‘ஈர்க்கிறது’ இந்த இயற்பியல் நோபல்!

இந்த ஆண்டு இயற்பியலுக்கான நோபல் பரிசு ரெய்னர் வைஸ் (85), பேரி பேரிஸ் (81), கிப் எஸ். தோர்ன் ஆகிய மூவருக்கும் வழங்கப்பட்டிருக்கிறது. ஈர்ப்பு அலைகளை முதன்முதலில் இனம் கண்ட லைகோ நோக்குக்கூடத்தை வடிவமைத்ததற்காக இந்தப் பரிசு அறிவிக்கப்பட்டுள்ளது. நூறு ஆண்டுகளுக்கு முன்னர் ஆல்பெர்ட் ஐன்ஸ்டைன் கணித்துக் கூறிய ஈர்ப்பு அலைகளை முதன்முதலில் கண்டறிந்து, பிரபஞ்சத்தின் புதிய சாளரங்களைத் திறந்ததோடு அல்லாமால் ஐன்ஸ்டைனின் சார்பியல் கொள்கைக்கு உறுதியான சான்றாக விளங்கும் இந்த ஆய்வு அறிவியல் வரலாற்றில் நிச்சயம் ஒரு மைல்கல்தான்.

அறிவியலாளர் ரோனல்ட் டிரெவரும் இந்த ஆய்வில் இவர்களோடு முன்னணியில் இருந்தார் என்றாலும் சமீபத்தில்தான் அவர் காலமானார். இயற்கை எய்தியவர்களுக்கு நோபல் பரிசு தருவதில்லை என்ற மரபின்படி மற்ற மூவருக்கும் பரிசு அளிக்கப்படுகிறது.

அணுவின் அளவில் பத்து லட்சத்தில் ஒரு பங்கு மட்டுமே உள்ள நுண்ணிய ஈர்ப்பு அலைகளை இனம்காண கடந்த 50 ஆண்டுகளாக அறிவியலாளர்கள் முயன்றுவருகின்றனர். எனினும் ரெய்னர் வைஸ், பேரி சி. பேரிஸ், கிப் எஸ். தோர்ன் ஆகியோர் புதுமை முறையில் ஈர்ப்பு அலைகளை இனம் காணும் கருவியை வடிவமைத்தார்கள். இவர்களின் லைகோ கருவியைக் கொண்டு கடந்த இரண்டு வருடத்துக்குள் நான்கு முறை ஈர்ப்பு அலைகளை இனம்கண்டுள்ளனர்.

ஈர்ப்பு அலைகள் என்றால் என்ன?

காற்றில் ஏற்படும் அழுத்த சலனம்தான் ஒலி என நாம் அறிவோம். எனவேதான் காகிதத்தை வீசும்போதும் ஒலி எழும்புகிறது. அதுபோல காலவெளிப் பரப்பில் ஏற்படும் அதிர்வுகள்தான் ஈர்ப்பு அலைகள். உள்ளபடியே நிறையுள்ள பொருள் நகரும்போது எல்லாம் ஈர்ப்பு அலைகளை ஏற்படுத்தும். யானை நடக்கும்போது பூமி அதிர்வதை உணர முடிகிறது; எறும்பு ஊரும்போதும் அதிரும் என்றாலும் உணரும் அளவு இருக்காது அல்லவா? பேருந்தைப் பிடிக்க நாம் ஓடும்போதும், பூமி சூரியனைச் சுற்றி வலம்வரும்போதும் ஈர்ப்பு அலைகள் ஏற்படும்தான் என்றாலும் அவை சன்னமாக இருப்பதால் இனம்காண முடியாது. ஆனால், பெரும் நிறை கொண்ட கருந்துளைகள் அல்லது நியூட்ரான் விண்மீன்கள் வேகவேகமாகச் சுழன்றுகொண்டு ஒன்றை ஒன்று மோதிக்கொள்ளும்போது ஏற்படும் ஈர்ப்பு அலைகளை நுட்பமான கருவிகளால் உணர முடியும்.

ஒலி அலைகள் பரவும்போது காற்றின் அடர்த்தி கூடிக்குறைகிறது. ஈர்ப்பு அலைகள் அண்ட வெளியில் (space) பரவும்போது அண்டவெளி சுருங்கி விரியும். அதாவது ஈர்ப்பு அலைகள் பரவும்போது அவற்றின் அலைநீளத்துக்கு ஏற்ப இரண்டு புள்ளிகளின் இடையே உள்ள தொலைவு மிகமிக நுணுக்கமாகக் கூடிக் குறையும். குறிப்பிட்ட தொலைவில் வைக்கப்படும் இரண்டு புள்ளிகளின் இடைவெளி கூடிக் குறைவதைக் கொண்டு அங்கே ஈர்ப்பு அலைகளை உணரலாம்.

ஈர்ப்பு அலை ஏற்படுத்தும் சுருக்கம் எனபது மிகமிக நுணுக்கமானது. 1,00,00,000,00,00,000,00,00,000 மீட்டர் (அதாவது கோடி கோடி கோடி மீட்டர்) நீளமுள்ள கழி சுமார் 5 செ.மீ. சுருங்குவதைக் கண்டுபிடிப்பது போன்றது இது. வேறு வார்த்தையில் கூறினால் பூமிக்கும் சூரியனுக்கும் உள்ள தொலைவை ஒரு அணு அளவு நுட்பமாக அளவிடுவது போன்றது இது.

இவ்வளவு நுணுக்கமான வேறுபாட்டை எப்படித் துல்லியமாக அளவிடுவது என்பது அறிவியலாளர்களின் முன்பு இருந்த பெரும் சவால். லேசர் இண்டர்ஃபிரோமீட்டர் எனும் கருவி கொண்டு இதனை சாதிக்கலாம் என இந்த மூவரும் முயன்றனர். லேசர் இண்டர்ஃபிரோமீட்டர் ஈர்ப்பு அலை நோக்குக்கூடம் (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) என்பதன் சுருக்கமே லைகோ (LIGO). இந்தக் கருவியை வடிவமைத்து அதன் மூலம் இவ்வளவு நுணுக்கமான வேறுபாட்டையும் கணக்கிடலாம் என்று சாதனை செய்ததற்குத்தான் இந்த மூவருக்கும் நோபல் பரிசு அறிவிக்கப்பட்டிருக்கிறது.

லைகோ கருவி

போதிய நுணுக்கம் இன்மையால் 1970-ல் இவர்கள் வடிவமைத்த முதல் லைகோ கருவி தோல்வியைத் தழுவியது. 40 ஆண்டுகள் தோல்விகளில் துவளாமல் விடாது மேலும் மேலும் நுட்பமாகச் செம்மை செய்து புதிய புதிய லைகோ கருவிகளை உருவாக்கிச் சோதனை செய்தார்கள். இறுதியில், 2013-ல் மேம்பட்ட லைகோ என்ற கருவியை வடிவமைத்து லிவிங்ஸ்டன், ஹன்போர்ட் ஆகிய இரண்டு அமெரிக்க ஆய்வுக் கூடங்களையும் ஏற்படுத்தினார்கள். அந்தக் கூடம் செயல்படத் தொடங்கிய சில மாதங்களிலேயே, ஆகஸ்ட் 2015-ல் ஈர்ப்பு அலையை முதன்முதலில் இனம்கண்டு உலகை வியப்பில் ஆழ்த்தியது லைகோ.

ஆங்கில எழுத்து ‘எல்’ வடிவில் அமைந்த இந்த கருவியில் ஒவ்வொரு கையும் நான்கு கிலோமீட்டர் நீளமுடைய வெற்றிடக் குழாயாக இருக்கிறது. இரண்டு கைகளும் இணையும் புள்ளியில் 45 டிகிரி கோணத்தில் கண்ணாடி. கையின் இரண்டு புறமும் ஒளியைச் செலுத்தி உணரும் கருவிகள் பொருத்தப்பட்டு இருக்கும். எல் வடிவக் கருவியின் இரண்டு கை முனையிலிருந்தும் ஒளியதிர்வைச் செலுத்தி அதனை நடுவேயுள்ள கண்ணாடியில் பிரதிபலித்துத் திருப்பி அடுத்த கைக்கு அனுப்புவார்கள். ஒளியலைகளின் நீளத்தை அளக்கும் கருவியான இண்டர்ஃபிரோமீட்டர் எனும் ஒளியலை அளவுமானியைக் கொண்டு இரண்டு முனைகளிலும் ஒளி எப்போது வந்துசேர்கிறது என்று அளந்துகொண்டே இருப்பார்கள். இரண்டு ஒளியதிர்வுகளுக்கிடையே கால இடைவெளி மாறினால் அந்த அமைப்பில் குழாயின் நீளம் சுருங்கி விரிந்துள்ளது என்று பொருள்.

சிறுசிறு அதிர்வுகள்கூட இந்தக் கருவியின் இயக்கத்தை பாதிக்கும். யாரவது தும்மினால்கூட கருவியால் சரியாக அளவிட முடியாது எனும்போது இயற்கையில் ஏற்படும் பல்வேறு அதிர்வுகளின் இரைச்சலில் மெய்யான ஈர்ப்பு அலையின் தாக்கத்தை இனம்காண்பது எளிதல்ல. பலரும் ஒரே சமயத்தில் பேசிக்கொண்டு இருக்கும் இரைச்சல் மிகுந்த ஒலிகளிலிருந்து ஒருவரின் பேச்சை மட்டும் கணினியின் மூலம் வடிகட்டி எடுக்க முடியும். அதுபோன்ற கணினித் தொழில்நுட்ப உதவியுடன் பல்வேறு இரைச்சல்களை நீக்கி மெய்யான ஈர்ப்பு அலைகளின் அதிர்வைப் பிரித்து இந்தக் கருவியால் அறிய முடியும்.

ஒரு ஜோடி கருந்துளைகள் ஒன்றை ஒன்று வேகவேகமாகச் சுற்றி வந்து இறுதியில் ஒன்றில் ஒன்று மோதிப் பிணையும்போது ஏற்படும் ஈர்ப்பு அலைகளை இதுவரை நான்கு முறை இனம்கண்டுள்ளனர். அந்த ஈர்ப்பு அலைகள் முறையே ஜீ.டபிள்யு-150914, ஜீ.டபிள்யு-151226, ஜீ.டபிள்யு-170114, ஜீ.டபிள்யு- 170814 என்று அழைக்கப்படுகின்றன. (ஜி.டபிள்யு என்பது ‘கிராவிட்டேஷனல் வேவ்ஸ்’ என்பதன் சுருக்கம்).

ஈர்ப்பு அலைகள் கண்டுபிடிப்பின் முக்கியத்துவம்

மூன்றாவது கண் என பரவலாகப் போற்றப்படும் ஈர்ப்பு அலைகள் ஆய்வு, நம் பிரபஞ்சம் குறித்து நாம் இதுவரை அறிந்திராத, வியப்பூட்டும் விஷயங்களை நமக்குக் காட்டக்கூடும் என வானவியல் ஆய்வாளர்கள் கருதுகின்றனர். ‘பெருவெடிப்பு நிகழ்வில் பிரபஞ்சம் தோன்றிய முதல் நொடியின் மிகச்சிறு பங்கு கால அளவில் பிரபஞ்சம் எப்படி இருந்தது என்பதைத் தொலைநோக்கிகளால் காட்ட முடியாது. 1,370 கோடி ஆண்டுகளுக்கு முற்பட்ட அந்தக் காலத்தில் (அதாவது பெருவெடிப்பு நிகழ்ந்த சமயத்தில்) பிரபஞ்சம் எப்படி இருந்தது என்பதை ஈர்ப்பு அலைகளால்தான் நமக்குக் காட்ட முடியும்.

மேலும், ஐன்ஸ்டைனின் பல கோட்பாடுகளை பூமியில், ஆய்வுகூடத்தில் நம்மால் சோதனை செய்து பார்க்க இயலாது. கருந்துளைகளை ஆராயும்போதுதான் அதனூடே ஐன்ஸ்டைனின் கோட்பாடுகளையும் சரிபார்க்க முடியும். ஐன்ஸ்டைனின் கோட்பாட்டின் உதவியால்தான் ஜிபிஎஸ் போன்ற பல தொழில்நுட்பங்கள் இயங்குகின்றன என்பது குறிப்பிடத்தக்கது. ஆகவே, இனிவரும் காலத்தில் ஈர்ப்பு அலைகள் குறித்த ஆய்வுகள் மிகப் பெரிய வளர்ச்சி பெறுவதற்கும் அவற்றால் தொழில்நுட்ப வளர்ச்சிகள் ஏற்படுவதற்கும் நோபல் பரிசு அறிவிப்பு ஒரு வகையில் உந்துதலாக இருக்கும் என்றும் சொல்லலாம்.

- த.வி. வெங்கடேஸ்வரன்,

‘விஞ்ஞான் பிரசார்’ என்ற மத்திய அரசின் தன்னாட்சி அமைப்பில் முதுநிலை விஞ்ஞானி;

தொடர்புக்கு: tvv123@gmail.com