ഈ ലക്കത്തിലെ പ്രമുഖര്‍ >>
Vol 5 - Issue 11 >>

മഹാവിസ്ഫോടനത്തിന്റെ നാളുകള്‍

2012 ല്‍ സൂക്ഷ്മകണികയായ പ്രോട്രോണുകള്‍ ഉപയോഗിച്ചു നടത്തിയ കണികാസംഘട്ടനത്തിലൂടെ ഹിഗ്‌സ് ബോസോണിന്റെ അസ്തിത്വം തെളിയിച്ച ലാര്‍ജ് ഹാഡ്രോണ്‍ കൊളൈഡര്‍ ഇപ്പോള്‍ കണികാസംഘട്ടനം നടത്തുന്നത് ഈ കണികാത്വരത്രത്തിന് ആര്‍ജിക്കാന്‍ കഴിയുന്ന ഏറ്റവും ഉയര്‍ന്ന ഊര്‍ജനിലയിലാണ്. 2017 നവംബര്‍ 17 ന് ആരംഭിച്ച കണികാ പരീക്ഷണങ്ങള്‍ ഒരു മാസം നീണ്ടുനില്‍ക്കും. പരീക്ഷണത്തിന്റെ ആദ്യ റിപ്പോര്‍ട്ട് നവംബര്‍ 27 ന് സേണ്‍ പുറത്തുവിട്ടു. ലെഡ് അയോണുകളുപയോഗിച്ചാണ് കണികാ സംഘട്ടനം നടത്തുന്നത്. കോടിക്കണക്കിന് ഡിഗ്രി സെല്‍ഷ്യസ് താപനിലയിലുള്ള ക്വാര്‍ക്ക് ഗ്ലുവോണ്‍ പ്ലാസ്മയാണ് ഈ സംഘട്ടനഫലമായി സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നത്. പ്രപഞ്ചോല്‍പത്തിയുടെ ആദ്യനിമിഷങ്ങളിലുണ്ടായ ദ്രവ്യരൂപമാണിത്. മഹാവിസ്‌ഫോടനത്തിനു നൂറ് കോടിയില്‍ ഒരു ഭാഗം സെക്കന്റിനു ശേഷമുള്ള പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ അവസ്ഥയാണ് ക്വാര്‍ക്ക് ഗ്ലൂവോണ്‍ പ്ലാസ്മ വരച്ചുകാണിക്കുന്നത്.

ലോകത്തിലെ ഏറ്റവും വലിയ കണികാപരീക്ഷണശാല ചൈനയില്‍ നിര്‍മിക്കുന്നു. 2020 ല്‍ നിര്‍മാണമാരംഭിക്കുന്ന സര്‍ക്കുലര്‍ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ പോസിട്രോണ്‍ കൊളൈഡര്‍ (Circular Electron Positron Collider- CEPC) സേണിലെ ലാര്‍ജ് ഹാഡ്രോണ്‍ കൊളൈഡറിന്റെ (LHC) രണ്ടു മടങ്ങ് വലുതായിരിക്കും. യൂറോപ്യന്‍ ഓര്‍ഗനൈസേഷന്‍ ഫോര്‍ ന്യൂക്ലിയര്‍ റിസര്‍ച്ചിന്റെ (CERN) നിയന്ത്രണത്തില്‍ ഫ്രാന്‍സ് - സ്വിറ്റ്‌സര്‍ലണ്ട് അതിര്‍ത്തിയില്‍ ഭൂമിക്കടിയില്‍ 27 കിലോമീറ്റര്‍ ചുറ്റളവില്‍ സ്ഥാപിച്ചിട്ടുള്ള കണികാ ത്വരത്രമാണ് ലാര്‍ജ് ഹാഡ്രോണ്‍ കൊളൈഡര്‍. നിലവില്‍ ലോകത്തിലെ ഏറ്റവും വലുതും ശക്തവുമായ കണികാപരീക്ഷണശാലയാണിത്. എന്നാല്‍ സി.ഇ.പി.സിയുടെ നിര്‍മാണം പൂര്‍ത്തിയാകുമ്പോള്‍ അതിന്റെ കണികാ ത്വരത്രത്തിന്റെ മാത്രം ചുറ്റളവ് 53.6 കിലോമീറ്ററായിരിക്കും. അനുബന്ധ പരീക്ഷണശാലകള്‍ എല്ലാം ചേര്‍ന്ന് ആകെ ചുറ്റളവ് 80 കിലോമീറ്ററായിരിക്കും. 120 TeV ഊര്‍ജനിലയില്‍ കണികാസംഘട്ടനം നടത്താന്‍ ഈ ആക്‌സിലറേറ്ററിനു കഴിയും. വടക്കന്‍ തുറമുഖനഗരമായ ക്വിന്‍ഹ്വാന്‍ഡോയിലാണ് ഈ കണികാ പരീക്ഷണശാല സ്ഥാപിക്കുന്നത്. വന്‍മതിലിനു സമീപമാണിത്.
രണ്ടു സൂപ്പര്‍ കൊളൈഡറുകളായിരിക്കും ടണലിലുണ്ടാവുക. ഇതില്‍ സര്‍ക്കുലര്‍ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ പോസിട്രോണ്‍ കൊളൈഡറിന്റെ നിര്‍മാണമാണ് 2020 ല്‍ ആരംഭിക്കുക. രണ്ടാമത്തെ കണികാ ത്വരത്രമായ സൂപ്പര്‍ പ്രോട്ടോണ്‍ - പ്രോട്ടോണ്‍ കൊളൈഡര്‍ (Super Proton-Proton Collider- SPPC) 2040 ല്‍ നിര്‍മാണമാരംഭിക്കും. ഉന്നത ഊര്‍ജനിലയില്‍, പ്രകാശവേഗതയുടെ തൊട്ടടുത്ത് കണികകളെ പായിച്ച് കൂട്ടിയിടിപ്പിക്കുന്നതിലൂടെ മഹാവിസ്‌ഫോടന സമയത്തെ പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ അവസ്ഥ പരീക്ഷണശാലയില്‍ സൃഷ്ടിക്കാന്‍ കഴിയുമെന്നാണ് കരുതുന്നത്. കണികാഭൗതികത്തിലെ മാനകമാതൃകയായ സ്റ്റാന്‍ഡേര്‍ഡ് മോഡലിലെ പ്രവചനങ്ങളാണ് ലാര്‍ജ് ഹാഡ്രോണ്‍ കൊളൈഡറില്‍ നടത്തുന്നത്. എന്നാല്‍ സ്റ്റാന്‍ഡേര്‍ഡ് മോഡലിനുമപ്പുറമുള്ള സൂപ്പര്‍സിമട്രി മാതൃകകളിലെ സൈദ്ധാന്തിക കണങ്ങളെ പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ കണ്ടെത്താനുള്ള ഊര്‍ജനില എല്‍. എച്ച്.സിയില്‍ സൃഷ്ടിക്കാന്‍ കഴിയില്ല. ഇപ്പോള്‍ തന്നെ എല്‍. എച്ച്. സി അതിന്റെ പരമാവധി ഊര്‍ജസീമയിലാണ് (16 TeV) കണികാസംഘട്ടനങ്ങള്‍ നടത്തുന്നത്. എന്നാല്‍ സി.ഇ.പി.സി പോലെയുള്ള വലിയ കണികാ ത്വരത്രങ്ങളില്‍ സൂസി കണികകളെ (Supersymmetry Particles) കണ്ടെത്താന്‍ കഴിയുമെന്നാണ് കരുതുന്നത്. കൂടാതെ മഹാവിസ്‌ഫോടനം, ശ്യാമദ്രവ്യം, തമോദ്വാരം എന്നീമേഖലകളില്‍ നിലനില്‍ക്കുന്ന ദുരൂഹതകള്‍ക്ക് അറുതിയുമാകും. ബഹുരാഷ്ട്ര പങ്കാളിത്തത്തോടെയാണ് ഈ നിര്‍മിതി പൂര്‍ത്തീകരിക്കുന്നത്.

കണികാ ത്വരത്രങ്ങളുടെ പ്രസക്തി
സൂക്ഷ്മ കണികകളെ ത്വരിതപ്പെടുത്തി ഉന്നതവേഗത്തിലെത്തിക്കുന്ന യന്ത്രങ്ങളാണ് കണികാ ത്വരത്രങ്ങള്‍ (Particle Accelerators). ഇലക്‌ട്രോണ്‍, പ്രോട്ടോണ്‍, അയോണ്‍ എന്നിങ്ങനെ വൈദ്യുത ചാര്‍ജുള്ള കണികകളുടെ സഞ്ചാരത്തെ വിദ്യുത്കാന്തിക ക്ഷേത്രങ്ങള്‍ ഉപയോഗിച്ച് ഒരേപാതയില്‍ ത്വരിതപ്പെടുത്തുകയാണ് കണികാ ത്വരത്രങ്ങള്‍ ചെയ്യുന്നത്. സ്ഥിരവൈദ്യുത മണ്ഡലം ഉപയോഗിച്ചു പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന കണികാ ത്വരത്രങ്ങളും ആന്ദോളനം ചെയ്യുന്ന കാന്തികമണ്ഡലത്തില്‍ പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന കണികാ ത്വരത്രങ്ങളുമുണ്ട്. വാന്‍ഡിഗ്രാഫ് ജനറേറ്റര്‍ സ്ഥിരവൈദ്യുകമണ്ഡലത്തില്‍ പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന ത്വരത്രമാണ്. സൈക്ലോട്രോണ്‍, ബീറ്റാട്രോണ്‍, സിങ്ക്രോട്രോണ്‍ തുടങ്ങിയ നവീന കണികാത്വരത്രങ്ങള്‍ ആന്ദോളനമണ്ഡല വിഭാഗത്തില്‍പെടുന്നു.
എല്ലാ കണികാത്വരത്രങ്ങള്‍ക്കും മൂന്ന് അടിസ്ഥാന ഭാഗങ്ങളുണ്ട്.
1. ഒരു കണികാ സ്രോതസ്സ്
2. കണികകള്‍ക്ക് സഞ്ചരിക്കാനുള്ള ഒരു പാത. ഇത് നീണ്ടതോ, ദീര്‍ഘവൃത്താകൃതിയിലുള്ളതോ ആയ ഒരു ട്യൂബായിരിക്കും.
3. കണികകളുടെ വേഗം കൂട്ടാനുള്ള ഉപാധി.
പ്രകാശ വേഗതയുടെ തൊട്ടടുത്ത്, എതിര്‍ദിശയില്‍ സഞ്ചരിക്കുന്ന രണ്ടു കണികാധാരകളെ ഉയര്‍ന്ന ഊര്‍ജനിലയില്‍ കൂട്ടിയിടിപ്പിച്ച് അതുമുഖേനയുണ്ടാകുന്ന പുതിയ കണികകളേക്കുറിച്ച് പഠിക്കുകയാണ് കണികാ ത്വരത്രങ്ങളുടെ ലക്ഷ്യം. ഇത്തരം കൂട്ടിയിടയിലുടെയുണ്ടാകുന്ന പുതിയ കണങ്ങളേയും, അവയുടെ പാതയും കംപ്യൂട്ടറുകള്‍ ഉപയോഗിച്ച് രേഖപ്പെടുത്തും. ഉന്നത ഊര്‍ജനിലയില്‍ നടക്കുന്ന കണികാ സംഘട്ടനങ്ങളില്‍ പ്രപഞ്ചോല്‍പത്തിയുടെ ആദ്യ നിമിഷങ്ങളിലെ അവസ്ഥ കൃത്രിമമായി സൃഷ്ടിക്കാന്‍ കഴിയും. പ്രപഞ്ചോല്‍പത്തി സിദ്ധാന്തങ്ങളുടെ വിശ്വാസ്യത പരീക്ഷിച്ചറിയാന്‍ കഴിയുമെന്നര്‍ഥം. പ്രപഞ്ചരഹസ്യങ്ങളുടെ താക്കോല്‍ എന്നതിലുപരി നിത്യജീവിതത്തില്‍ കണികാപരീക്ഷണങ്ങള്‍ക്ക് വളരെയധികം പ്രസക്തിയുണ്ട്. കാന്‍സര്‍ ചികിത്സാരീതിയായ പാര്‍ട്ടിക്കിള്‍ തെറാപ്പിയിലും, എം. ആര്‍. ഐ സ്‌കാനിംഗ്, ഹൈ-എനര്‍ജി എക്‌സ്-റേ, കാര്‍ഗോ സ്‌കാനിംഗ്, ഷ്രിങ്ക് റാംപ്, ഡയപ്പറുകള്‍, നോണ്‍സ്റ്റിക് ഉപകരണങ്ങള്‍ എന്നിങ്ങനെ വ്യത്യസ്തമേഖലകളില്‍ കണികാ പരീക്ഷണങ്ങള്‍ ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നുണ്ട്.

കണികാ ത്വരത്രങ്ങള്‍ പലതരം
· ലീനിയര്‍ പാര്‍ട്ടിക്കിള്‍ ആക്‌സിലറേറ്റര്‍
നേര്‍രേഖയിലുള്ള ട്യൂബ് ആക്‌സിലറേറ്ററായി ഉപയോഗിക്കുന്ന കണികാത്വരത്രങ്ങളാണിവ. താഴ്ന്ന ഊര്‍ജനിലയിലാണ് ഇവിടെ കണികാപരീക്ഷണങ്ങള്‍ നടത്തുന്നത്. ഇലക്‌ട്രോണും അതിന്റെ പ്രതികണികയായ പോസിട്രോണും തമ്മിലുള്ള സംഘട്ടനം നടത്തുന്ന സ്റ്റാന്‍ഫോര്‍ ലീനിയര്‍ ആക്‌സിലറേറ്റര്‍ (SLAC) ആണ് ഇത്തരം കണികാത്വരത്രങ്ങളില്‍ ഏറ്റവും വലുത്. മൂന്ന് കിലോമീറ്ററാണ് ടണലിന്റെ നീളം. വിവിധതരം മരുന്നുകളുടെ നിര്‍മാണത്തിലും, റേഡിയോ തെറാപ്പി, റേഡിയോ സര്‍ജറി, കോബാള്‍ട്ട് തെറാപ്പി എന്നീമേഖലകളിലും ലീനിയര്‍ ആക്‌സിലറേറ്ററുകള്‍ ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നുണ്ട്.

· സര്‍ക്കുലര്‍ ആക്‌സിലറേറ്റര്‍
കണികാസംഘട്ടനം നടത്തുന്നതിനുള്ള ഉയര്‍ന്ന ഊര്‍ജനില ആര്‍ജിക്കുന്നതിനു വേണ്ടി കണികകളെ വര്‍ത്തുള പാതയില്‍ പായിച്ച് ആവശ്യമായ ഊര്‍ജനിലയില്‍ എത്തിച്ചതിനുശേഷം കൂട്ടിയിടിപ്പിക്കുകയാണ് ഇത്തരം ത്വരത്രങ്ങള്‍ ചെയ്യുന്നത്. വൈദ്യുത കാന്തങ്ങളുപയോഗിച്ചാണ് കണികകളുടെ ഗതി നിയന്ത്രിക്കുന്നത്. ഒരു ലീനിയര്‍ ആക്‌സിലറേറ്ററില്‍ ഉപയോഗിക്കുന്നതിലും കുറഞ്ഞ ഇന്ധനച്ചെലവ് മതിയെന്നത് സര്‍ക്കുലര്‍ ആക്‌സിലറേറ്ററുകളുടെ മേന്‍മയാണ്. കണികകളുടെ വേഗത ക്രമമായി വര്‍ധിപ്പിക്കുന്നതിനും ഇത്തരം ത്വരത്രങ്ങള്‍ക്കു കഴിയും. ഉയര്‍ന്ന തോതിലുള്ള വികിരണങ്ങള്‍ (Synchrotron Radiation) പുറപ്പെടുവിക്കുമെന്നത് ഇത്തരം ത്വരത്രങ്ങളുടെ പ്രശ്‌നമാണ്. പ്രപഞ്ചസിദ്ധാന്തങ്ങള്‍ പരീക്ഷിച്ചറിയുന്നതിനാണ് ഇത്തരം പരീക്ഷണശാലകള്‍ ഉപയോഗിക്കുന്നത്.

· സൈക്ലോട്രോണ്‍
സര്‍ക്കുലര്‍ ആക്‌സിലേറ്ററുകളുടെ ആദ്യകാലരൂപമാണ് സൈക്ലോട്രോണ്‍. 1929 ല്‍ കാലിഫോര്‍ണിയ യൂണിവേഴ്‌സിറ്റിയിലെ ശാസ്ത്രജ്ഞനായ ഏണസ്റ്റ് ലോറന്‍സ് ആണ് ആദ്യമായി ഒരു സൈക്ലോട്രോണ്‍ നിര്‍മിച്ചത്. 'D' ആകൃതിയിലുള്ള പ്ലേറ്റുകളും വലിയൊരു ഡൈപോള്‍ മാഗ്‌നറ്റും അടങ്ങിയ ഈ യന്ത്രസംവിധാനത്തില്‍ കണികകള്‍ വര്‍ത്തുളപാതയിലാണ് സഞ്ചരിക്കുന്നത്. പ്രകാശവേഗതയുടെ പത്തുശതമാനം വേഗതയില്‍ 15 MeV (million electron volt) ഊര്‍ജനിലയിലാണ് സൈക്ലോട്രോണുകളില്‍ കണികാപ്രവാഹം നടക്കുന്നത്. 1.3 MW ശക്തിയുള്ള സൈക്ലോട്രോണാണ് നിലവിലുള്ളവയില്‍ ഏറ്റവും ശക്തിയുള്ളത്. പ്രോട്ടോണുകളാണ് ഇവയില്‍ കണികാസംഘട്ടനത്തിന് ഉപയോഗിക്കുന്നുത്.

· സിങ്ക്രോസൈക്ലോട്രോണും ഐസോക്രോണസ് സൈക്ലോട്രോണും
സൈക്ലോട്രോണുകളുടെ ഊര്‍ജനിലയില്‍ ഗണ്യമായ വര്‍ധനവുണ്ടാക്കി നിര്‍മിക്കുന്ന ത്വരത്രമാണ് സിങ്ക്രോസൈക്ലോട്രോണ്‍. സ്ഥിരകാന്തിക മണ്ഡലത്തിലാണ് ഇതുപ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നത്. ഇത്തരത്തിലുള്ള ഒരു ത്വരത്രം പ്രവര്‍ത്തിക്കണമെങ്കില്‍ വളരെ വലിയ സ്ഥിരകാന്തവും, വളരെ ഉയര്‍ന്ന ഊര്‍ജനിലയും ആവശ്യമാണ്. അതുകൊണ്ടുതന്നെ സിങ്ക്രോസൈക്ലോട്രോണുകള്‍ ഇതുവരെ നിര്‍മിച്ചിട്ടില്ല. കാന്തിക ധ്രുവങ്ങളുടെ ആകൃതിയില്‍ ചെറിയ മാറ്റം വരുത്തി കാന്തികമണ്ഡലത്തിന്റെ വ്യാസവും തീവ്രതയും വര്‍ധിപ്പിച്ച് നിര്‍മിക്കുന്ന ഐസോക്രോണസ് സൈക്ലോട്രോണ്‍ വികസനത്തിന്റെ പാതയിലാണിപ്പോള്‍.

· ബീറ്റാട്രോണ്‍
1940 ല്‍ കണ്ടുപിടിച്ച ഒരിനം സര്‍ക്കുലര്‍ ആക്‌സിലറേറ്ററാണ് ബീറ്റാട്രോണ്‍. ഇലക്‌ട്രോണുകളെ ഉപയോഗിച്ചാണ് ഈ ത്വരത്രത്തില്‍ കണികാസംഘട്ടനം നടത്തുന്നത്. സ്ഥിരകാന്തം തന്നെയാണ് ഈ ത്വരത്രത്തിലും ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ഉയര്‍ന്ന തോതിലുള്ള വികിരണങ്ങള്‍ പുറത്തുവിടുന്നതാണ് ബീറ്റാട്രോണുകളുടെ പരിമിതി. റോള്‍ഫ് വിഡ്രോ എന്ന ജര്‍മന്‍-നോര്‍വീജിയന്‍ ശാസ്ത്രജ്ഞനാണ് ആദ്യത്തെ ബീറ്റാട്രോണ്‍ രൂപകല്‍പന ചെയ്തത്.

· സിങ്ക്രോട്രോണ്‍
വളരെ ഉയര്‍ന്ന ഊര്‍ജനിലയില്‍ കണികാ സംഘട്ടനം നടത്തുന്നതിനുള്ള കണികാ ത്വരത്രമാണ് സിങ്ക്രോടോണ്‍. നിശ്ചിത വ്യാസമുളള വര്‍ത്തുളാകാരമായ ട്യൂബിനുള്ളില്‍ വച്ചാണ് കണികകളെ ത്വരണം ചെയ്യുന്നത്. ലാര്‍ജ് ഇലക്‌ട്രോണ്‍ പോസിട്രോണ്‍ കൊളൈഡറും, ലാര്‍ഡ് ഹാഡ്രോണ്‍ കൊളൈഡറും സിങ്ക്രോട്രോണുകളാണ്. ഇലക്‌ട്രോണ്‍ സിങ്ക്രോട്രോണുകളും സ്റ്റോറേജ് റിംഗുകളും സിങ്ക്രോട്രോണുകളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ശാസ്ത്രീയ ഉപകരണങ്ങളാണ്.

എല്‍.എച്ച്.സി യില്‍ മഹാവിസ്‌ഫോടനം
2012 ല്‍ സൂക്ഷ്മകണികയായ പ്രോട്രോണുകള്‍ ഉപയോഗിച്ചു നടത്തിയ കണികാസംഘട്ടനത്തിലൂടെ ഹിഗ്‌സ് ബോസോണിന്റെ അസ്തിത്വം തെളിയിച്ച ലാര്‍ജ് ഹാഡ്രോണ്‍ കൊളൈഡര്‍ ഇപ്പോള്‍ കണികാസംഘട്ടനം നടത്തുന്നത് ഈ കണികാത്വരത്രത്തിന് ആര്‍ജിക്കാന്‍ കഴിയുന്ന ഏറ്റവും ഉയര്‍ന്ന ഊര്‍ജനിലയിലാണ്. 2017 നവംബര്‍ 17 ന് ആരംഭിച്ച കണികാ പരീക്ഷണങ്ങള്‍ ഒരു മാസം നീണ്ടുനില്‍ക്കും. പരീക്ഷണത്തിന്റെ ആദ്യ റിപ്പോര്‍ട്ട് നവംബര്‍ 27 ന് സേണ്‍ പുറത്തുവിട്ടു. ലെഡ് അയോണുകളുപയോഗിച്ചാണ് കണികാ സംഘട്ടനം നടത്തുന്നത്. കോടിക്കണക്കിന് ഡിഗ്രി സെല്‍ഷ്യസ് താപനിലയിലുള്ള ക്വാര്‍ക്ക് ഗ്ലുവോണ്‍ പ്ലാസ്മയാണ് ഈ സംഘട്ടനഫലമായി സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നത്. പ്രപഞ്ചോല്‍പത്തിയുടെ ആദ്യനിമിഷങ്ങളിലുണ്ടായ ദ്രവ്യരൂപമാണിത്. മഹാവിസ്‌ഫോടനത്തിനു നൂറ് കോടിയില്‍ ഒരു ഭാഗം സെക്കന്റിനു ശേഷമുള്ള പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ അവസ്ഥയാണ് ക്വാര്‍ക്ക് ഗ്ലൂവോണ്‍ പ്ലാസ്മ വരച്ചുകാണിക്കുന്നത്.

ലാര്‍ജ് ഹാഡ്രോണ്‍ കൊളൈഡര്‍
സൂക്ഷ്മ കണികകളായ പ്രോട്ടോണുകളെ 26.7 കിലോമീറ്റര്‍ ചുറ്റളവുള്ള സഞ്ചാരപഥത്തില്‍ വിപരീത ദിശകളില്‍ ഏകദേശം പ്രകാശവേഗത്തില്‍ പായിച്ച് കൂട്ടിയിടിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള ഉപകരണമാണ് ലാര്‍ജ് ഹഡ്രോണ്‍ കൊളൈഡര്‍. ഇലക്‌ട്രോണ്‍ നീക്കം ചെയ്ത ഹൈഡ്രജന്‍ ആറ്റങ്ങള്‍ കൊളൈഡറിലേക്ക് കടത്തിവിടുന്നു. ഈ പ്രോട്ടോണുകള്‍ പ്രകാശവേഗതയുടെ 99.999999 ശതമാനം വേഗതയില്‍ സഞ്ചരിച്ച് കൊളൈഡറിന്റെ നാലുകേന്ദ്രങ്ങളില്‍ വച്ച് കൂട്ടിയിടിപ്പിക്കുന്നു. സെക്കന്റില്‍ 60 കോടി കണികാ സംഘട്ടനങ്ങളാണ് നടത്തുന്നത്. യൂറോപ്യന്‍ യൂണിയന്‍ ഫോര്‍ ന്യൂക്ലിയര്‍ റിസര്‍ച്ചിന്റെ കീഴിലുള്ള ഈ കണികാ പരീക്ഷണശാല മനുഷ്യനിര്‍മിതമായ ഏറ്റവും വലിയ യന്ത്രമാണ്. പത്തുവര്‍ഷം കൊണ്ട് ആയിരം കോടി ഡോളര്‍ ചെലവിട്ട് നിര്‍മിച്ച എല്‍.എച്ച്.സി 2008 മുതലാണ് പ്രവര്‍ത്തനമാരംഭിച്ചത്. നൂറു രാജ്യങ്ങളില്‍ നിന്നായി 10,000 ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ സേണില്‍ വിവിധ പരീക്ഷണങ്ങളില്‍ മുഴുകിയിരിക്കുകയാണ് 16 TeV ഊര്‍ജനിലയില്‍ ലെഡ് അയോണുകള്‍ ഉപയോഗിച്ചുളള കണികാ പരീക്ഷണമാണ് ഇപ്പോള്‍ നടന്നുകൊണ്ടിരിക്കുന്നത്. പ്രോട്ടോണുകളുടെയും, ന്യൂട്രോണുകളുടെയും അടിസ്ഥാന കണങ്ങളായ ക്വാര്‍ക്കുകളെ ഹാഡ്രോണുകള്‍ എന്നാണു വിളിക്കുന്നത്. പിണ്ഡമുള്ള കണികകളാണ് ഹാഡ്രോണുകള്‍. ഇവയുടെ സംഘട്ടനം നടത്തുന്ന പരീക്ഷണ ശാലയായതുകൊണ്ടാണ് ഈ ത്വരത്രത്തിന് ഹാഡ്രോണ്‍ കൊളൈഡര്‍ എന്നുപറയുന്നത്.സ്വിറ്റ്‌സര്‍ലണ്ട്-ഫ്രാന്‍സ് അതിര്‍ത്തിയില്‍ ജനീവയ്ക്കുസമീപം ഭൂഗര്‍ഭത്തില്‍ 100 മുതല്‍ 175 മീറ്റര്‍ വരെ ആഴത്തിലാണ് യന്ത്രം സ്ഥാപിച്ചിട്ടുള്ളത്. തുരങ്കത്തിന്റെ ആകെ ചുറ്റളവ് 26.7 കിലോമീറ്ററാണ്. തുരങ്കത്തെ എട്ടുഭാഗങ്ങളായി വിഭജിച്ചിട്ടുണ്ട്. ഇതുകൂടാതെ പ്രോട്ടോണുകളെയും, ലെഡ് അയോണുകളെയും കൊളൈഡറിലേക്കെത്തിക്കാനായി 2.5 കിലോമീറ്റര്‍ നീളവും 3 മീറ്റര്‍ വ്യാസവുമുള്ള രണ്ടു ചെറിയ തുരങ്കങ്ങളുമുണ്ട്. ഓരോ പ്രോട്ടോണ്‍ - പ്രോട്ടോണ്‍ കൂട്ടിമുട്ടലിലും ഏകദേശം 7 ടെറാ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ വോള്‍ട്ട് (7X1012eV) ഊര്‍ജം സ്വതന്ത്രമാക്കപ്പെടുന്നു. അങ്ങനെയുണ്ടാകുന്ന വന്‍ ഊഷ്മാവ് നിയന്ത്രിക്കാനായി ടണലിനുള്ളില്‍ -271 ഡിഗ്രി സെല്‍ഷ്യസ് താപനില സൃഷ്ടിച്ചിരിക്കുന്നു. 60 ടണ്‍ ദ്രാവക ഹീലിയമാണ് ഇതിനായി ഉപയോഗിക്കുന്നത്. പ്രോട്ടോണ്‍ ബീമുകളെ നിശ്ചിത ദിശയിലേക്ക് നിയന്ത്രിതമായി പായിക്കുന്നതിന് ടണലിനുള്ളില്‍ അതിശക്തമായ ഒരു കാന്തികക്ഷേത്രമുണ്ട്. 14.3 മീറ്റര്‍ നീളമുള്ള 1232 കാന്തങ്ങളാണ് അതിനുപയോഗിക്കുന്നത്. 11,700 ആംപിയര്‍ വൈദ്യുതിയില്‍ 8.4 ടെസ്‌ല ശക്തിയുള്ള കാന്തിക ക്ഷേത്രമാണ് അവ സൃഷ്ടിക്കുന്നത്. പിണ്ഡസംഖ്യ കൂടുതലുള്ള ലെഡ് അയോണുകളുടെ കൂട്ടിയിടികളിലൂടെ മഹാവിസ്‌ഫോടനത്തിനുശേഷം പ്രപഞ്ചത്തില്‍ നിലനിന്നിരുന്ന അവസ്ഥ കൃത്രിമമായി സൃഷ്ടിക്കുന്ന പരീക്ഷണമാണ് ഇപ്പോള്‍ എല്‍.എച്ച.സിയില്‍ നടക്കുന്നത്. പദാര്‍ഥങ്ങള്‍ നിര്‍മിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത് മൗലികകണങ്ങളായ ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ കൊണ്ടാണെന്ന് ശാസ്ത്രലോകം വിശ്വസിക്കുന്നു. ക്വാര്‍ക്കുകളെ ബന്ധിപ്പിക്കുന്ന ബലവാഹിയായ കണമാണ് ഗ്ലുവോണുകള്‍. ക്വാര്‍ക്ക്-ഗ്ലുവോണ്‍ ബന്ധനം വളരെ ശക്തമായതിനാല്‍ ക്വാര്‍ക്കുകളോ, ഗ്ലുവോണുകളോ പരസ്പരബന്ധമില്ലാതെ സ്വതന്ത്രാവസ്ഥയില്‍ പ്രപഞ്ചത്തില്‍ കാണപ്പെടുന്നില്ല. എന്നാല്‍ മഹാവിസ്‌ഫോടനത്തിനുശേഷമുള്ള വളരെക്കുറച്ചുസമയം, വളരെ ഉയര്‍ന്നതാപനിലയും, സാന്ദ്രതയും നിലനിന്നിരുന്നപ്പോള്‍ ഇവ സ്വതന്ത്ര്യമായി സ്ഥിതി ചെയ്തിരുന്നതായി കരുതപ്പെടുന്നു. എല്‍.എച്ച്.സിയില്‍ ഇപ്പോള്‍ നടത്തുന്ന ആലിസ് (A Large Ion Collider Experiment- ALICE) പരീക്ഷണത്തില്‍ അയോണുകളുടെ കൂട്ടിയിടിയില്‍ ക്വാര്‍ക്കുകളും ഗ്ലുവോണുകളും വേര്‍പെടും. അത് മഹാവിസ്‌ഫോടനത്തിനുശേഷം പ്രപഞ്ചത്തില്‍ നിലനിന്നിരുന്ന പദാര്‍ഥങ്ങളുടെ അവസ്ഥയായ ക്വാര്‍ക്ക്-ഗ്ലുവോണ്‍ പ്ലാസ്മ പുനസൃഷ്ടിക്കും. ഈ അവസ്ഥയിലുള്ള പദാര്‍ഥങ്ങളുടെ സവിശേഷതകളാണ് എല്‍.എച്ച്.സിയില്‍ ഇപ്പോള്‍ പഠനവിധേയമാക്കുന്നത്. 25 മീറ്റര്‍ വ്യാസവും 45 മീറ്റര്‍ നീളവും 7000 ടണ്‍ ഭാരമുള്ള അറ്റ്‌ലസ് (A Torroidal LHC Apparatus-ATLAS) ആണ് എല്‍.എച്ച്.സിയിലെ ഏറ്റവും വലിയ ഡിറ്റക്ടര്‍.

എല്‍.എച്ച്.സി. പരീക്ഷണങ്ങള്‍
· ATLAS - എല്‍.എച്ച്.സി ഉപകരണത്തിലെ ഒരു ടൊറോയ്ഡ്
· CMS – കോംപാക്ട് മ്യൂവോണ്‍ സോളിനോയ്ഡ്
· LHCb – എല്‍.എച്ച്.സി ബ്യൂട്ടി
· ALICE – എ ലാര്‍ജ് അയോണ്‍കൊളൈഡര്‍ എക്‌സ്‌പെരിമെന്റ്
· TOTEM – ടോട്ടല്‍ ക്രോസ് സെക്ഷന്‍ ഇലാസ്റ്റിക് സ്‌കാറ്ററിംഗ് ആന്റ് ഡിഫ്രാക്ഷന്‍ ഡിസോസിയേഷന്‍
· LHCf - എല്‍.എച്ച്.സി ഫോര്‍വേഡ്
· MOEDAL – മോണോപോള്‍ ആന്റ് എക്‌സോട്ടിക്‌സ് ഡിറ്റക്ടര്‍ അറ്റ് ദ എല്‍. എച്ച്. സി

ഇന്ത്യയിലും ചില കണികാ പരീക്ഷണശാലകളുണ്ട്
· ഇന്‍ഡസ് സെന്റര്‍ഫോര്‍ അഡ്വാന്‍സ്ഡ് ടെക്‌നോളജി, ഇന്‍ഡോര്‍
· വേര്യബിള്‍ എനര്‍ജി സെക്ലോട്രോണ്‍, കൊല്‍കൊത്ത
· ഇന്റര്‍ യൂണിവേഴ്‌സിറ്റി ആക്‌സിലറേറ്റര്‍ സെന്റര്‍, ന്യൂഡെല്‍ഹി
എന്നിവയാണവ

 

 

 

ശാസ്ത്രമാപിനി മുന്‍ലക്കങ്ങളില്‍

More