எதிர்பொருள் ராக்கெட்!

10 கிராம் எதிர் ஹைட்ரஜன் இருந்தால் போதும், 30 நாட்களில் செவ்வாய் கிரகத்துக்குப் போய்விடலாம்

பொருளையும் எதிர்பொருளையும் எரிபொருளாகப் பயன்படுத்தி இயங்கும் ராக்கெட்டை எதிர்பொருள் ராக்கெட் என்று சொல்லலாம். இப்படியான ராக்கெட்டை உருவாக்க முடியுமானால், கிட்டத்தட்ட ஒளிவேகத்தில் பயணம் செய்வதற்குச் சாத்தியமாகலாம். எங்கோ அண்டவெளியில் இருக்கும் கிரகங்களுக்கும் நம்மால் சென்று வர முடியும்.

பொருள் என்றால் என்ன என்பது பொதுவில் நமக்குத் தெரியும். ஆனால், இங்கு பொருள் என்பது ஹைட்ரஜன். நாம் அறிந்த ஹைட்ரஜனுக்கு எதிர் ஹைட்ரஜன் என ஒன்று உண்டு. ஹைட்ரஜன் எங்கும் உள்ளது. பூமியில் ஹைட்ரஜனுக்குப் பஞ்சமில்லை. அண்டவெளியிலும் ஹைட்ரஜன் நிறையவே இருக்கிறது.

எளிய அணு

முதலில் நாம் ஹைட்ரஜன் அணு என்றால் என்ன என்பதைக் கவனிக்க வேண்டும். ஹைட்ரஜன் அணுதான் இருக்கின்ற பல்வகையான அணுக்களில் மிகவும் எளிதானது. ஹைட்ரஜன் அணுவின் மையத்தில் புரோட்டான் என்ற துகள் உள்ளது. பெரும்பாலான ஹைட்ரஜன் அணுக்களில் அணு மையத்தில் புரோட்டான் மட்டுமே இருக்கும். அதுவும் ஒரே ஒரு புரோட்டான்தான் இருக்கும். அந்த புரோட்டான் நேர் மின்னேற்றம் கொண்டது. அந்த புரோட்டானை ஒரே ஒரு எலெக்ட்ரான் சுற்றிச் சுற்றி வரும். அந்த எலெக்ட்ரான் எதிர் மின்னேற்றம் கொண்டது.

இப்போது எதிர் ஹைட்ரஜனுக்கு வருவோம். அதில் உள்ள புரோட்டான் எதிர் மின்னேற்றம் கொண்டதாக இருக்கும். ஆகவே, அதன் பெயர் எதிர் புரோட்டான். அதைச் சுற்றுகிற எலெக்ட்ரான் நேர் மின்னேற்றம் கொண்டதாக இருக்கும். அது எதிர் எலெக்ட்ரான். எனினும் அதை பாசிட்ரான் என்று கூறுகிறார்கள். ஹைட்ரஜனைப் பொருள் என்று கூறினால், எதிர் ஹைட்ரஜன் எதிர்பொருள் ஆகும்.

ஆனால், எங்கும் எதிர் ஹைட்ரஜன் கிடையாது. எனவே, முதலில் எதிர் புரோட்டான்களை உருவாக்க வேண்டும். பின்னர், எதிர் எலெக்ட்ரான்களை (பாசிட்ரான்களை) உண்டாக்க வேண்டும். இந்த இரண்டையும் சேர்த்தால் எதிர் ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் கிடைக்கும். அதாவது, எதிர்பொருள் கிடைக்கும். ஆனால், எதிர்பொருள் அருகில் உள்ள பொருளுடன் சேர்ந்து உடனே அழிந்துவிடும். எனவே, எதிர் ஹைட்ரஜனை ஒரு விசேஷக் குடுவையில் சேகரித்துப் பத்திரப்படுத்தி வைக்க வேண்டும். அதற்கு விஞ்ஞானிகள் வழி கண்டுபிடித்துள்ளார்கள்.

ஒரு ராக்கெட் இன்ஜினை வடிவமைத்து, அதில் ஹைட்ரஜனும் எதிர் ஹைட்ரஜனும் அதாவது பொருளும் எதிர்பொருளும் சேரும்படி செய்தால் இரண்டும் சேர்ந்து அழிந்துவிடும். அப்போது பிரம்மாண்டமான ஆற்றல் கிடைக்கும்.

மனிதனால் எதிர்பொருளை உண்டாக்க முடியாது என்ற நிலைமை நீண்ட காலம் இருந்துவந்தது. ஆனால், ஐரோப்பாவில் சுவிட்சர்லாந்து நாட்டில் ஐரோப்பிய நாடுகள் சேர்ந்து அமைத்துள்ள செர்ன் (CERN) எனப்படும் பிரம்மாண்டமான ஆராய்ச்சிக்கூடத்தில் மிகவும் கஷ்டப்பட்டு 1995-ம் ஆண்டில் எதிர்பொருளை உண்டாக்கினார்கள்.

ஆரம்பத்தில் விஞ்ஞானிகள் சில எதிர் ஹைட்ரஜன் அணுக்களையே உண்டாக்கினார்கள். பின்னர், பல நூறு எதிர் ஹைட்ரஜன் அணுக்களை உற்பத்தி செய்யும் அளவுக்கு முன்னேறினார்கள். இப்போது நம்மிடம் உள்ள தொழில்நுட்பத்தின் மூலம் நிறைய எதிர் ஹைட்ரஜன்களை உருவாக்க முடியாது. செர்ன் ஆராய்ச்சிக்கூடத்தில் உள்ள துகள் முடுக்கிகள் அனைத்தையும் பயன்படுத்தினாலும்கூட ஓராண்டில் ஒரு கிராமில் 100 கோடியில் ஒரு பங்கு அளவுக்குத்தான் எதிர் ஹைட்ரஜன்களை உண்டாக்க முடியும். செர்ன் இதுவரையில் மொத்தம் உற்பத்தி செய்துள்ள எதிர் ஹைட்ரஜன் வெறும் 10 நானோ கிராம்தான்.

எதிர் ஹைட்ரஜனை உற்பத்தி செய்ய நீண்ட காலம் பிடிக்கிறது என்பதுடன் ஏராளமான அளவுக்குச் செலவாகும். எனவே, எதிர் ஹைட்ரஜனை நிறைய உற்பத்தி செய்வது என்பது இப்போதைக்கு நடைமுறையில் சாத்தியமில்லை.

30 நாளில் செவ்வாய் கிரகம்

ஆனால், ஒரு கணக்குப்படி 10 கிராம் எதிர்பொருள் இருந்தால் போதும். 30 நாட்களில் செவ்வாய் கிரகத்து க்குப் போய்விடலாம். இப்போதுள்ள ராக்கெட்டைப் பயன்படுத்துவதானால் போய்ச் சேர 8 மாதங்கள் ஆகும்.

இப்போது பயன்படுத்தப்படும் நவீன ராக்கெட்டுகளில் திரவ ஹைட்ரஜனும் திரவ ஆக்சிஜனும் பயன் படுத்தப்படுகின்றன. இவை அளிக்கும் ஆற்றலுடன் ஒப்பிட்டால் பொருள் - எதிர்பொருள் ராக்கெட் இதைப் போல ஒரு கோடி மடங்கு ஆற்றலை அளிப்பதாக இருக்கும். இவ்வித ராக்கெட் ஒளி வேகத்தில் சுமார் 80% வேகத்தில் செல்லக்கூடியதாக இருக்கலாம் என்று கருதப்படுகிறது.

அமெரிக்க நாஸா அமைப்பு ஏற்கெனவே பொருள் - எதிர்பொருள் ராக்கெட் இன்ஜினை உருவாக்குவது பற்றி ஆராய்ந்துவருகிறது. ராக்கெட்டில் எதிர்பொருளை எந்தவிதமாகப் பயன்படுத்தலாம் என்பது குறித்துப் பல திட்டங்கள் உள்ளன. ஆனால், இவை அனைத்துமே ஏட்டளவில்தான் உள்ளன.

கால நீட்சி

எதிர்பொருளைப் பயன்படுத்தும் ராக்கெட் கிட்டத்தட்ட ஒளி வேகத்தில் பாய்ந்து செல்லக்கூடியது என்று குறிப்பிட்டோம். இவ்வித வேகத்தில் செல்லும்போது கால நீட்சி (Time dilation) விளைவு செயல்பட ஆரம்பிக்கும். அது என்ன கால நீட்சி?

அண்டவெளியில் உள்ள ஏதோ ஒரு கிரகத்துக்கு ஒருவர் அல்லது பலர் கிளம்புகிறார்கள். போக, வர அவர்களுக்கு 5 ஆண்டுகள் ஆகின்றன. அவர்கள் பூமிக்குத் திரும்புகிறார்கள். இங்கு வந்து பார்த்தால், அவர்களது பிள்ளைகளும் பெண்களும் படு கிழவர்களாகியிருப்பார்கள். விண்வெளிப் பயணம் செய்தவர்களைப் பொறுத்தவரை 5 ஆண்டுகள்தான் கடந்திருக்கும். ஆனால், பூமியில் உள்ளவர்களுக்கு 50 ஆண்டுகள் கடந்திருக்கும். இது எப்படி?

கிட்டத்தட்ட ஒளி வேகத்தில் பயணம் செய்யும்போது, அவர்களின் கடிகாரங்கள் மிக மெதுவாகச் செயல்படும். அதாவது, காலம் நிதானப்பட்டுவிடும். ஆனால், அது அவர்களுக்குப் புலப்படாது. கடிகாரங்கள் மெதுவாகச் செயல்படும்போது காலண்டரும் அப்படியாகத்தான் இருக்கும். அவர்களுக்கு ஓராண்டு முடியும்போது பூமியில் உள்ளவர்களுக்கு 10 ஆண்டுகள் ஆகிவிட்டிருக்கும். ஐன்ஸ்டைன் கூறிய கொள்கையின்படி இவ்விதம் ஏற்படும் என்று நிபுணர்கள் கூறுகிறார்கள். ஐன்ஸ்டைன் கூறியது சரிதான் என்பது பின்னர் நிரூபணமாகியுள்ளது.

அண்டவெளியில் பூமியைவிடப் பல மடங்கு பெரிய கிரகம் இருப்பதாக வைத்துக்கொள்வோம். அதன் விளைவாக அந்தக் கிரகம் அதிக ஈர்ப்பு சக்தி கொண்டதாக இருக்கும். அப்படியான கிரகத்தில் கடிகாரம் மெதுவாகச் செயல்படும். அவர்களின் ஒரு மணி நேரம் என்பது பூமியில் உள்ளவர்களுக்குச் சில ஆண்டுகளாக இருக்கலாம். இது ஈர்ப்பு சக்தியின் விளைவாக ஏற்படுகிற கால நீட்சி ஆகும். இதுவும் ஐன்ஸ்டைனின் கொள்கையின்படி ஆனதே. எங்கோ இருக்கும் கிரகத்துக்குச் செல்ல வேண்டாம். பூமியிலிருந்து மிக உயரத்தில் இருந்தபடி பூமியைச் சுற்றுகின்ற செயற்கைக்கோள்கள் விஷயத்தில் மிக அற்ப அளவுக்குக் கால நீட்சி நிகழ்வதாகக் கண்டறியப்பட்டுள்ளது.

சமீபத்தில் வெளியான ‘இண்டர்ஸ்டெல்லார்’ என்ற ஹாலிவுட் திரைப்படத்தில் இந்தக் கால நீட்சி அம்சம் நன்கு கையாளப்பட்டுள்ளது. அதி வேகத்தில் பயணம் செய்யும்போது கால நீட்சி தலைகாட்டுகிறது. அதேபோல ஈர்ப்புச் சக்தி அதிகமாக இருக்கும் சூழலிலும் கால நீட்சி ஏற்படுகிறது. அதாவது, நமது பிரபஞ்சத்தில் காலம் (நேரம்) என்பது எங்கும் எல்லோருக்கும் ஒரே மாதிரியானது அல்ல.

இதையெல்லாம் பார்க்கும்போது, கிராமாந்திரங்களில் வயதான பெரியவர்கள் ‘காலம் கெட்டுப் போச்சு’ என்பார்கள். அது சரிதான் என்று தோன்றுகிறது!

- என். ராமதுரை, மூத்த எழுத்தாளர்,
தொடர்புக்கு: nramadurai@gmail.com