Antimatter: பிரபஞ்சத்தின் ரகசிய ‘வில்லனா’ அல்லது படைப்பின் விந்தையா? | சஸ்பென்ஸ் கலந்த அறிவியல் பயணம்!
கண்ணாடியின் முன் நின்று உங்களையே நீங்கள் உற்றுப் பார்த்திருக்கிறீர்களா? உங்களைப் போலவே இருக்கும் அந்த பிம்பம், வலது கையைத் தூக்கினால் இடது கையைத் தூக்குவதைப் போல, ஒருவேளை அதன் குணாதிசயங்களும் உங்களுக்கு நேர்மாறாக இருந்தால் எப்படி இருக்கும்? ஹாலிவுட் படங்களில் வரும் இந்த ‘ஈவில் ட்வின்’ (Evil Twin) கான்செப்ட் வெறும் கற்பனை அல்ல; அணுக்கள் அளவிலான நிஜம். அந்த நிஜத்தின் பெயர்தான் Antimatter!
சிந்தனைமச்சி வாசகர்களுக்காக, இந்த பிரபஞ்சத்தின் மிகப்பெரிய சஸ்பென்ஸை உடைக்கப் போகிறோம். கொஞ்சம் ஆழமாக, ஆனால் சுவாரசியம் குறையாமல் அணுக்களின் உலகிற்குள் டைவ் அடிப்போமா?
1. அணுக்களுக்குள் ஒரு ரகசிய உலகம்: குவார்க்குகள் (Quarks)
நாம், நம்மைச் சுற்றியுள்ள பொருட்கள் என சகலமும் ‘Matter’ எனப்படும் சாதாரண பொருட்களால் ஆனவை. அணுவின் மையத்தில் பாசிட்டிவ் சார்ஜ் (Positive charge) கொண்ட புரோட்டான்களும், சார்ஜ் இல்லாத நியூட்ரான்களும் இருக்க, அவற்றை நெகட்டிவ் சார்ஜ் (Negative charge) கொண்ட எலக்ட்ரான்கள் சுற்றி வருகின்றன. இது நமக்குத் தெரியும்.
ஆனால், ட்விஸ்ட் என்னவென்றால்… இந்த புரோட்டான்களும் நியூட்ரான்களுமே பிரபஞ்சத்தின் அடிப்படைத் துகள்கள் அல்ல! புரோட்டானையும் நியூட்ரானையும் உடைத்துப் பார்த்தால், உள்ளே ‘குவார்க்குகள்’ (Quarks) எனப்படும் மிகமிகச் சிறிய அடிப்படைத் துகள்கள் நடனமாடிக் கொண்டிருக்கும்.
இதில் ‘Up Quark’, ‘Down Quark’ என இரண்டு முக்கிய வகைகள் உள்ளன.
-
ஒரு Up Quark-இன் மின்சுமை (Charge) +2/3 ஆகும்.
-
ஒரு Down Quark-இன் மின்சுமை -1/3 ஆகும்.
ஒரு சாதாரண புரோட்டான் என்பது இரண்டு Up Quarks மற்றும் ஒரு Down Quark-ஆல் ஆனது. இதைக் கூட்டினால் ($2/3 + 2/3 – 1/3 = 1$), புரோட்டானின் சார்ஜ் $+1$ ஆக மாறுகிறது. (இந்த குவார்க்குகள், எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் பிரபஞ்சத்தின் மற்ற அடிப்படைத் துகள்கள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன என்பதைப் பற்றி இன்னும் ஆழமாகத் தெரிந்துகொள்ள, Standard Model of Particle Physics பற்றிய நமது முந்தைய கட்டுரையை இங்கே படியுங்கள் –https://sindhanaimachi.com/standard-model-of-partical-physics-in-tamil/ ) இதை நினைவில் வைத்துக்கொள்ளுங்கள்.
2.உள்ளமைப்பு: நேர்மாறான குவார்க்குகள்!
Antimatter-ல் எல்லாமே ‘Anti’ தான். அதாவது, Up Quark-க்கு பதிலாக Anti-up Quark (சார்ஜ்: $-2/3$) இருக்கும். Down Quark-க்கு பதிலாக Anti-down Quark (சார்ஜ்: $+1/3$) இருக்கும்.
இப்போது Antimatter-இன் கட்டமைப்பைப் பார்ப்போம்:
-
ஆன்டி-புரோட்டான் (Anti-proton): இது இரண்டு Anti-up Quarks மற்றும் ஒரு Anti-down Quark-ஆல் ஆனது. கணக்குப் போட்டுப் பார்த்தால் ($-2/3 – 2/3 + 1/3 = -1$), இதன் சார்ஜ் $-1$ ஆகிவிடுகிறது. ஆக, புரோட்டானின் வடிவம் அப்படியே இருக்கும், ஆனால் சார்ஜ் நெகட்டிவ்!
இங்குதான் ஒரு மில்லியன் டாலர் கேள்வி எழுகிறது: நியூட்ரானுக்குத்தான் சார்ஜ் $0$ ஆச்சே, அப்புறம் ஆன்டி-நியூட்ரானுக்கு (Anti-neutron) என்ன சார்ஜ் இருக்கும்?
ஆன்டி-நியூட்ரானின் சார்ஜும் $0$ தான்! ஏனென்றால் அது ஒரு Anti-up மற்றும் இரண்டு Anti-down குவார்க்குகளால் ஆனது ($-2/3 + 1/3 + 1/3 = 0$). இரண்டுக்கும் சார்ஜ் $0$ என்றால், அப்புறம் எப்படி சாதாரண நியூட்ரானையும் ஆன்டி-நியூட்ரானையும் பிரித்தறிவது?
ஒரு துகளுக்கு மின்சுமை மட்டுமல்ல, ஸ்பின் (Spin) மற்றும் காந்தப்புலம் (Magnetic Moment) போன்ற குணங்களும் உண்டு. ஆன்டி-நியூட்ரானுக்கு சார்ஜ் இல்லை என்றாலும், அதன் காந்தப்புலத்தின் திசையும், ஸ்பின்னும் சாதாரண நியூட்ரானுக்கு நேர்மாறாக சுழலும்!
3. அழிவின் உச்சம்: Matter மற்றும் Antimatter சந்தித்தால் என்ன ஆகும்?
சாதாரண பொருட்களும், இந்த எதிர் பொருட்களும் கட்டித் தழுவிக்கொள்ளுமா? இல்லவே இல்லை! அவை நேருக்கு நேர் சந்தித்தால், ஒன்றையொன்று முழுமையாக அழித்துவிடும் (Annihilation).
இதற்குப் பின்னணியில் இருப்பது குவாண்டம் விதிகளின் கண்டிப்பான சட்டம். ஒரு துகளும் அதன் எதிர் துகளும் சந்திக்கும்போது, அவற்றின் குவாண்டம் எண்கள் ஒன்றுக்கொன்று நேர் எதிராக இருப்பதால், அவை ஒன்றை ஒன்று ‘கேன்சல்’ (Cancel out) செய்து, சுழியமாக (Zero) மாற வேண்டும்.
ஆனால், ஐன்ஸ்டீனின் E=mc^2 சமன்பாட்டின்படி, பிரபஞ்சத்தில் நிறை (Mass) அழிந்து மாயமாக முடியாது; அது ஆற்றலாக (Energy) மாறியே தீர வேண்டும். ஒரு அணுகுண்டில் கூட வெறும் 1% நிறைதான் ஆற்றலாக மாறுகிறது. ஆனால் Antimatter வெடிப்பில் 100% நிறை தூய ஆற்றலாக—அதாவது சக்திவாய்ந்த காமா கதிர்களாக (Gamma-ray photons)—மாறி வெடித்துச் சிதறுகிறது!
What If: ஒரு கற்பனை செய்து பார்ப்போம்…
உங்களிடம் வெறும் 1 cm^3 அளவுள்ள ஒரு குட்டி ஆன்டி-அயர்ன் (Anti-iron) கியூப் இருக்கிறது. அதை நீங்கள் சென்னை சென்ட்ரல் ரயில் நிலையத்தில் வீசுகிறீர்கள். 
அது காற்றில் உள்ள ஆக்சிஜன் அணுக்களையோ அல்லது தரையையோ தொட்ட மறுகணமே மேற்சொன்ன ‘Annihilation’ நடக்கும்.
அந்த வெடிப்பு மனித வரலாற்றிலேயே மிகப்பெரியதாக இருக்கும்! ஹிரோஷிமாவில் போடப்பட்ட அணுகுண்டை விட 10 மடங்கு அதிக ஆற்றலுடன், சுமார் 170 கிலோடன் TNT வெடித்ததற்குச் சமமான ஒரு பிளாஸ்ட் உருவாகும். சென்ட்ரலைச் சுற்றி சுமார் 3.3 கிலோமீட்டர் சுற்றளவில் உள்ள அனைத்தும் நொடிப்பொழுதில் ஆவியாகி, ஒட்டுமொத்த நகரமும் சுடுகாடாகிவிடும்.
4. தொடவே முடியாத ஒன்றை எப்படி அடைத்து வைப்பது?
Antimatter சாதாரண உலகத்தின் எந்தப் பொருளைத் தொட்டாலும் வெடித்துவிடும் என்றால், அதை எப்படி சேகரிப்பது? இரும்புப் பெட்டியிலோ, டைட்டானியம் கண்டெய்னரிலோ அடைக்க முடியாது (அவை எல்லாமே Matter தான்).
இதற்காக விஞ்ஞானிகள் Penning Trap என்ற ஒரு வெற்றிடக் கருவியைப் பயன்படுத்துகிறார்கள். மிகத் தீவிரமான காந்தப்புலம் (Magnetic field) மற்றும் மின்புலத்தைப் பயன்படுத்தி, இந்த துகள்களைக் கண்டெய்னரின் எந்த சுவர்களிலும் உரச விடாமல் வெற்றிடத்தில் மிதக்க விடுகிறார்கள்! சற்றே காந்தப்புலம் பிசகினாலும்… ‘பூம்’ தான்!
உலகின் மிக மிக விலையுயர்ந்த பொருள்:
பூமியில் உள்ள தங்கம், வைரம் அனைத்தையும் விற்றாலும் ஒரு கிராம் Antimatter-ஐ உங்களால் வாங்க முடியாது. ஒரு கிராம் Antimatter-ஐ செயற்கையாக உருவாக்க சுமார் 62.5 டிரில்லியன் டாலர்கள் (பல்லாயிரம் கோடிகள்) செலவாகும்.
5. பிரபஞ்சத்தின் மிகப்பெரிய சஸ்பென்ஸ்: நாம் எப்படி தப்பித்தோம்?
பிக் பேங் (Big Bang) நிகழ்ந்து பிரபஞ்சம் தோன்றியபோது, சம அளவிலான Matter மற்றும் Antimatter உருவாக்கப்பட்டிருக்க வேண்டும். அப்படி நடந்திருந்தால், உருவான மறுகணமே அவை இரண்டும் ஒன்றையொன்று தாக்கி அழித்திருக்க வேண்டும். நட்சத்திரங்கள், கிரகங்கள், மனிதர்கள் என எதுவுமே உருவாகியிருக்கக் கூடாது.
ஆனால், நாம் இங்கே உயிரோடு இருக்கிறோமே! அது எப்படி சாத்தியமானது?
இந்த இடத்தில்தான் இயற்கை ஒரு பிரம்மாண்டமான ‘கணக்குப் பிழையை’ செய்திருக்கிறது. பிக் பேங்கின் போது, ஒவ்வொரு 1 பில்லியன் Antimatter துகள்களுக்கும், 1 பில்லியன் மற்றும் கூடுதலாக ‘ஒரே ஒரு’ Matter துகள் உருவாகியிருக்கிறது. அந்த பில்லியன் துகள்கள் தங்களுக்குள் சண்டையிட்டு அழிந்த பிறகு, மிஞ்சிய அந்த ‘ஒரே ஒரு’ கூடுதல் துகள் தான் காலப்போக்கில் ஒன்றுசேர்ந்து… இன்று நாம் காணும் இந்த ஒட்டுமொத்த பிரபஞ்சமாகவும் மாறியிருக்கிறது!
6. Fun Facts: நீங்களும் நானும் கூட நடமாடும் Antimatter ஃபேக்டரிதான்!
Antimatter ஏதோ விண்வெளியில் மட்டும் நடக்கும் மேஜிக் அல்ல:
-
வாழைப்பழம்: நீங்கள் சாப்பிடும் வாழைப்பழத்தில் உள்ள பொட்டாசியம்-40, தோராயமாக 75 நிமிடங்களுக்கு ஒருமுறை ஒரு பாசிட்ரானை (Antimatter) வெளியேற்றுகிறது.
-
மனித உடல்: நமது உடலில் இயற்கையாகவே உள்ள கதிரியக்க ஐசோடோப்புகளால், ஒவ்வொரு மணி நேரமும் மனித உடல் சுமார் 180 பாசிட்ரான்களை உருவாக்குகிறது. ஆனால் அவை உருவான வினாடியிலேயே நமது உடலின் திசுக்களோடு மோதி, மிகச்சிறிய அளவிலான ஆற்றலாக மாறி மறைந்துவிடுகின்றன.
-
மின்னல்: இடி மின்னலோடு புயல் வரும்போது, மேகங்களுக்கு இடையே ஏற்படும் பிரம்மாண்டமான மின்சாரப் பாய்ச்சல், வளிமண்டலத்தில் மிகச்சிறிய அளவில் Antimatter துகள்களை உருவாக்குகிறது.
-
மருத்துவம்: மூளை நோய்கள் மற்றும் புற்றுநோயை மிகத் துல்லியமாகக் கண்டறிய உதவும் PET (Positron Emission Tomography) ஸ்கேன்களில் பயன்படுவது இதே Antimatter தான்.
7. நிஜமும் கற்பனையும்!
டான் பிரவுன் எழுதிய புகழ்பெற்ற ‘ஏஞ்சல்ஸ் அண்ட் டெமான்ஸ்’ (Angels & Demons) நாவலையோ அல்லது படத்தையோ நீங்கள் பார்த்திருக்கலாம். அதில் CERN ஆய்வகத்தில் இருந்து ஒரு சிறிய கண்ணாடி பாட்டிலில் Antimatter-ஐத் திருடிக்கொண்டு போய், ஒட்டுமொத்த வாடிகன் நகரத்தையே வெடிக்க வைக்க ஒரு வில்லன் முயற்சி செய்வான். அதைப் பார்க்கும்போது நமக்கே வியர்த்துவிடும். ஆனால் நிஜத்தில் அது சாத்தியமா?
நிச்சயமாக இல்லை! Antimatter-ஐ உருவாக்குவது என்பது பிரபஞ்சத்திலேயே மிகவும் கடினமான காரியம். CERN ஆய்வகத்தில் உள்ள பிரம்மாண்டமான ‘Large Hadron Collider’ (LHC) இயந்திரம் பல பில்லியன் கணக்கான துகள்களை ஒளியின் வேகத்தில் மோதச் செய்து, வெறும் சில நானோகிராம் அளவிலான Antimatter-ஐ மட்டுமே உருவாக்குகிறது. இப்போதைய தொழில்நுட்பத்தை வைத்து ஒரு கிராம் Antimatter-ஐ உருவாக்க வேண்டும் என்றால், மனித குலத்திற்கு பல லட்சம் வருடங்கள் ஆகுமாம்! எனவே, ஹாலிவுட் படங்களில் வருவது போல இதை ஒரு பாட்டிலில் அடைத்துத் திருடிச் செல்வதெல்லாம் இப்போதைக்கு சாத்தியமே இல்லாத கற்பனைதான்.
8.விண்வெளிப் பயணத்தில் Antimatter-இன் அசுரப் பாய்ச்சல்!
எதிர்கால விண்வெளிப் பயணங்களுக்கு இது ஒரு மிகப்பெரிய ‘கேம் சேஞ்சர்’ (Game Changer) ஆக இருக்கப் போகிறது. தற்போது நாம் பயன்படுத்தும் ராக்கெட்டுகளில் திரவ ஹைட்ரஜன் போன்ற ரசாயன எரிபொருட்கள்தான் (Chemical fuels) பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இந்த ராக்கெட்டுகளை வைத்து நாம் செவ்வாய் கிரகத்திற்கு (Mars) செல்ல வேண்டும் என்றால், குறைந்தது 7 முதல் 9 மாதங்கள் வரை ஆகும்.
ஆனால், Antimatter Engine கொண்ட ஒரு விண்கலத்தை உருவாக்கினால் என்ன நடக்கும் தெரியுமா? Matter மற்றும் A9ntimatter மோதும்போது 100% நிறை ஆற்றலாக மாறுவதால், விண்கலத்தின் வேகம் ஒளியின் வேகத்திற்கு (Speed of light) நெருக்கமாகச் செல்லும். இப்படி ஒரு விண்கலம் தயாரானால், வெறும் சில வாரங்களிலேயே நாம் செவ்வாய் கிரகத்தில் போய் இறங்கிவிடலாம்! பூமியிலிருந்து பல ஒளி ஆண்டுகள் தொலைவில் உள்ள ஆல்ஃபா சென்டாரி (Alpha Centauri) போன்ற மற்ற நட்சத்திரக் கூட்டங்களுக்குப் பயணம் செய்ய மனித குலத்திற்கு இருக்கும் ஒரே நம்பிக்கை இந்த Antimatter தொழில்நுட்பம் மட்டும்தான்.
9.விண்வெளியில் ஒளிந்திருக்கும் Antimatter கேலக்ஸிகள்!
பிக் பேங் (Big Bang) நிகழ்ந்தபோது சம அளவிலான சாதாரணப் பொருட்களும், எதிர் பொருட்களும் உருவாகின என்று பார்த்தோம் அல்லவா? அந்த எதிர் பொருட்கள் எல்லாமே அழிந்துவிட்டதா, அல்லது பிரபஞ்சத்தின் ஏதோ ஒரு மூலையில் ஒளிந்துகொண்டிருக்கிறதா? என்ற சந்தேகம் விஞ்ஞானிகளுக்கு இன்றும் இருக்கிறது.
இதைக் கண்டுபிடிக்க, சர்வதேச விண்வெளி நிலையத்தில் (International Space Station) AMS-02 (Alpha Magnetic Spectrometer) என்ற ஒரு பிரம்மாண்டமான கருவியைப் பொருத்தி வைத்திருக்கிறார்கள். இந்தக் கருவி விண்வெளியில் இருந்து வரும் காஸ்மிக் கதிர்களைப் பிடித்து, அதில் ஆன்டி-ஹீலியம் (Anti-helium) அல்லது ஆன்டி-கார்பன் (Anti-carbon) போன்ற பெரிய Antimatter அணுக்கள் இருக்கிறதா என தேடிக் கொண்டிருக்கிறது.
ஒருவேளை அப்படி ஒன்று கண்டுபிடிக்கப்பட்டால், அதன் அர்த்தம் என்ன தெரியுமா? இந்த பிரபஞ்சத்தின் பல கோடி ஒளியாண்டுகளுக்கு அப்பால், முழுவதுமாக Antimatter-ஆல் ஆன நட்சத்திரங்கள் (Anti-stars), கிரகங்கள் (Anti-planets), ஏன்… அங்கே நம்மைப் போலவே சிந்திக்கும் மனிதர்கள் (Anti-humans) வாழும் ஒரு முழுமையான Antimatter கேலக்ஸியே (Anti-Galaxy) இருக்கலாம் என்பதுதான்!
முடிவுரை: பிரபஞ்சத்தின் ரகசிய சாவி!
Antimatter என்பது ஏதோ கடந்த காலத்தில் நடந்து முடிந்த வெறும் ‘இயற்பியல் விபத்து’ மட்டும் அல்ல; அது மனித குலத்தின் எதிர்காலத்திற்கான கதவைத் திறக்கப் போகும் ஒரு ரகசியச் சாவி!
இன்று ஒரு சில அணுக்களை உருவாக்கவே பல நூறு கோடிகள் செலவாகும் இந்த தொழில்நுட்பம், நாளை சாத்தியப்படும்போது நம் பிரபஞ்சப் பயணத்தின் விதிகள் மொத்தமாக மாறும். செவ்வாய் கிரகத்திற்கு மாதக்கணக்கில் பயணிப்பதற்குப் பதிலாக, சில நாட்களிலேயே சென்று சேரும் ‘Antimatter Engine Spacecraft’ வெறும் கற்பனையாக இருக்காது. அதுமட்டுமா? அணுக்களின் அளவில் நோய்களைக் கண்டறிந்து குணப்படுத்தும் மருத்துவப் புரட்சிக்கும் இதுவே தொடக்கப்புள்ளியாக இருக்கும்.
இயற்கை தன்னுடைய மாபெரும் பேராற்றலை ‘Antimatter’ என்ற வடிவத்தில் ஒளித்து வைத்துவிட்டு, மனித இனத்திற்கு ஒரு சவால் விட்டிருக்கிறது. அந்தச் சவாலை ஏற்று, பிரபஞ்சத்தின் இந்த ஆபத்தான விந்தையைக் கட்டுப்படுத்தி, மனித குலத்தின் நன்மைக்காக நாம் எப்படிப் பயன்படுத்தப் போகிறோம் என்பதில்தான் நம் எதிர்காலமே அடங்கியிருக்கிறது!
இந்த கட்டுரை உங்களுக்குப் பிடிச்சிருந்ததா? உங்களது கருத்துக்களையும், அறிவியல் பத்தின உங்க சந்தேகங்களையும் கீழ கமெண்ட்ல தட்டி விடுங்க. நாம எல்லாரும் சேர்ந்து அறிவியலை இன்னும் ஜாலியாகவும் ஆழமாகவும் கத்துக்கலாம்!
இதுபோன்ற பிரபஞ்சத்தின் பல விசித்திரங்கள், அறிவியல் மர்மங்கள், வரலாற்றுச் சுவாரஸ்யங்களை ரொம்ப ஈஸியா புரிஞ்சுக்க, தொடர்ந்து நம்ம சிந்தனைமச்சி (Sindhanaimachi) வெப்சைட்டோட இணைஞ்சிருங்க. இந்தக் கட்டுரை உங்களுக்குப் புதுசா எதையாவது கத்துக்கொடுத்திருந்தா, மறக்காம சயின்ஸ் பிடிக்கும் உங்க நண்பர்களுக்கும் ஷேர் பண்ணுங்க!
எங்கிட்ட பேசணுமா?
-
📧 மின்னஞ்சல்: உங்களது விரிவான கருத்துக்கள், ஆலோசனைகள் அல்லது கேள்விகளை krishnan2542@gmail.com என்ற மெயில் ஐடிக்கு அனுப்புங்க. கண்டிப்பா 24 முதல் 48 மணி நேரத்துக்குள்ள நான் ரிப்ளை பண்றேன்.
-
📱 சோஷியல் மீடியா: புதுப்புது சயின்ஸ் அப்டேட்ஸ் மற்றும் சுவாரஸ்யமான விவாதங்களுக்கு என்னோடு X (Twitter) தளத்துல கனெக்ட் ஆகுங்க: Twitter/X (@krishnan2542)
