യത്യാസം കാരണം അദ്ദേഹം ഈ പദവിയിൽ നിന്നും രാജിവെച്ചു. യുദ്ധത്തിനുശേഷം തിരിച്ചെത്തിയ ഒരു സംഘം പുതിയ ഫെലോകൾ പഴയ ഫെലോകളെ, കോളേജിൽ അവർ ചിരകാലമായി വഹിച്ചിരുന്ന പദവികളിൽനിന്നും തിരഞ്ഞെടുപ്പിലൂടെ പുറത്താക്കിയതു മുതൽ കോളേജിൽ രൂക്ഷമായ തർക്കം നിലനിന്നിരുന്നു. അത്‌ എന്റെ കാലത്തിനു മുമ്പായിരുന്നു. ഞാൻ 1965 -ൽ ഈ അസ്വാരസ്യങ്ങളുടെ വാലറ്റത്താണ്‌ കോളേജിൽ ചേർന്നത്‌. അപ്പോഴും നോബൽ സമ്മാന ജേതാവായ സർ നെവിൽ മോട്ട്‌ എന്ന മാസ്‌റ്റർക്ക്‌ സമാനമായ അഭിപ്രായ വ്യത്യാസങ്ങൾ കാരണം രാജിവെക്കേണ്ടിവന്നു.

ഏകദേശം 20 കൊല്ലങ്ങൾക്കു മുമ്പുവരെ പ്രോട്ടോണുകളും ന്യൂട്രോണുകളുമാണ്‌ അടിസ്ഥാനകണികകൾ എന്നാണ്‌ കരുതപ്പെട്ടിരുന്നത്‌. പക്ഷെ പ്രോട്ടോണുകളും അല്ലെങ്കിൽ ഇലക്‌ട്രോണുകളും അതിവേഗതയിൽ കൂട്ടിയിടിപ്പിക്കുന്ന പരീക്ഷണങ്ങൾ അവ പിന്നെയും ചെറിയ കണികകൾ ചേർന്നുണ്ടായതാണെന്ന്‌ സൂചിപ്പിച്ചു. ഈ കണികകളെ കാൽടെക്കിലെ ഭൗതികശാസ്‌ത്രജ്ഞനായ മുറെ ജൽമാൻ ക്വാർക്കുകൾ എന്നു വിളിച്ചു. അവയുടെ പഠനങ്ങൾക്ക്‌ 1969 ൽ അദ്ദേഹത്തിന്‌ നോബൽ സമ്മാനം ലഭിച്ചു. ഈ പേരിന്റെ ഉത്ഭവം ജയിംസ്‌ ജോയ്‌സിന്റെ ‘മാസ്‌റ്റർ മാർക്കിനു മൂന്ന്‌ കാർക്ക്‌“ എന്ന വിചിത്രമായ ഒരു ഉദ്ധരണിയിൽ നിന്നാണ്‌. ക്വാർക്ക്‌ എന്ന വാക്ക്‌ ക്വാർട്ട്‌ എന്നാണ്‌ ഉച്ചരിക്കേണ്ടതെന്നാണ്‌ കരുതപ്പെടുന്നത്‌, T യ്‌ക്ക്‌ പകരം K ആണെങ്കിലും. എന്നാൽ, സാധാരണ ഉച്ചരിക്കാറുളളത്‌ ലാർക്ക്‌ പോലെയാണ്‌.

കാർക്കുകൾ വ്യത്യസ്‌തമായ പല തരത്തിലുളളവയാണ്‌. ഇവ ചുരുങ്ങിയത്‌ ആറ്‌ ’രുചി‘കളിൽ ഉണ്ടെന്നാണ്‌ കരുതപ്പെടുന്നത്‌. അവയെ ഉയർന്ന താഴ്‌ന്ന, വിചിത്രം, വശ്യം, അടിവശം, മുകൾവശം എന്നിങ്ങനെയാണ്‌ വിളിക്കുന്നത്‌. ഓരോ രുചിയും മൂന്ന്‌ നിറങ്ങളിൽ വരുന്നു. ചുവപ്പ്‌, പച്ച, നീല (ഈ പേരുകളെല്ലാം വെറും ലേബലുകൾ മാത്രമാണെന്ന്‌ പ്രത്യേകം എടുത്ത്‌ പറയേണ്ടതുണ്ട്‌. കാർക്കുകൾ ദൃശ്യപ്രകാശത്തിലും വളരെ കുറഞ്ഞ തരംഗദൈർഘ്യമുളളവയാണ്‌ അതിനാൽ പരിചിതമായ അർത്ഥത്തിൽ നിറങ്ങളൊന്നും തന്നെയില്ല. പിന്നെ, ആധുനിക ഭൗതിക ശാസ്‌ത്രജ്‌ഞ്ഞർ പുതിയ കണികകൾക്കും പ്രതിഭാസങ്ങൾക്കും പേരിടുന്നതിൽ കൂടുതൽ ഭാവനാസമ്പന്നരാണെന്ന്‌ തോന്നുന്നു. ഇക്കാര്യത്തിൽ അവർ സ്വയം ഗ്രീക്ക്‌ ഭാഷയിൽ ഒതുങ്ങിക്കൂടുന്നില്ല!) ഒരു പ്രോട്ടോൺ അല്ലെങ്കിൽ ന്യട്രോൺ, ഓരോ നിറത്തിലുളള മൂന്ന്‌ കാർക്കുകളടങ്ങിയതാണ്‌. ഒരു പ്രോട്ടോണിൽ രണ്ട്‌ ഉയർന്ന കാർക്കുകളും ഒരു താഴ്‌ന്ന കാർക്കുകളുമുണ്ട്‌, ഒരു ന്യൂട്രോണിൽ രണ്ട്‌ താഴ്‌ന്നതും ഒരു ഉയർന്നതും. നമുക്ക്‌ മറ്റ്‌ കാർക്കുകളടങ്ങിയ (വിചിത്രം, വശ്യം, അടിവശം, മുകൾവശം) കണികകൾ സൃഷ്‌ടിക്കാവുന്നതാണ്‌. പക്ഷെ ഇവക്കെല്ലാം വളരെ കൂടുതൽ പിണ്ഡമുളളതുകൊണ്ട്‌ അതിവേഗം പ്രോട്ടോണുകളും ന്യൂട്രോണുകളുമായി വിഘടിക്കുന്നു.

അണുവോ അതിനുളളിലെ പ്രോട്ടോണോ ന്യൂട്രോണോ അവിഭാജ്യങ്ങളല്ലെന്ന്‌ ഇപ്പോൾ നമുക്കറിയാം. അപ്പോഴുദിക്കുന്ന ചോദ്യമിതാണ്‌ഃ ഏതാണ്‌ സർവ്വ വസ്‌തുക്കളും സൃഷ്‌ടിക്കപ്പെട്ടിട്ടുളള അടിസ്ഥാന നിർമ്മാണ വസ്‌തുവായ മൂലകണിക? പ്രകാശത്തിന്റെ തരംഗദൈർഘ്യം ഒരു അണുവിന്റെ വലുപ്പത്തേക്കാൾ വളരെ വലുതായതിനാൽ ഒരു അണുവിന്റെ ഭാഗങ്ങൾ സാധാരണ രീതിയിൽ ’നോക്കിക്കാണാ‘മെന്ന മോഹം വേണ്ട. അതിന്‌ നമുക്ക്‌ വളരെ തരംഗദൈർഘ്യം കുറഞ്ഞ എന്തെങ്കിലും വേണം. കഴിഞ്ഞ അദ്ധ്യായത്തിൽ കണ്ടപോലെ, എല്ലാ സൂക്ഷ്‌മകണികകളും വാസ്‌തവത്തിൽ തരംഗങ്ങളാണെന്നും അവയുടെ ഊർജ്ജം കൂടുംതോറും തരംഗദൈർഘ്യം കുറയുന്നുവെന്നും ഊർജ്ജകണബലതന്ത്രം പറയുന്നു. അതിനാൽ നമ്മുടെ ചോദ്യത്തിനുളള ഏറ്റവും നല്ല ഉത്തരം, എത്ര ഉയർന്ന കണികോർജ്ജം നമുക്ക്‌ ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയും എന്നുളളതിനെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. കാരണം, ഇതാണ്‌ എത്രകണ്ട്‌ സൂക്ഷ്‌മമായ അളവിൽ നമുക്ക്‌ കാണുവാൻ കഴിയും എന്ന്‌ നിർണ്ണയിക്കുന്നത്‌. ഈ കണികോർജ്ജം സാധാരണ അളക്കുന്നത്‌ ഇലക്‌ട്രോൺ വോൾട്ട്‌ എന്ന യൂണിറ്റിലാണ്‌. (ഇലക്‌ട്രോണുകൾ കൊണ്ടുളള തോംസൺന്റെ പരീക്ഷണങ്ങളിൽ ഇലക്‌ട്രോണുകളുടെ വേഗത വർദ്ധിപ്പിക്കുവാൻ അദ്ദേഹം വൈദ്യുതമണ്ഡലം ഉപയോഗിച്ചു എന്ന്‌ നാം കണ്ടു. ഒരു വോൾട്ട്‌ വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിൽ നിന്നും ഒരു ഇലക്‌ട്രോണിന്‌ ലഭിക്കുന്ന ഊർജ്ജമാണ്‌ ഇലക്‌ട്രോൺ വോൾട്ട്‌.) 19-​‍ാം നൂറ്റാണ്ടിൽ, തീ കത്തൽ മുതലായ രാസപ്രവർത്തനങ്ങളിൽ ഉല്‌പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന ഏതാനും ഇലക്‌ട്രോൺ വോൾട്ട്‌ ഊർജ്ജം മാത്രം ഉപയോഗിക്കാനറിയാമായിരുന്ന കാലത്ത്‌, ഏറ്റവും ചെറിയ വസ്‌തു അണുവാണെന്ന്‌ കരുതിപ്പോന്നു. റൂതർഫോഡിന്റെ പരീക്ഷണത്തിലാകട്ടെ, കണികകളുടെ ഊർജ്ജം ദശലക്ഷകണക്കിന്‌ ഇലക്‌ട്രോൺ വോൾട്ടാണ്‌. കുറേക്കൂടി അടുത്ത കാലത്ത്‌, ആദ്യ കോടിക്കണക്കിനും പിന്നീട്‌ ശതകോടിക്കണക്കിനും ഇലക്‌ട്രോൺ വോൾട്ട്‌ കണികോർജ്ജം ഉല്‌പാദിപ്പിക്കാൻ വേണ്ട വൈദ്യുത മണ്ഡലം കൈകാര്യം ചെയ്യാൻ നാം പഠിച്ചു കഴിഞ്ഞു. അങ്ങനെ, 20 കൊല്ലം മുമ്പ്‌ അടിസ്ഥാന കണികളെന്നു കരുതിയിരുന്നവ അതിലും ചെറിയ കണികകൾ ചേർന്നവയാണെന്ന്‌ നാം മനസ്സിലാക്കി. ഇനിയും കൂടുതൽ കൂടുതൽ ഉയർന്ന ഊർജ്ജത്തിലേക്ക്‌ കടക്കുമ്പോൾ ഇവ വീണ്ടും ചെറിയ കണികകൾ ചേർന്നവയാണെന്ന്‌ വരുമോ? തീർച്ചയായും അങ്ങനെ ആയിക്കൂടെന്നില്ല, എങ്കിലും അന്തിമമായ പ്രകൃതിയുടെ നിർമ്മാണ വസ്‌തുക്കളെപ്പറ്റിയുളള അറിവ്‌ നമുക്ക്‌ ലഭിച്ചു, അഥവാ നാം അതിന്റെ വളരെയടുത്തെത്തിയിരിക്കുന്നു എന്ന്‌ വിശ്വസിക്കുവാൻ വേണ്ട ചില സൈദ്ധാന്തിക കാരണങ്ങൾ നമുക്കറിയാം.

Generated from archived content: samayam_2nd10.html Author: stephen_hoking

അഭിപ്രായങ്ങൾ

അഭിപ്രായങ്ങൾ

അഭിപ്രായം എഴുതുക

Please enter your comment!
Please enter your name here

 Click this button or press Ctrl+G to toggle between Malayalam and English