தலைப்பு: பிரபஞ்சத்தின் ‘ஓட்டும்’ சக்தி: ஹிக்ஸ் புலமும் (Higgs field), நிறையும், ஒளியின் வேகமும்
- அண்டத்தைப் பற்றிய ஆராய்ச்சியில், மனித கண்ணைக் கவரும் ஒரு கேள்வி எப்போதும் முன்னால் நிற்கிறது: “நாம் ஏன் ஒளியின் வேகத்தில் பயணிக்க முடியாது?”
- இந்தக் கேள்விக்கான பதில், நம்மைச் சுற்றிலும் நிரம்பியுள்ள ஒரு அதிசயமான, கண்ணுக்குத் தெரியாத சக்திப் புலத்தில் மறைந்துள்ளது.
- அதுதான் ஹிக்ஸ் புலம் (Higgs Field). இந்தக் கட்டுரையில், இந்தப் புலம் என்ன, நிறை (Mass) என்றால் என்ன, மற்றும் இவை இரண்டும் நம்மை ஒளியின் வேகத்தில் பயணிப்பதில் இருந்து ஏன் தடுக்கின்றன என்பதை எளிய உவமைகளில் புரிந்து கொள்வோம்.
பகுதி 1: நாம் ஏன் ஒளியின் வேகத்தை எட்ட முடிவதில்லை?
- ஐன்ஸ்டைனின் சார்பியல் கோட்பாட்டின் படி, வெற்றிடத்தில் ஒளியின் வேகம் – விநாடிக்கு சுமார் 3 லட்சம் கிலோமீட்டர் – என்பது பிரபஞ்சத்தின் வேக வரம்பு.
- எந்த ஒரு பொருளும் இந்த வேகத்தை அடைய முடியாது. காரணம்?
- ஒரு பொருளை ஒளியின் வேகத்திற்கு அருகில் தள்ளும் போது, அதன் நிறை (Mass) விரைவாக அதிகரிக்கத் தொடங்குகிறது. இது ஒரு காரை முடுக்கி விடுவது போலல்ல; வேகம் அதிகரிக்கும் போது, கார் திடீரென பல மடங்கு கனமாக ஆகிவிடுகிறது என்பதைப் போலும்.
- அதை மேலும் முடுக்கி விட, இன்னும் அதிக சக்தி தேவைப்படுகிறது. ஒளியின் வேகத்தை நீங்கள் சென்றடைய, எல்லையற்ற அளவிலான சக்தி தேவைப்படும், மேலும் உங்கள் நிறையும் எல்லையற்றதாக ஆகிவிடும். இது இயற்பியல் விதிகளின்படி சாத்தியமில்லை.
- அப்படியென்றால், ஒளித் துகள்களுக்கு (Photons) ஏன் இந்தப் பிரச்சனை இல்லை? ஏன் அவை எப்போதும், எந்த முயற்சியும் இல்லாமல், அதிகபட்ச வேகத்தில் பயணிக்க முடியும்? பதில், அவற்றுக்கு நிறை இல்லை என்பதுதான். ஆனால், நமக்கும், நமது சுற்றுப்புறத்திற்கும் நிறை எப்படி கிடைத்தது? இங்குதான் ஹிக்ஸ் புலம் மற்றும் ‘நிறை’ என்ற கருத்து முக்கியமாகிறது.
பகுதி 2: ‘நிறை’ (Mass) என்றால் என்ன? – அது வெறும் ‘ மந்தநிலை’ அல்ல!
நாம் பொதுவாக நிறை என்று சொல்லும் போது, ஒரு பொருளின் ‘எடை’ அல்லது ‘எவ்வளவு கனம்’ என்று எண்ணிக் கொள்கிறோம். ஆனால் இயற்பியலில், நிறை என்பது ஒரு பொருளின் மந்தநிலை (Inertia). அதாவது, ஒரு பொருளை நகர்த்துவதற்கோ அல்லது அதன் இயக்கத்தை மாற்றுவதற்கோ உள்ள எதிர்ப்பு சக்திதான் நிறை.
- ஒரு டிரக் புறப்படுவதற்கு நிறைய பெட்ரோல் தேவைப்படுகிறது. ஏன்? ஏனெனில் அதற்கு அதிக நிறை/ஜடத்தன்மை உள்ளது.
- ஒரு டென்னிஸ் பந்தை எறிவது எளிது. ஏன்? ஏனெனில் அதற்கு குறைந்த நிறை உள்ளது.
அதிக நிறை = இயக்கத்தை மாற்றுவது கடினம். இதுவே, நம்மை ஒளியின் வேகத்திற்கு முடுக்கி விடுவதை இத்தனை கடினமாக்குகிறது. ஆனால், இந்த ‘ மந்தநிலை’ எப்படி ஏற்படுகிறது? எலக்ட்ரான்கள், குவார்க்குகள் போன்ற அடிப்படைத் துகள்களுக்கு இந்தப் பண்பு எப்படி கிடைக்கிறது? இந்த கேள்விக்கான பதில்தான் ஹிக்ஸ் புலம்.
பகுதி 3: ஹிக்ஸ் புலம் என்றால் என்ன? – பிரபஞ்சத்தின் ‘ஒட்டும்’ சர்க்கரைப் பாகு!
- பிரபஞ்சத்தை ஒரு பெரிய, கண்ணுக்குத் தெரியாத பானையில் இருந்து தயாராகும் ஒரு இனிப்பு பாயாசம் என்று கற்பனை செய்து பாருங்கள்.
- இந்த பாயாசம் முழுவதும், ஒரு சிறப்பு வகை ‘உப்புச்சருக்கரைப் பாகு’ (Higgs Field) நிரம்பியுள்ளது.
- இந்தப் பாகு பிரபஞ்சம் உருவானவுடனேயே உருவாகி, ஒவ்வொரு இடத்திலும், ஒவ்வொரு பொந்திலும் நிரம்பியுள்ளது.
- இப்போது, வெவ்வேறு வகையான துகள்கள் இந்தப் பாயாசத்தின் வழியே நகர முயற்சிக்கின்றன.
- ஒளித் துகள்கள் (Photons): இவை சூப்பர் ஸ்லிப்பரி மிட்டாய்கள் போன்றவை. இந்த சர்க்கரைப் பாகில் சிக்கிக் கொள்வதே இல்லை. அவை எந்த தடங்கலும் இல்லாமல், முழு வேகத்தில் – ஒளியின் வேகத்தில் – பாயாசத்தின் வழியே சறுக்கி ஓட முடியும். இதனால்தான் அவற்றுக்கு நிறை இல்லை.
- எலக்ட்ரான்கள்: இவை சாதாரண மிட்டாய்கள் போன்றவை. இவை பாகில் சிறிது ஒட்டிக் கொள்கின்றன. இவற்றால் முழு வேகத்தில் ஓட முடிவதில்லை; பாகை விலக்கி விலக்கித் தான் நகர வேண்டும். இதனால், இவற்றுக்கு குறைந்த அளவிலான நிறை உள்ளது.
- குவார்க்குகள் (Quarks – புரோட்டான், நியூட்ரான் போன்றவற்றின் கட்டுமானத் துகள்கள்): இவை ஒரு ஸ்பஞ்சு (sponge) போன்றவை. இவை பாயாசத்தில் நுழையும் போது, சர்க்கரைப் பாகை நன்றாக உறிஞ்சி, மொத்தமாக கனமாகி விடுகின்றன. இவை பாகில் மிகவும் ஒட்டிக் கொள்கின்றன, அதனால் இவற்றுக்கு அதிக நிறை உள்ளது.
- இந்த உவமையில், ஹிக்ஸ் புலமே அந்த சர்க்கரைப் பாகு. ஒரு துகள் அந்தப் புலத்துடன் எவ்வளவு ‘ஒட்டிக்’ கொள்கிறதோ, அந்த அளவுக்கு அதற்கு நிறை கிடைக்கிறது.
- இந்த ‘ஒட்டும்’ தன்மையைத்தான் இயற்பியலாளர்கள் ‘துகள்கள் ஹிக்ஸ் புலத்துடன் தொடர்பு கொள்கின்றன’ என்று சொல்கிறார்கள்.
- இந்தத் தொடர்பின் விளைவாகவே எலக்ட்ரான்கள், குவார்க்குகள் போன்ற துகள்களுக்கு நிறை கிடைக்கிறது. இந்த நிறை தான், அவற்றை (மற்றும் நம்மை) உருவாக்கும் அணுக்களுக்கு ஜடத்தன்மையைத் தருகிறது.
பகுதி 4: என்ன நடக்கும் ஹிக்ஸ் புலத்தை ‘அணைத்து’ விட்டால்?
இப்போது, நமது பெரிய கேள்விக்கு வருவோம். இந்தப் பிரபஞ்ச “ஒட்டும்” சர்க்கரைப் பாகை, ஒரு சுவிட்சை அழுத்தி நிறுத்த முடிந்தால் என்ன நடக்கும்?
இதன் விளைவுகள் கணத்தில் ஏற்பட்டு, நமது இருப்பையே மாற்றி விடும்.
- அடிப்படைத் துகள்கள் நிறையை இழக்கும்: முதலில், எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் குவார்க்குகள் போன்ற அனைத்து அடிப்படைத் துகள்களும் தங்கள் நிறையை இழந்து, ஒளித் துகளைப் போலவே ஆகி விடும். அவை இனி ஹிக்ஸ் புலத்தில் சிக்குவதில்லை.
- அணுக்கள் உடைந்து சிதறும்: அணுக்கள் நிலையாக இருப்பதற்கே காரணம், நிறை உள்ள எலக்ட்ரான்கள் நிறை உள்ள அணுக்கருவைச் சுற்றி வருவதுதான். நிறை மறைந்துவிட்டால், எலக்ட்ரான்கள் உடனடியாக அணுக்கருவை விட்டு வெளியேறி, ஒளியின் வேகத்தில் பறந்து செல்லும். அணுக்கருவை உருவாக்கும் புரோட்டான்கள், நியூட்ரான்களும் தங்கள் குவார்க்குகளின் நிறையை இழந்து, தாங்களும் சிதைந்து, ஒளியின் வேகத்தில் பறந்து செல்லும்.
- நீங்களும், உலகமும் ‘ஒளியாக’ மாறிவிடும்: இந்த மாற்றம் நடக்க ஒரு நொடியும் பிடிக்காது. உங்கள் உடல், உங்கள் வீடு, நமது பூமி, சூரியன் – நிறை உடையது என்று நாம் அழைக்கும் எல்லாப் பொருட்களும் உடனடியாக ஆற்றலாகவும், கதிர்வீச்சாகவும் மாறி, ஒரு பிரகாசமான வெடிப்புடன், ஒளியின் வேகத்தில் பிரபஞ்சத்தின் அனைத்து திசைகளிலும் சிதறும்.
- பயணம் இல்லை, மாற்றம் மட்டுமே: இந்த நிலையில், “ஒளியின் வேகத்தில் பயணிப்பது” என்ற கருத்தே பொருளிழந்து விடும். ஏனெனில், பயணம் செய்ய ஒரு “நீங்கள்” என்று இருப்பதே இருக்காது. நீங்கள் ஒரு விண்கலத்தில் அமர்ந்து நட்சத்திரங்களைக் கடந்து செல்வதற்குப் பதிலாக, நீங்களே ஒரு விண்மீன் போல ஒரு பேரொளியாக மாறிவிடுவீர்கள். நீங்கள் பயணிப்பதில்லை; நீங்களே பயணமாக மாறிவிடுவீர்கள்.
முடிவுரை: ஹிக்ஸ் புலம் நமது இருப்பின் அடித்தளம்
- ஆக, ஹிக்ஸ் புலம் நம்மை ஒளியின் வேகத்தில் பயணிப்பதில் இருந்து தடுப்பதற்கு மட்டும் அல்ல. மாறாக, அதுவே நம்மை ‘நாம்’ ஆக்குகிறது.
- அது தான் அடிப்படைத் துகள்களுக்கு நிறை கொடுத்து, அவை அணுக்களாக, மூலக்கூறுகளாக, நட்சத்திரங்களாக, கிரகங்களாக, மற்றும் இறுதியில் நம்மாக உருவாகும் வாய்ப்பை அளித்தது.
- ஹிக்ஸ் புலம் இல்லையென்றால், பிரபஞ்சம் வெறும் ஒளி மற்றும் ஆற்றலால் நிரம்பிய, வெறும் வெளியாக இருக்கும்.
- அங்கு திடமான பொருள், வாழ்க்கை, அல்லது நம்மைப் போன்ற உயிரினங்கள் தோன்றியிருக்க முடியாது.
- எனவே, அது நமது பயணத்திற்கு ஒரு தடை அல்ல; அதுவே நமக்கு ஒரு பயணத்தை – வாழ்க்கை என்ற பயணத்தை – அனுமதிக்கும் அடிப்படை நிபந்தனை.