நியூட்ரினோ என்னும் புதிரான துகள்

ஒவ்வொரு வினாடியும் கோடானு கோடி நியூட்ரினோக்கள் நம் உடலைத் துளைத்துச் செல்கின்றன. இவை பூமியையும் துளைத்துச் செல்பவை. சூரியனிலிருந்து வரும் இந்த புதிரான துகள்கள் பற்றி ஆராய்வதற்காகத்தான் தமிழகத்தில் தேனி மாவட்டத்தில் ஆய்வுக்கூடம் அமைக்கப்படுகிறது.

பூமியில் தாவரங்களும் விலங்குகளும் மனிதனும் தோன்றிய காலத்துக்கு முன்பிருந்தே  சூரியனிலிருந்து நியூட்ரினோ (Neutrino) துகள்கள் வந்து கொண்டிருக்கின்றன. எனினும் சுமார் 30 ஆண்டுகளாகத்தான் நியூட்ரினோக்கள் பற்றி விரிவான ஆராய்ச்சி நடைபெற்று வருகிறது.

உலகில் ஏற்கெனவே பிரான்ஸ், இத்தாலி, ஜப்பான், அமெரிக்கா, ரஷியா போன்ற நாடுகளில் நியூட்ரினோ ஆய்வுக்கூடங்கள் நிறுவப்பட்டுள்ளன. நியூட்ரினோ பற்றி ஆராய இந்தியாவில் இப்போது தான் முதல் தடவையாக ஆராய்ச்சிக்கூடம் அமைக்கப்படுவதாகச் சொல்ல முடியாது.

கர்னாடக மானிலத்தில் கோலார் தங்கச் சுரங்கத்தின் அடியில் 1965 ஆம் ஆண்டிலேயே   நியூட்ரினோக்கள் பற்றி சிறிய அளவில் ஆராய்ச்சி நட்த்தப்பட்டது. அப்போது ஒரு முக்கிய கண்டுபிடிப்பும் செய்யப்பட்டது. இப்போது தேனி அருகே பெரிய அளவில் ஆய்வுக்கூடம் அமைக்கப்படுகிறது (India-based Neutrino Observatory - INO).

எலக்ட்ரான் பற்றி அனைவருக்கும் தெரியும். எலக்ட்ரான் துகளே மிக மிகச் சிறியது. நியூட்ரினோ அதையும் விடச் சிறியது. எலக்ட்ரான் எதிர் மின்னேற்றம் கொண்டது. நியூட்ரினோவுக்கு எந்த மின்னேற்றமும் கிடையாது. மிக மிகச் சிறியது என்பதாலும் மின்னேற்றம் இல்லை என்பதாலும் நியூட்ரினோக்களால் எதையும் துளைத்துச் செல்ல முடிகிறது.

சூரியனில் நான்கு புரோட்டான்கள் (ஹைட்ரஜன்) சேர்ந்து ஹீலியம் என்ற வேறு பொருளாக மாறுகிறது. இதுவே அணுச்சேர்க்கை. இதன் பலனாகத்தான் பூமிக்கு ஒளியும் வெப்பமும் கிடைக்கின்றன. இந்த அணுச்சேர்க்கையின் போது தான் நியூட்ரினோக்கள் தோன்றுகின்றன.  சூரியனில் ஒவ்வொரு வினாடியும் 60 கோடி டன் ஹைட்ரஜன் ஹீலியமாக மாறுகிறது. ஆகவே தான் அங்கிருந்து கோடிக்கணக்கான நியூட்ரினோக்கள் பூமிக்கு வருகின்றன.

நியூட்ரான் வேறு, நியூட்ரினோ வேறு

இங்கு ஒன்றைக் கவனிக்க வேண்டும். நியூட்ரினோ வேறு. நியூட்ரான் (Neutron) வேறு. நியூட்ரான்கள் அனேகமாக எல்லா அணுக்களிலும் மையப்பகுதியில் வெவ்வேறு எண்ணிக்கையில் இருப்பவை. நாம் குடிக்கும் தண்ணீரிலும் நியூட்ரான்கள் உள்ளன. பொதுவில் இவை அணுக்களுக்குள்ளாக சமர்த்தாக இருப்பவை. அபூர்வமாக சில சந்தர்ப்பங்களில் இவை வெளியே வந்து தாக்கினால் உடலுக்கு கடும் தீங்கு நேரிடும். இத்துடன் ஒப்பிட்டால் நியூட்ரினோக்கள் பரம சாது, எந்த தீங்கையும் ஏற்படுத்துவதில்லை.

பகல் நேரத்தில் சூரியனிலிருந்து வரும் நியூட்ரினோக்கள் நமது உடலைத் துளைத்துக் கொண்டு பின்னர் பூமியையும் துளைத்துச் செல்கின்றன. எனவே பகலில் தான் நியூட்ரினோக்கள் நம் உடல் வழியே செல்கின்றன என்று நினைத்து விடக்கூடாது.

தேனி அருகே பொட்டிபுரம் மலையில் நியூட்ரினோ ஆய்வுக்கூடம்
எவ்விதமாக அமைந்திருக்கும் என்பதைக் காட்டும் படம்.

நமக்கு இரவு என்றால் அமெரிக்காவில் பகல். அப்போது நியூட்ரினோக்கள் அமெரிக்கரின் உடல் வழியே பாய்ந்து பூமியைத் துளைத்து நம்மைத் துளைத்துச் செல்கின்றன. பகலில் நம் தலைக்கு மேலிருந்து வருகின்றன. இரவில் காலுக்கு அடியிலிருந்து வருகின்றன.

தேனி ஆய்வுக்கூடம் பற்றி விவரமாகத் தெரியாமல் இருந்த கால கட்டத்தில் நியூட்ரினோக்களால் பாறைகள் உருகி விடும் என்றும், நியூட்ரினோக்கள் பூகம்பத்தை உண்டாக்கலாம் என்றும், புரளிகள் கிளம்பின. அப்படி நடப்பதாக இருந்தால் இமயமலை என்றோ உருகியிருக்க வேண்டும். தினமும் பூகம்பம் நிகழ வேண்டும். ஆனால் அப்படி எதுவும் ஏற்பட்டு விடவில்லை.

பொட்டிபுரத்தில் நியூட்ரினோ ஆய்வுக்கூடத்தைக் கட்டி முடிக்கும் வரை தற்காலிக அளவில் ஓரளவில் சுற்றுசூழல் பாதிக்கப்படும் என்று கூறப்படுகிறது. அது உண்மைதான். அது கடுமையானதா அல்லது ஏற்றுக்கொள்ளக்கூடியதா என்பதை வைத்து வாதப் பிரதிவாதங்கள் நடைபெறுகின்றன. அது தனி விஷயம்.  

சரி, நியூட்ரினோக்களை ஏன் ஆராய வேண்டும்?  நியூட்ரினோ என்று ஒன்று இருப்பதாலேயே அது பற்றி ஆராய வேண்டும். இது விஞ்ஞானிகள் கூறுகின்ற பதிலாகும். நியூட்ரினோ என்பது அடிப்படையான துகள்களில் ஒன்றாகும். மற்ற துகள்கள் பற்றி ஏற்கெனவே அறிந்து கொண்டுள்ளது போலவே நியூட்ரினோ பற்றியும் அறிய விஞ்ஞானிகள் விரும்புகிறார்கள்.

நியூட்ரினோ பற்றிய ஆராய்ச்சியால் மக்களுக்கு ஏதேனும் பலன் இருக்குமா என்பது மற்றொரு கேள்வியாகும். ஜே.ஜே. தாம்சன் என்ற பிரிட்டிஷ் விஞ்ஞானி 1897 ஆம் ஆண்டில் முதன் முதலில் எலக்ட்ரான் என்ற அடிப்படைத் துகளைக் கண்டுபிடித்தார். அப்போது இந்தக் கண்டுபிடிப்பால் பெரிய பலன் இருக்கும் என்று யாரும் எதிர்பார்க்கவில்லை. இன்றோ எலக்ட்ரானிக்ஸ் என்பது பெரிய துறையாக வளர்ந்து எண்ணற்ற மின்னணுக் கருவிகள் பயனுக்கு வந்துள்ளன. கம்ப்யூட்டர்களும் செல் போன்களும் இதில் அடக்கம்.

ஆகவே நியூட்ரினோ ஆராய்ச்சியால் உடனடிப் பலன் இருக்குமா என்பது பற்றி திட்டவட்டமாக எதுவும் கூற முடியாது. அடிப்படையான ஆராய்ச்சி என்பது உடனடிப் பலனை எதிர்பார்த்து செய்யப்படுவது அல்ல.

எனினும் அமெரிக்காவில் நடந்த ஓர் ஆராய்ச்சியின் போது நியூட்ரினோ துகள்களை உண்டாக்கி அவற்றை சில எழுத்துக்களைக் கொண்ட ஒரு சொல்லாக மாற்றி 800 மீட்டர் குறுக்களவுள்ள பாறை வழியே செலுத்திய போது அந்த சொல் மறுபுறத்தில் அதே சொல்லாக வந்து சேர்ந்த்து. எனவே எதிர்காலத்தில் தகவல் தொடர்புக்கு ஒரு வேளை நியூட்ரினோக்களைப் பயன்படுத்த முடியலாம்.  இது குறித்து இன்னும் நிறைய ஆராய்ச்சி செய்யப்பட வேண்டியுள்ளது.

நியூட்ரினோக்கள் சூரியனிலிருந்து வருவதாகச் சொன்னோம். நடுப்பகலில் புறங்கையைக் காட்டினால் கட்டை விரல் நகம் வழியே மட்டும் வினாடிக்கு 6500 கோடி நியூட்ரினோக்கள் ஊடுருவிச் செல்கின்றன.  

நியூட்ரினோக்கள் எதையும் துளைத்துச் செல்பவை. சொல்லப்போனால் பத்து பூமிகளை அடுக்கி வைத்தாலும் அந்த பத்து பூமிகளையும் நியூட்ரினோக்கள் துளைத்துக் கொண்டு மறுபக்கம் சென்று விடும்.

நியூட்ரினோக்களை எதனாலும் தடுத்து நிறுத்த முடியாது, அப்படியானால் நியூட்ரினோக்களை எவ்விதம் “பிடித்து” ஆய்வு செய்கிறார்கள் நியூட்ரினோக்களைப் பிடிக்க ”கண்ணி” எதுவும் கிடையாது, இரவில் பாலைக் குடிக்க வந்த பூனையை விரட்டும் போது அது தப்பிச் செல்கையில் பாத்திரங்களை உருட்டிச் செல்கிறது. அது போல நியூட்ரினோக்கள் ஊடுருவிச் செல்லும் போது மிக அபூர்வமாக சில அணுக்களை ஒரு தள்ளு தள்ளிவிட்டுச் செல்கின்றன. அல்லது அணுக்களைச் சுற்றியுள்ள எலக்ட்ரான்கள் மீது மோதித் தள்ளி விட்டுச் செல்கின்றன

நியூட்ரினோக்கள் இப்படி"உதைத்துத்" தள்ளுவதால் ஏற்படும் விளைவுகளைக் கண்காணிக்க நுட்பமான கருவிகள் உள்ளன. அக்கருவிகளில் பதிவாகும் தகவல்களை வைத்து நியூட்ரினோக்களின் தன்மைகளை அறிவதில் விஞ்ஞானிகள் ஈடுபட்டுள்ளனர். நியூட்ரினோக்கள் ஏற்படுத்தும் விளைவுகளைக் கண்டறிவதற்கு வெவ்வேறான பொருட்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

ஜப்பானில் மிக சுத்தமான தண்ணீர் பயன்படுத்தப்படுகிறது. கனடாவில் உள்ள ஆய்வுக்கூடத்தில் கன நீர் பயன்படுத்தப்படுகிறது. ரஷியாவில் பைகால் ஏரிக்கு (Baikal lake) அடியில் நியூட்ரினோ ஆய்வுக்கூடம் உள்ளது. இத்தாலிக்கு அருகிலும் கடலுக்கு அடியில் ஓர் ஆய்வுக்கூடம் உள்ளது. பனிக்கட்டியால் நிரந்தரமாக மூடப்பட்ட அண்டார்டிகாவில் பனிக்கட்டிக்கு அடியில் பெரியதொரு ஆய்வுக்கூடம் உள்ளது.

தென் துருவப் பகுதியில் அண்டார்டிகாவில் அமைக்கப்பட்டுள்ள
ICE CUBE  எனப்படும் நியூட்ரினோ ஆய்வு நிலையம் 

இந்தியாவில் தேனியில் அமையும் நியூட்ரினோ ஆய்வுக்கூடத்தில், ஒன்றன் மீது ஒன்றாக அடுக்கப்பட்ட இரும்புத் தகடுகள் பயன்படுத்தப்படும். இவற்றின் மொத்த எடை 50 ஆயிரம் டன். இரும்புத் தகடுகளுக்கு நடுவே சீல் செய்யப்பட்ட கண்ணாடிக் கூடுகளில் பதிவுக் கருவிகள் இருக்கும். 

அமெரிக்காவில் மின்னசோட்டா நகருக்கு அருகே ஒரு சுரங்கத்தின் அடியில் அமைக்கப்பட்டுள்ள நியூட்ரினோ ஆய்வுக்கூடத்திலும் இதே போல இரும்புத் தகடுகள் (எடை 5400 டன்) பயன்படுத்தப்படுகின்றன. அத்துடன் ஒப்பிட்டால் தேனி நியூட்ரினோ ஆய்வுக்கூடம் மிகப் பெரியது.

போகிற போக்கில் நியூட்ரினோக்கள் விளைவுகளை ஏற்படுத்திச் செல்வதாகக் குறிப்பிட்டோம். கோடானு கோடி நியூட்ரினோக்கள் பாய்ந்து சென்றாலும் அவை ஏற்படுத்துகின்ற விளைவுகள் ஒரு நாளில் மூன்று கூட இராது. பெரும்பாலான நியூட்ரினோக்கள் எதன் மீதும் மோதாமல் அணுவுக்குள்ளும் ஊடுருவிச் சென்று விடுவதே அதற்குக் காரணம். அப்படியும் கூட விஞ்ஞானிகள் விடுவதாக இல்லை.

நியூட்ரினோக்கள் பற்றி விஞ்ஞானிகள் அப்படி என்ன கண்டுபிடிக்க விரும்புகிறார்கள் என்று கேட்கலாம். நியூட்ரினோக்களுக்கு எடையே  கிடையாது என்று ஒரு சமயம் கருதப்பட்டது (விஞ்ஞானிகள் எடை என்று கூறாமல் அதை Mass என்கிறார்கள்). ஆனால் அவற்றுக்கு மிக நுண்ணிய அளவில், அதாவது எலக்ட்ரான் எடையில் பத்தாயிரத்தில் ஒரு பங்கு அளவுக்கு, எடை இருக்கலாம் என்று பின்னர் ரஷியாவில் நடத்தப்பட்ட பரிசோதனைகளில் தெரிய வந்தது. எனவே நியூட்ரினோக்களின் எடையைத் திட்டவட்டமாக அறிந்து கொள்ள விஞ்ஞானிகள் விரும்புகிறார்கள்.

சூரியனில் உற்பத்தியாவதை சோலார் நியூட்ரினோக்கள் என்று குறிப்பிட்டாலும் அவை எலக்ட்ரான் நியூட்ரினோக்களே. இவை அல்லாமல் மியுவான் நியூட்ரினோ (Muon neutrino), டாவ் நியூட்ரினோ (Tao neutrino) என்ற வேறு வகை நியூட்ரினோக்கள் உள்ளன. இவை பற்றியும் தேனி ஆய்வுக்கூடத்தில் விரிவாக ஆராயப்படும்.

பிரபஞ்சம் பற்றி மேலும் விரிவாக அறியவும் அதே போல சூரியன் பற்றி மேலும் அறிந்து கொள்ளவும் நியூட்ரினோ ஆய்வுகள் உதவும் என்று கருதப்படுகிறது.

(இக்கட்டுரை ஏப்ரல் 12, 2015 தி ஹிந்து தமிழ் இதழில் வெளியான நீண்ட கட்டுரையின் முதல் பகுதியாகும். மீதிப் பகுதி "நியூட்ரினோ ஆய்வகம்: தேனியில் ஏன்?" என்ற தலைப்பில் இத்தளத்தில் வெளியாகியுள்ளது. மூலக் கட்டுரையில் கைத்தவறுதலாக ஏற்பட்ட பிழைகள் சரிசெய்யப்பட்டுள்ளன.)