E=MC2

CERN, Neutrino, OPERA, Einstein, Faster than Light, Special Theory of Relativity. இவற்றின் முக்கியத்துவம் என்ன? புதிதாக அப்படி என்னதான் கண்டுபிடித்திருக்கிறார்கள்?

ஒவ்வொன்றாகப் பார்க்கலாம்.

வெற்றிடத்தில் ஒளியின் வேகம் என்பது துல்லியமாக விநாடிக்கு 29,97,92,458 மீட்டர். நாம் அறிந்த பிரபஞ்சத்தில் இதுதான் உச்ச வேகம்; இதை மிஞ்சின வேகம் என்பது சாத்தியமே இல்லை என்பது ஐன்ஸ்டைனின் சிறப்பு சார்பியல் கொள்கை (Special Theory of Relativity) சொல்லும் முக்கிய‌ முடிவுகளில் ஒன்று. அதாவது எடை உள்ள துகள்கள் எதுவாயினும் இந்த வேகத்துக்குக் கீழேதான் பயணிக்க‌ முடியும்.

ஒளியின் வேகத்தை எடையுள்ள ஒரு பொருள் மிஞ்சும்போது நீளக் குறுக்கம் (Length Contraction), நிறை அதிகரிப்பு (Increase in Mass), கால நீட்டிப்பு (Time Dilation) ஆகியன நிகழும். அதாவது அப்பொருள் சுருங்கும்; கனக்கும்; பயணம் ஆரம்பித்த காலத்துக்கு முந்தைய காலத்தில் பயணத்தை முடிக்கும் (“நாளை கிளம்பி நேற்று வந்து சேர்ந்தோம்” என்று சுஜாதா சொல்வது போல்). இதில் நிறை அதிகரிப்பதை அடிப்படையாகக் கொண்டுதான் ஐன்ஸ்டைன் E = mc² என்ற உலகப் பிரசித்தி பெற்ற நிறை – ஆற்றல் இணைமாற்றச் சமன்பாட்டை 1905-ம் ஆண்டில் கண்டடைந்தார்.

கடந்த 106 வருடங்களில் ஐன்ஸ்டைனின் சித்தாந்தம் பலமுறை பரிசோதிக்கப்பட்டு நிரூபிக்கப்பட்டிருக்கின்றன. வெடித்த அணுகுண்டுகள், வெடிக்காத அணு உலைகள் யாவும் ஐன்ஸ்டைன் சொற்படிதான் நடந்திருந்தின. எல்லாம் சரியாகத்தான் இருந்தன – இரண்டு நாட்களுக்கு முன்புவரை. செப்டெம்பர் 23 அன்று CERNவெளியிட்ட செய்தியறிக்கை எல்லாவற்றையும் கலைத்துப்போட முயல்கிறது.

CERN என்பது ஸ்விட்ச‌ர்லாந்தின் ஜெனிவாவில் உள்ள 20 நாடுகள் ஒன்றிணைந்த ஐரோப்பிய அணு ஆராய்ச்சி நிறுவனம் (European Organization for Nuclear Research). மூன்றாண்டுகளுக்கு முன்பு இங்கே பூமிக்கடியில் செய்த Large Hadron Collider (LHC) பரிசோதனையால்தான் உலகமே அழிந்துவிடப் போகிறது என்றொரு வதந்தி கிளம்பியது.

OPERA என்பது CERN செய்துவரும் ஓர் ஆராய்ச்சியின் பெயர். Oscillation Project with Emulsion-teacking Apparatus என்பதன் சுருக்கமே OPERA. நியூட்ரினோக்களின் மாறும் இயல்பை, விளைவுகளைப் பரிசோதிப்பதே இந்த ஆராய்ச்சியின் பிரதான நோக்கம்.

நியூட்ரினோ (neutrino) என்பது எடை மிக மிகக் குறைந்த ஓர் அணுத்துகள். 1936-ம் ஆண்டு உல்ஃப்காங் பௌலி (Wolfgang Pauli) என்ற விஞ்ஞானி நியூட்ரினோ பற்றி சித்தாந்தரீதியாக விளக்கினார். பின்னர் 1956-ம் ஆண்டு அத்துகள் இருப்பது பரிசோதனைகள்மூலம் நிரூபிக்கப்பட்டு உறுதி செய்யப்பட்டது. இதில் மொத்தம் மூன்றுவகை நியூட்ரினோக்கள் இருக்கின்றன: எலெக்ட்ரான் நியூட்ரினோ, மியூவான் நியூட்ரினோ, டௌ நியூட்ரினோ. ஒருவகை நியூட்ரினோ வேறுவகை நியூட்ரினோவாக மாற்றம் கொள்வதைப் பரிசோதிக்கவே இந்த OPERA ஆராய்ச்சி.

இந்த ஆராய்ச்சியில் இரண்டு முக்கிய இயந்திரங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. ஜெனீவாவில் CERN ஆராய்ச்சிக்கூடத்திலேயே இருக்கும் Super Proton Synchrotron (SPS) ஒன்று; அங்கிருந்து 730 கிலோமீட்டர் தொலைவில் இருக்கும் இத்தாலியின் கிரான் சாஸோ நகரில் அமைந்துள்ள Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS) மற்றொன்று. இதில் SPS என்பது நாம் பன்னிரண்டாம் வகுப்பு இயற்பியல் பாடப் புத்தகத்தில் படித்த சைக்ளோட்ரான்போல, அணுத்துகள்களின் வேகத்தை அதிகரிக்கச் செய்யக்கூடியது. இது மியூவான் நியூட்ரினோக்களை உருவாக்கி LNGS-ஐ நோக்கி அனுப்புகிறது. LNGS-ல் இருக்கும் OPERA Detector இந்த நியூட்ரினோ கற்றையைக் கிரகித்துக்கொள்கிறது. இது அத்தனையும் நடப்பது பூமிக்கு அடியில். இந்தத் துகள் பிரயாணத்தை, CERN Neutrinos to Gran Sasso (CNGS) என்று அழைக்கிறார்கள்.

பூர்வாங்கப் பணிகள் தொடங்கியது 2003-ல் என்றாலும் கட்டுமானம் முடிவடைந்து OPERA ஆராய்ச்சி தொடங்கியது 2008-ம் ஆண்டில்தான். CNGS நியூட்ரினோ கற்றை ஆராய்ச்சியை மூன்றாண்டுகள் (2009 முதல் 2011 வரை) தொடர்ந்து 16,000 முறை நிகழ்த்தி எடுக்கப்பட்ட புள்ளிவிவரக் கணக்குகளின் அடிப்படையில் 24 பக்க‌ ஆராய்ச்சிக் கட்டுரை ஒன்றை வெளியிட்டிருக்கிறார்கள்.

“நியூட்ரினோக்கள் ஒளியைக் காட்டிலும் அதிக வேகத்தில் பயணிக்கின்றன‌!”

இதுதான் அந்த ஆராய்ச்சிக் கட்டுரையின் சாரம். எவ்வளவு எனில் ஒளியின் வேகத்தைவிட 0.002 % அதிகம். அதாவது 100 கிலோமீட்டர் தூரத்தை ஒளி கடக்கும் நேரத்தில் இந்த நியூட்ரினோக்கள் கூடுதலாக 2 மீட்டர் கடந்திருக்கும். குறிப்பிட்ட அந்த‌ 730 கிலோமீட்டர் தூரத்தை ஒளி கடப்பதற்கு 60.7 நேனோசெகண்ட் முன்னதாக‌ நியூட்ரினோக்கள் கடந்ததை வைத்து இதைக் கணக்கிட்டிருக்கிறார்கள்.

ஒளியை மிஞ்சிவிட்டதாகச் சொல்லப்படுவது இது முதல்முறை அல்ல. இதற்கு முன்பு அமெரிக்காவின் சிகாகோ நகரின் அருகில் அமைத்துள்ள ஃபெர்மிலாப் என்ற இடத்தில் 2007-ல் நடத்தப்பட்ட MINOS (Main Injector Neutrino Oscillation Search) என்ற ஆராய்ச்சியில் இதே போல் நியூட்ரினோக்கள் ஒளியை மிஞ்சிய வேகத்தில் பயணம் செய்ததாக முடிவுகள் தெரிவித்தன. ஆனால் அந்த‌ ஆராய்ச்சியின் பிழையளவு (Margin of Error) கூடுதலாக இருந்தது.

எந்தவொரு விஞ்ஞானப் பரிசோதனையிலும் குறிப்பிட்ட பிழையளவு இருந்தே தீரும். தவறு இயந்திரத்தின் செயல்பாட்டில் அல்லது அளக்கும் முறையில் இருக்கலாம்; அல்லது சில சமயங்களில் கோட்பாட்டிலேயேகூட இருக்கலாம். அதனால் எல்லா அறிவியல் பரிசோதனை முடிவுகளும் அதன் பிழையளவு என்ன என்பதுடனேயே வெளியிடப்படும். பொதுவாயக, பரிசோதனை முடிவைக் காட்டிலும் ஒப்பீட்டளவில் பிழையளவு மிகக் குறைவாக இருந்தால் அந்தப் பிழையளவைப் புறக்கணித்துவிடுவார்கள். குறிப்பிட்ட MINOS பரிசோதனையில் பிழையளவு கூடுதல் என்பதால் அப்படிச் செய்ய இயவில்லை. அதனால் அதன் முடிவுகள் நிராகரிக்கப்பட்டன.

OPERA பரிசோதனை முடிவுகள் வெளியிடப்பட்டபோதும் அதன் பிழையளவைத்தான் முதலில் கேள்விக்கு உட்படுத்தினார்கள். ஆராய்ச்சிக் கட்டுரையிலேயே அதற்கு பதில் இருக்கிறது. முந்தையவைபோலன்றி OPERA-வின் முடிவுகள் மகா துல்லியம்.

பொதுவாக வேகம் என்பது இரண்டு அளவுகளைக் கொண்டு தீர்மானிக்கப்படுகிறது. பயண தூரம் மற்றும் பயண நேரம். இந்த இரண்டு அளவுகளும் கணக்கிடப்படும் துல்லியத்தின் அடிப்படையிலேயே வேகத்தின் துல்லியம் அடங்கியிருக்கிறது.

முதலாவது பயண தூரம். மேற்குறிப்பிட்ட ஜெனீவா SPS-க்கும் கிரான் சாஸோ LNGS-க்கும் இடையில் நியூட்ரினோ பயணிக்கும் தூரம். இதை Neutrino Baseline என்று அழைக்கிறார்கள். மேலோட்டமாக இது மாறிலியாகத் தோன்றினாலும், இதிலும் சிறிய அளவிலான மாற்றங்கள் இருக்கவே செய்யும். கண்டங்களின் நகர்வு, நில ந‌டுக்கங்கள், பூமியின் சுழற்சி, நிலவின் ஓதம் போன்ற பல காரணிகளால் இந்தத் தூரம் மாறுபடும். ஒவ்வொரு CNGS பரிசோதனையின்போதும் மிக நுட்பமான GPS (Global Positioning System) முறைகள் கொண்டு இந்தத் தூரம் கணக்கு வைத்துக்கொள்ளப்படுகிறது. மேலும் கணக்கீடுகள் பிசகக் கூடாது என்பதற்காக பரிசோதனையின்போதெல்லாம் இந்தப் பாதைக்குப் பக்கத்தில் இருக்கும் ஒரு சுரங்க நெடுஞ்சாலையில் போக்குவரத்தை நிறுத்தி வைத்திருக்கிறார்கள். இவற்றின்மூலம் பயண தூரத்தின் பிழையளவை 20 செண்டிமீட்டர்களுக்குள் அடக்கியிருக்கிறார்கள்.

இரண்டாவது, பயண நேரம். Neutrino Event Timing என்று அழைக்கப்படும் இந்தக் கால அளவை 0.1 நேனோசெகண்ட் துல்லியத்தில் அளக்கிறார்கள். புள்ளியியல் பிழைகளால் 6.9 நேனோசெகண்ட்; நிலையாமை பிழைகளால் 7.4 நேனோசெகண்ட், ஆக மொத்தம் அதிகபட்சப் பிழையளவு 14.3 நேனோசெகண்ட்.

பரிசோதனை முடிவுகள் சொல்லும் ஒளியைவிட 60.7 நேனோசெகண்ட் அதிக வேகம் என்பது இதைவிட அதிகம். அதாவது பிழையளவைக் கணக்கில் எடுத்துக்கொண்டாலும் குறைந்தபட்சம் 46.4 நேனோசெகண்டுகளேனும் அதிக வேகத்தில் நியூட்ரினோக்கள் பயணம் செய்திருக்கவேண்டும் என்பது OPERA ஆசாமிகளின் வாதம். ஆனால் இதையெல்லாம் தாண்டி அவர்கள் இதுவரை அறியாத ஒரு பிழை நேர்ந்திருக்க வாய்ப்பிருக்கிறது. அதையும் தேடிக்கொண்டிருக்கிறார்கள்.

உலகின் இயற்பியல் விஞ்ஞானிகளுள் மிகக் கணிசமானோர் இதை இன்னமும் முழுமையாக ஏற்றுக்கொள்ளவில்லை. கோட்பாட்டு இயற்பியலின் இன்றைய பிதாமகரான விஞ்ஞானி ஸ்டீஃபன் ஹாக்கிங்ஸ், “It is premature to comment on this” என்கிறார். அதே நேரம், இவை உண்மை என நிரூபிக்கப்பட்டால் இயற்பியல் கொள்கைகளில் பல சிக்கல்கள் ஏற்படும் என்பதையும் விஞ்ஞானிகள் ஒப்புக்கொள்கிறார்கள்.

அடிப்படையில் இது அவர்களுக்கு ஒரு பிரம்மாண்ட‌மான அதிர்ச்சி. நூற்றாண்டுக்கு மேலான நம்பிக்கையின் அஸ்திவாரத்தை அசைத்துப் பார்க்கும் பெரும் நிகழ்வு.

ஒளியின் வேகம்தான் எல்லை என்பது பல்வேறு தருணங்களில் பரிசோதனைக்கு உட்படுத்தப்பட்டு மறுபடி மறுபடி நிரூபிக்கப்பட்ட ஒரு விஷயம். உதாரணமாக வானில் நடந்த ஒரு சூப்பர்நோவா நட்சத்திரப் பெருவெடிப்பின் மூலம் துப்பப்பட்ட ஃபோட்டான் துகள்களையும் (ஒளி), நியூட்ரினோ துகள்களையும் பூமியில் இருக்கும் அணுத்துகள் டிடக்டர்கள் 1987-ம் ஆண்டு ஒரே நேரத்தில் கிரகித்தன. நியூட்ரினோ என்பது ஒளியைவிட வேகமானது என்றால், ஒளித்துகள்கள் வந்து சேர்வதற்கு உத்தேசமாக மூன்று ஆண்டுகளுக்கு முன்னரேயே பூமியில் இருக்கும் அணுத்துகள் டிடக்டர்களால் அது கிரகிக்கப்பட்டிருக்கவேண்டும். ஆனால் அவ்வாறு நடக்கவில்லை.

துகள் ஆராய்ச்சியில் ஈடுபட்டுள்ள ஃபெர்மிலாப் போன்ற பிற நிறுவனங்களை, இப்பரிசோதனையை மேற்கொண்டு முடிவுகளை உறுதி செய்யுமாறு CERN ஆராய்ச்சிக்கூடமே கேட்டிருக்கிறது. அவர்களும் சோதனைகளை முடுக்கி விட்டிருக்கிறார்கள்.

இன்னமும் செல்லவேண்டிய தூரம் நிரம்ப இருக்கிறது. முதலில் துகள் ஆராய்ச்சியில் ஈடுபட்டுள்ள பிற நிறுவனங்களும் இதே பரிசோதனையை மேற்கொண்டு இம்முடிவுகளை உறுதி செய்யவேண்டும். அடுத்து இந்தப் பரிசோதனை முடிவுகளைக் கணிதச் சமன்பாடுகள் மூலம் நிரூபிக்க‌வேண்டும். (ஐன்ஸ்டைனின் சித்தாந்தங்கள் எவையுமே பரிசோதனையை அடிப்படையாகக் கொண்டவையல்ல; அவர் தனது சிந்தனையின்வாயிலாகக் கோட்பாட்டுரீதியாகக் கண்டடைந்தவை. பிற்பாடு பிற விஞ்ஞானிகள் இவற்றைப் பல்வேறுவிதமான‌ பரிசோதனைகளின் மூலமாக, சரி என்று நிரூபித்தார்கள்.)

இவையெல்லாம் நடந்தால்தான் இம்முடிவுகளை அறிவியல் உலகம் முழுமையாக‌ ஒப்புக்கொள்ளும். அதற்கு எப்படியும் சில வருடங்களேனும் தேவைப்படும்.

அப்படியே இப்போது கண்டுபிடிக்கப்பட்டிருக்கும் விஷயம் உண்மை என்று நிரூபிக்கப்பட்டால்கூட அதனால் இயற்பியல் விதிகளில் தலைகீழாக மாற்றம் நிகழ்ந்துவிடாது என்றே தோன்றுகிறது. ஐன்ஸ்டைனின் விதிகள் நியூட்டனின் விதிகளிலிருந்து மாறுபட்டவை என்றாலும், சாதாரண வேகங்களில் (அதாவது நமது அன்றாட வாழ்வின் அனைத்து நிகழ்வுகளிலும்) நியூட்டனின் விதிகள் எந்தப் பிரச்னையுமம் இல்லாமல் செல்லுபடி ஆகின்றன. அதிவேகங்களில்தான் நியூட்டன் நம்மைக் கைவிடுகிறார்; அப்போது மட்டும்தான் ந‌மக்கு ஐன்ஸ்டைன் தேவைப்படுகிறார். இன்னும் சொல்லப்போனால் நியூட்டனின் விதிகளின்மேல்தான் ஐன்ஸ்டைனின் விதிகள் கட்டமைக்கப்பட்டிருக்கின்றன. அதைப் போலவே இப்போதும் ஐன்ஸ்டைனின் விதிகளில் சிலவற்றை மட்டும் நிராகரித்து / திருத்திவிட்டு புதிய கண்டுபிடிப்பை அவரது சித்தாந்தத்தின் நீட்சியாகவே கொள்வார்கள்.

விஞ்ஞானம் நூற்றாண்டுகளாக, தேவைப்படும்தோறும் தன்னை வளர்த்து, செதுக்கி, திருத்தி புதுப்பித்துக்கொண்டே வந்திருக்கிறது. இப்போதும் அதுதான் நிகழ்கிறது. அதனால் ஐன்ஸ்டைனின் கண்ணீர்த்துளிக்கு எப்போதைக்கும் அவசியம் இல்லை.