கேட்கிறது பிரபஞ்சத்தின் ஒலி!

இந்த நூற்றாண்டின் ‘கடவுள் துகள்’ கண்டுபிடிப்பைவிடவும் முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது இது

விஞ்ஞானி ஐன்ஸ்டைன் தனது கோட்பாட்டில் ஒரு ஞான திருஷ்டியோடு முன்வைத்த கருத்துகளில் இருந்த ‘ஈர்ப்புக் கவர்ச்சி அலைகள்’ (gravitational waves) யதார்த்தத்தில் இருக்கின்றன என்று கண்டுபிடிக்கப்பட்டிருக்கிறது. பிரபஞ்சத்தின் கீச்சுக்குரல் என்று விஞ்ஞானிகளால் வர்ணிக்கப்படும் இந்தக் கண்டுபிடிப்பு, அறிவியல் உலகின் புதிய கதவைத் திறந்திருக்கிறது.

விண்வெளியில் விளையாட்டு

விண்வெளியில் சூரியனைப் போலப் பல மடங்கு நிறை (Mass) கொண்ட நட்சத்திரங்கள் தங்களின் வாழ்நாளின் இறுதியில் கருந்துளைகள் (black-holes) ஆக மாறும். அவை ஒன்றையொன்று தட்டாமாலை விளையாட்டு போலச் சுற்றுகிற சூழல்களும் ஏற்படும். அப்போது கால - அண்டவெளியில் (Space-time) அதிர்வுகள் ஏற்பட்டு அவை ஈர்ப்புக் கவர்ச்சி அலைகளாக வெளியாகும் என்பது ஐன்ஸ்டைனின் கோட்பாடு. அவரது கணிப்பை உண்மையாக்கும் வகையில் பாய்ந்து வரும் அலைகளை விஞ்ஞானிகள் கண்டுபிடித்துச் சாதித்துள்ளனர்.

கடவுள் துகள் என்று வர்ணிக்கப்பட்ட ஹிக்ஸ் போஸான் அணுத் துகள்களின் கண்டுபிடிப்பு இந்த நூற்றாண்டின் ஆகப் பெரிய கண்டுபிடிப்பு என்று பேசப்பட்டது. அதைவிட முக்கியமானது தற்போதைய கண்டுபிடிப்பு என்கின்றனர் விஞ்ஞானிகள்.

கயிற்றுக் கட்டிலின் பள்ளங்கள்

கால - அண்டவெளியை ஒரு கயிற்றுக் கட்டிலாகக் கற்பனை செய்வோம். கயிற்றுக் கட்டிலின் நடுவே மிகவும் குண்டான ஒருவர் உட்கார்ந்தால் என்ன ஆகும்? அந்தக் கட்டிலின் நடுவே பள்ளம் ஏற்படும் இல்லையா? அந்தக் கட்டிலின் ஓரத்தில் கோலிக்குண்டை வைத்தால் அது உருண்டு பள்ளம் நோக்கிச் செல்லும் அல்லவா? அதுபோலத்தான் சூரியன் போன்ற அதிக நிறை உடைய பொருட்கள் கால - அண்டவெளியில் பள்ளத்தை உருவாக்கும். அவற்றைவிட எடை குறைவான பொருட்கள் அந்தப் பள்ளத்தில் சறுக்கி விழும். அவ்வாறு விழுவதைத்தான் நாம் ஈர்ப்புப் புலம் (gravitational field) எனக் கருதுகிறோம் என்றார் ஐன்ஸ்டைன்.

ஐன்ஸ்டைன் கோட்பாட்டின்படி இந்தப் பிரபஞ்சம் நான்கு பரிமாணம் உள்ள கால - அண்டவெளி அமைப்பு. மிகுந்த நிறையுள்ள பொருட்கள், இந்தக் கால-அண்டவெளி அமைப்பில், அவற்றின் நிறைக்கு ஏற்றவாறு ‘பள்ளங்களை’ ஏற்படுத்துகின்றன. அதுவே ‘ஈர்ப்புப் புலம்’ ஆக நமக்குத் தோன்றுகிறது. இதுவே கால - அண்டவெளி வளைவாக்கக் கோட்பாடு (Space-time curvature).

அதிர்வும் அலைகளும்

இரண்டு பேர் அந்தக் கட்டிலின் மீது ஏறித் தட்டாமாலை விளையாட்டு விளையாடினால் என்ன ஆகும்? கட்டிலில் கயிறு மேலும் கீழும் ஆடி ஆடி கயிற்றின் மீது அதிர்வு அலைகள் பரவும் அல்லவா? அதுபோலத்தான் கருந்துளைகள் போன்ற மிக மிக நிறையுடைய இரண்டு பொருட்கள், ஜோடி சேர்ந்து வேக வேகமாக ஒன்றை ஒன்று சுற்றினால் கால - அண்டவெளிப் பரப்பில் அலைகள் உருவாகும். அவையே ஈர்ப்புக் கவர்ச்சி அலைகள்.

பிரபஞ்சத்தின் மொழி

காற்று அசைவதால் ஏற்படும் ஒலியைப் போன்றது பிரபஞ்சத்தில் ஏற்படும் இந்த இயக்கம். இதனை “பிரபஞ்சத்தின் ஒலியைக் கேட்கும் திறன் இல்லாதவர்களாக இருந்தோம், முதல் தடவையாக அதைக் கேட்கிறோம்” என்று வர்ணிக்கிறார் ‘லிகோ’ (LIGO - (Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) ஆய்வுக் குழுவின் உறுப்பினரான டேவிட் ப்ளையர்.

அணுவில் பத்து லட்சத்தில் ஒரு பங்குதான் இந்தக் கவர்ச்சி அலை. இந்த அலைகளைக் கண்டுபிடிப்பது எளிதல்ல. ஒலியின் அலைகள் செல்லும்போது காற்றின் அடர்த்தி கூடிக் குறையும். அதுபோல ஈர்ப்புக் கவர்ச்சி அலைகள் பரவிச் செல்லும்போது அந்தத் திசையில் அண்டவெளி சுருங்கி விரியும்.

இதனை ஆய்வு செய்யவே, குறிப்பிட்ட தொலைவுக்கு நீளமான ஒரு ஆய்வுக் கருவியைத் தயார் செய்தார்கள். அதற்குள்ளே அலைகள் கடந்து செல்வதைக் கூர்ந்து நோக்கினார்கள். ஏதாவது சிறு மாற்றம் வருகிறதா என்று காத்துக் கிடந்தார்கள். கருவிக்குள்ளே அலைகள் கடந்து செல்லும்போது அதன் அலைநீளத்துக்கு ஏற்ப மாற்றி மாற்றிச் சுருங்கி விரியும். இவ்வாறு துடிப்பதை அளந்தால்தான் ஈர்ப்புக் கவர்ச்சி அலைகள் பாய்ந்து செல்வதைக் கணிக்க முடியும்.

அந்த ஆய்வுக் கருவி ஆங்கில எழுத்து (L) வடிவத்தில் செய்யப்பட்டது. அதன் ஒவ்வொரு பக்கமும் நான்கு கிலோ மீட்டர் நீளமுடைய வெற்றிடக் குழாய்கள்தான். அதன் நடுவே கண்ணாடி வைக்கப்பட்டது. இரண்டு பக்கமும் ஒளி செல்லும்போது ஒளியை உணரக்கூடிய கருவிகளும் பொருத்தப்பட்டன. ஆய்வுக் கருவியின் இரண்டு முனையிலிருந்தும் ஒளியைச் செலுத்தி அதனை நடுவே உள்ள கண்ணாடியில் பிரதிபலித்துத் திருப்பி அடுத்த பக்கத்துக்கு அனுப்பி ஆய்வு செய்தார்கள்.

ஒளி அலைகளின் நீளத்தை அளக்க இண்டர்பிரோமீட்டர் எனும் கருவியையும் உருவாக்கினார்கள். ஒளி இரண்டு முனைகளிலும் எப்போது வந்து சேர்கிறது என்று அளந்துகொண்டே இருப்பார்கள். அவ்வாறு வந்து சேர்கிற இரண்டு ஒளி அலைகளின் ஏற்ற இறக்கங்களுக்கு இடையே கால இடைவெளி மாறினால், அந்த ஆய்வுக் கருவியின் குழாய் நீளம் சுருங்கி விரிந்துள்ளது என்று அர்த்தம். அதை நோக்கியே விஞ்ஞானிகளின் கவனம் வருடக்கணக்கில் குவிந்திருந்தது.

ஆய்வுக் கருவியின் குழாயில் ஈர்ப்புக் கவர்ச்சி அலைகள் ஏற்படுத்தும் சுருக்கம் என்பது மிக மிக நுணுக்கமானது. பூமிக்கும் சூரியனுக்கும் உள்ள தொலைவை அணு அணுவாக அளவிடுவதைப் போல இந்தச் சுருக்கத்தை அளக்க வேண்டும்.

கூடலின் மொழி

விண்வெளியில் ஏதோ ஒரு இடத்தில் சூரியனைப் போன்று 29 மற்றும் 36 மடங்குகள் அதிகமான நிறை கொண்ட இரண்டு ராட்சசக் கருந்துளைகள் அல்லது விண்மீண்கள் ஒன்றை ஒன்று சுற்றிக்கொண்டே மோதிப் பிணைந்துள்ளன. அந்த நிகழ்வால் ஏற்பட்ட ஈர்ப்புப் புலத்திலிருந்து கிளம்பிய அலைகளைத்தான் தற்போது இந்த ஆய்வாளர்கள் கண்டுபிடித்துள்ளனர்.

மோதிய அந்த இரண்டும் பிணைந்துவிட்டன. அதன்பின் அதன் நிறை சூரியனைப் போன்று 62 மடங்குகளாக மாறிவிட்டது. மிச்சமிருந்த நிறை ஆற்றலாகவும் பொருளாகவும் விண்வெளியில் தூக்கி வீசியடிக்கப்பட்டுள்ளது. இந்த நிகழ்வால் உருவான ஈர்ப்புக் கவர்ச்சி அலைகள்தான் பிரபஞ்சத்தின் கீச்சுக்குரல் போல வெளிப்பட்டிருக்கின்றன.

அண்டவெளி - காலம்

ஐன்ஸ்டைன் தனது பொதுச் சார்பியல் கோட்பாட்டை 1916-ல் வெளியிட்டார். பெரும் நிறை உடைய பொருட்கள் ஒன்றை ஒன்று சுற்றி வந்தாலோ வெடித்துச் சிதறும்போதோ ஈர்ப்புக் கவர்ச்சி அலைகள் வெளியாகும் என்கிறது அந்தக் கோட்பாடு.

ஐன்ஸ்டைன் நூறு வருடங்களுக்கு முன்னால் கணிதச் சமன்பாடுகளாய்க் கணித்த ஈர்ப்புக் கவர்ச்சி அலைகளை விஞ்ஞானிகள் பல ஆண்டுகளாகத் தேடி வந்தனர். ஐன்ஸ்டைனுக்கு முன்னதாக வாழ்ந்த விஞ்ஞானிகள் ஈர்ப்புப் புலத்தை மின்சாரம் போன்ற ஒரு வகை விசையாகத்தான் கருதினார்கள். அண்டவெளியும் காலமும் தனித்து இல்லை. இரண்டும் இணைந்துள்ள ஒன்று. ஈர்ப்புப் புலம் என்பது உள்ளபடியே கால - அண்டவெளியில் ஏற்படும் வளைவாக்கம் (curvature) என்று ஐன்ஸ்டைன் தனது கருத்துகளால் நிறுவினார். ஈர்ப்புக் கவர்ச்சி அலைகள் கண்டுபிடிப்புடன் அவரது இந்தக் கருதுகோளுக்கு, தற்போது வலு சேர்ந்திருக்கிறது.

இந்த ஆய்வுப் பணி 15 நாடுகளைச் சேர்ந்த 83 நிறுவனங்களில் பணியாற்றும் 1,006 விஞ்ஞானிகளால் கூட்டாக 1997 முதல் நடத்தப்பட்டுள்ளது. தமிழகத்தில் உள்ள ‘சென்னை கணிதவியல் நிறுவனம்’அதில் ஒன்று.

உலகில் இதற்கான ஆய்வுக்கூடங்கள் அமெரிக்காவில் இரண்டும் ஜெர்மனியிலும் இத்தாலியிலும் தலா ஒன்றும் உள்ளன. அமெரிக்காவின் ஆய்வுக் கூடங்கள் மிக நவீனமானவை. அங்குதான் இந்தக் கண்டுபிடிப்பு நிகழ்ந்துள்ளது. இரண்டு மையங்களில் உள்ள கருவிகளிலும் ஒரேவிதமான ஆய்வு முடிவுகள் வந்துள்ளன. எனவே, ஈர்ப்புக் கவர்ச்சி அலைகளைக் கண்டுபிடித்து விட்டோம் என்று விஞ்ஞானிகள் உறுதிப்படுத்தியுள்ளனர்.

பிரபஞ்சம் பேசிவிட்டது. அந்த மொழியின் இலக்கணம் என்ன என்பதையும் அடுத்தகட்டமாக நாம் தெரிந்துகொள்ள வேண்டும்.

- த.வி. வெங்கடேஸ்வரன்,

‘நவீன அறிவியலின் எழுச்சி’ உள்ளிட்ட நூல்களின் ஆசிரியர். மத்திய அரசின் விக்யான் பிரச்சார் மையத்தின் முதுநிலை விஞ்ஞானி.

தொடர்புக்கு: tvv123@gmail.com