விஞ்ஞான முட்டி மோதல் – 3

அமரர் சுஜாதாவின் கதை, ‘எந்திரன்’ என்ற திரைப்படமாக 2011 –ஆம் ஆண்டில் வெளிவந்தபோது, அதில் வைரமுத்துவின் ஒரு பாடல் மிகவும் பிரபலமடைந்தது:

காதல் அணுக்கள்
உடம்பில் எத்தனை?
நியூட்ரான் எலெக்ட்ரான் – உன்
நீலக்கண்ணில் எத்தனை?

வைரமுத்துவின் பெளதிகம் 60 வருடம் பழசு! அவருடைய பார்வையில், அணுக்கள் என்பது மிகச் சிறிய விஷயம். மனித உடலில் ஏராளமான அணுக்கள் இருக்கும் என்பதெல்லாம் சரிதான். ஆனால், அடுத்த கட்டமாக, அணுவினுள் நியூட்ரான் மற்றும் எலெக்ட்ரான் போன்ற நுண் துகள்கள் உள்ளன என்று எழுதியுள்ளார். சினிமா பாடல் மெட்டுக்கு சரிவராது என்று ப்ரோட்டானை விட்டிருக்கலாம். இந்தப் பாடலின்படி, அணு என்ற விஷயத்தில், நியூட்ரான் மற்றும் எலெக்ட்ரான் என்ற நுண்துகள்கள் அடங்கும் என்பது போல எழுதப்பட்டுள்ளது. இதில் பாதி உண்மை. அதாவது, எலெக்ட்ரான் என்பது பிரிக்க இயலாத நுண்துகள். ஆனால், நியூட்ரான் என்பது ஒரு அடிப்படை நுண்துகளல்ல என்று 1960 –களிலேயே ஒப்புக் கொள்ளப்பட்ட ஒன்று. கவிதைக்கு பொய்யழகு என்று விட்டுவிட்டு, உண்மையைத் தேடுவோம்.

ஆரம்பத்தில், வைரமுத்துவின் கவிதையில் வருவது போல அணுவின் உள்கட்டமைப்பு எல்லாமே சிம்பிளாகத்தான் தோன்றியது. முதலில், இயற்கையில் பிளக்க முடியாத விஷயத்தை அணு என்று சொல்லி வந்தோம். பிறகு, 20-ஆம் நூற்றாண்டின் ஆரம்பத்தில் அணுவினுள் பல துகள்கள் (sub atomic particles) உள்ளன என்று தெரிய வந்தது. இயற்கையின் ரகசியங்கள் அவ்வளவு எளிதாகவோ, முயற்சியின் எடுத்த எடுப்பிலேயோ விஞ்ஞானத்தில் பிடிபடுவதில்லை. ஒவ்வொரு முன்னேற்றமும் பல வருட கடின ஆராய்ச்சிக்குப் பிறகுதான் தெளிவாகிறது. பாடப் புத்தகத்தில் படிப்பது போல உடனே உடனே விஞ்ஞான உலகில் எதுவும் நடப்பதில்லை.

ஆரம்பத்தில், இப்படித்தான் எலெக்ட்ரான்கள் ஒரு அணுக்கருவைச் (nucleus) சுற்றி வருவதாக விஞ்ஞானி ரூதர்ஃபோர்ட் உலகிற்குப் பறை சாற்றினார். இன்றும் பல அணு சம்பந்தப்பட்ட அமைப்புகள், ஏன் அன்றாட வேதியல் விஷயங்களுக்கும் இந்த அமைப்புடைய கருத்து உபயோகிக்கப்பட்டு வருகிறது. அன்று இத்தகைய கண்டுபிடிப்புகளுக்கு, என்ன சோதனை அமைப்புகள் (experimental apparatus) மற்றும் எந்திரங்கள் உதவினவோ, அவை . ஓரளவிற்கு, அந்த கால கட்டத்து , அணு ஆராய்ச்சியின் எல்லைகளை முடிவு செய்தன. அணுக்கருவிற்குள் முதலில் ப்ரோட்டான் என்ற துகள் மட்டும் இருப்பதாக நம்பப்பட்டது. அணுக்கருவைச் சுற்றி வரும் எலெக்ட்ரான் என்பது, எதிர் மின்னூட்டச் சக்தியைத் (negative charge) தாங்கியது. ப்ரோட்டான் என்பது நேர் மின்னூட்டச் (positive charge) சக்தியைத் தாங்கியது. சுற்றி வரும் எலெக்ட்ரான் ஏன் அணுக்கருவை நோக்கிச் சுழன்று ப்ரோட்டானுடன் இணைந்து நசித்து (annihilate) விடுவதில்லை? எலெக்ட்ரான் எங்கிருந்து வந்தது?

அட, பெளதிக விஷயத்தில் ஆரம்பித்து, என்ன இப்படி ஒரு தத்துவப் பாதைக்குக் கட்டுரை தடம் புரண்டு விட்டதே என்று கவலைப் பட வேண்டாம். பல கேள்விகள் அன்றும், இன்றும் மிஞ்சி நிற்பதாலேயே அணுத்துகள் ஆராய்ச்சித் துறை வேகமாக வளர்ந்து வருகிறது; மேலும், இது போன்ற கேள்விகள் பல வளர்ச்சிக் கட்டங்களில் விஸ்வரூபம் எடுத்து, பதில் தேட ராட்சச எந்திரங்கள் தேவைப்படக் காரணமாகின. அத்துடன் இத்துறையில் இன்னொரு முக்கியமான தலைகீழ் விஷயமும் முன்னேற்றத்திற்கு வழி வகுத்தது. பொதுவாக, பல விஞ்ஞானத் துறைகளில், இயற்கையின் இயங்குதலைக் கண்டறிதல், அல்லது கவனிப்பு (observation) ஆரம்ப கட்ட முயற்சி. அடுத்த கட்டமாக பல்வேறு பரிசோதனைகள் (experiment) கவனிப்பை சரியானதா என்று தீர்மானிக்கும் உத்தி. அடுத்த கட்டமாக, ஒரு புதிய கோட்பாடு (theory) பரிசோதனை மற்றும் கவனிப்பை உறுதி செய்ய உருவாகும். கடைசிக் கட்டமாக கோட்பாடு பல வகை பயன்பாட்டிற்கும் (applications) உபயோகப்படுத்தப்படும். சில பயன்பாடுகளில் கோட்பாட்டின் சில குறைகள் தெரியவரும். இதுவே ஒரு புதிய கவனிப்பாகி மேலும் பரிசோதனைகளால் புதிய தேடல் ஆரம்பமாகும். இப்படித்தான் நம்முடைய விஞ்ஞான அறிவு பல நூறு ஆண்டுகளாக வளர்ந்து வந்துள்ளது.

ஆனால், அணுத்துகள் ஆராய்ச்சித் துறையில், விஷயம் சற்று தலைகீழாக நிகழ்ந்து விட்டது. அதாவது, கோட்பாடுகள் பல விஷயங்களைக் கணித முறைப்படி தெளிவாக விளக்கி விட்டன. ஆனால், இவை பரிசோதனை மூலம் உறுதி செய்யப்பட வேண்டும். குவாண்டம் இயக்கவியல், மற்றும் குவாண்டம் மின் இயக்கவியல் (quantum mechanics, quantum electrodynamics) துறைகளின் அதிவிரைவு வளர்ச்சி இப்படிப்பட்ட ஒரு இடைவெளியை உருவாக்கிவிட்டது. மேலும், இந்த இடைவெளியைச் சரிகட்ட ஏராளமான பொருட்செலவில் ராட்சச எந்திரங்கள் தேவை என்பதும் காரணம்.

ரூதர்ஃபோர்டு காலங்களில் (20-ஆம் நூற்றாண்டின் தொடக்கம்), அணு ஆராய்ச்சிக்கு மேக அறை (cloud chamber)  என்ற ஒன்று உதவியது; அதில் மின்னேற்றம் பெற்ற அயனிகள் (ions) விட்டுச் சென்ற பாதைகளை ஆராய்ந்து, அதை ஒரு புகைப்படம் மூலம் பதிவு செய்து, பல ஆரம்ப முடிவுகளுக்கு வந்தனர். வானத்தில் போர் விமானம் சென்ற பாதையை அதன் புகைக் கோடு காட்டுவதைப் போன்ற ஒரு உத்தி இது. இப்படி ஆரம்ப காலங்களில் கண்டுபிடிக்கப்பட்ட துகள் எலெக்ட்ரான். இன்றுவரை இது ஒரு அடிப்படை துகளாகவே கருதப்படுகிறது.

எலெக்ட்ரான் மிகவும் சன்னமான துகள். எவ்வளவு சன்னம் என்று விளக்க, ஒரு கிலோ எடையுள்ள சர்க்கரைப் பை ஒன்றை எண்ணிப் பாருங்கள். ஒன்றரைக் கோடி பூமிகளுடைய எடையுடன் ஒப்பிட்டால், சர்க்கரைப் பை எவ்வளவு சன்னமானது என்று எண்ணிப் பாருங்கள். ஒரு கிலோ சர்க்கரைப் பையுடன் ஒப்பிட்டால் எலெக்ட்ரான் அதே அளவு சன்னமானது! இதைச் சரியாகப் புரிந்து கொண்டு, சில பல கோடி எலெக்ட்ரான்களை வேண்டியபடி நாம் கட்டுப்படுத்தத் தெரிந்து கொண்டதன் விளைவு, நீங்கள் இக்கட்டுரையைப் படித்துக் கொண்டிருக்கிறீர்கள்!

குறிப்பிட்ட பாதைகளில் அணுக்கருவைச் சுற்றி வருகின்றன எலெக்ட்ரான்கள். அதுவும் தாமே சுழன்றுகொண்டே வலம் வருகின்றன. எல்லா அணுக்களிலும் ஒரே அளவு எலெக்ட்ரான்கள் இருப்பதில்லை. தனிமத்திற்கு (element) தக்கவாறு, சுற்றி வரும் எலெக்ட்ரான்கள் வேறுபடுகின்றன. சுற்றி வரும் எலெக்ட்ரான்கள் நின்று யாரும் பார்த்ததில்லை. இதை நிற்காமல் சுழலும் மின்விசிறியைப் போல நினைத்துப் பாருங்கள். அதில் எத்தனை அலகுகள் உள்ளன என்று எப்படி உங்களால் கணிக்க முடியும்? அப்படியே கணித்தாலும் அவை எங்கிருக்கின்றன என்று எப்படிச் சொல்ல முடியும்? ஒரு இடத்தில் ஓர் அலகு இருக்க இத்தனை சாத்தியம் உண்டு என்று வேண்டுமானால் அனுமானிக்க முடியும். இதையே குவாண்டம் இயக்கவியல் சொல்கிறது. எப்படி எலெக்ட்ரான்கள் உருவாயின? இந்தக் கேள்விக்கு ஒரு அனுமான பதிலைத்தான் இன்றைய விஞ்ஞானிகள் சொல்லி வருகிறார்கள். அதாவது, பிரபஞ்ச ஆரம்பத்தில், படு பயங்கர வெப்பத்திலிருந்து சட்டென்று குளிரத் தொடங்கிய தருணத்தில், நேர் மின்னூட்ட (positive charge) சக்தியைக் கொண்ட எலெக்ட்ரான்களுடன், (இவை இன்று பாஸிட்ரான் என்று அழைக்கப் படுகின்றன) எதிர் மின்னூட்ட எலெக்ட்ரான்களும் உருவாக்கப்பட்டனவாம். அப்படியெனில், எங்கே போயின் அந்த பாஸிட்ரான்கள்?

அடுத்தபடியான விஷயம் அணுக்கரு (nucleus) . இயற்கையின் ரகசியங்களில் இது மிக முக்கியமானது. இன்றுவரை, நாம் முழுவதும் புரிந்து கொள்ளாத விஷயம் இது. ஒரு அணுவின் கொள்ளளவில் (volume) பத்து கோடி கோடியில் (a thousand million millionth) ஒரு பங்கே அடங்கிய, ஆனால், 99.9% திணிவு (mass) கொண்ட அமைப்பு, அணுக்கரு.

இப்படிப்பட்டத் திணிவு, இவ்வளவு சிறிய கொள்ளளவில் எப்படிச் சாத்தியம்? இதன் துகள்களை அவ்வளவு இறுகப் பிணைக்கும் சக்தி எது? இப்படிப்பட்ட அணுத் துகள்களை எப்படி பிரித்து அதனை ஆராய்வது?

இவற்றைப் பிரிக்க ஏராளமான சக்தி தேவை. அந்தச் சக்தியைப் பயன்படுத்தி, அணுத்துகள்களை உடைத்துப் பார்க்கும் ராட்சஸ பெரும் ஹாட்ரான் மோதி நொறுக்கும் எந்திரத்தைக் (Hedron Collider) கட்டும் நிலைக்குப் படிப்படியாக எப்படி வந்தோம் என்று இக்கட்டுரைத் தொடரில் விளக்க முயற்சிப்போம்.

ஆனால், இதெல்லாம் எப்படிப்பட்ட கேள்விகள் தவிர, என்ன மாதிரி சக்தியைப் பற்றிய தேடல் என்று சற்று இப்போது புரிந்திருக்கலாம்.

அணுக்கருவுக்குள் நேர் மின்னூட்ட (positive charge) சக்தியை கொண்ட ப்ரோட்டான்கள் உள்ளன என்று அடுத்தபடியாகக் கண்டறியப்பட்டது. (இன்று, ப்ரோட்டான் என்பது ஒரு அடிப்படை அணுத்துகள் அல்ல என்று நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது). அணுக்கருவிற்குள் ஒன்றுக்கும் அதிகமான ப்ரோட்டான்கள் இருக்கின்றன என்றும் அறியப்பட்டது. தனிமத்திற்கு ஏற்றவாறு ப்ரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை வேறுபட்டன. எலெக்ட்ரான்களைப் போல அல்லாமல், இவை ஒன்றுக்கொன்று நெருங்கி இருந்தன. இது எப்படி சாத்தியம்? நேர் மின்னூட்டச் (positive charge) சக்தியைக் கொண்ட ப்ரோட்டான்கள், எப்படித் தள்ளிக்கொண்டு விலகாமல் சேர்ந்து இருக்கின்றன?

அணுக்கருவிற்குள் மின்காந்த சக்தியைவிட (electromagnetic force) 100 மடங்கு அதிக பலமான அணுசக்தி (strong nuclear force) ப்ரோட்டான்களைச் சேர்ந்திருக்கச் செய்கிறது. இன்னொரு விஷயம் என்னவென்றால், பல ஸ்திரமற்ற நிலைகளில், பல்வேறு அடிப்படை அணுத் துகள்கள் இருந்தாலும், அவை முடிவில் தேய்ந்து (particle decay) ப்ரோட்டான் என்ற நிலையை அடைவது இயற்கையின் இன்னொரு அதிசயம். உதாரணத்திற்கு, முந்திரி கொட்டை என்பதை நாம் பல மாதங்கள், ஏன் சில வருடங்கள் கூட சேமித்து உணவுப் பொருளாக உபயோகிக்கிறோம். முந்திரிப் பழம் என்ற ஒன்றை நாம் கண்டதே இல்லை என்று வைத்துக் கொள்ளுங்கள். முந்திரிக் கொட்டையை வைத்துக் கொண்டு முந்திரிப் பழத்தின் தன்மையை ஆராயும் முயற்சியைப் போன்றது இவ்வகை ஆராய்ச்சி. கொட்டையின் சற்று முந்தைய தோற்றம், மிகவும் இளசான, காய வைக்கப்படாத நிலை. அதற்கு முந்தைய தோற்றம், பழத்தினுள் உள்ள நிலை. இப்படி, ப்ரோட்டான், மூன்று வகை குவார்க்குகள் – பேரியான் (baryons) என்ற அடிப்படை அணுத்துகள்களால் உருவானது என்று சில ராட்சச எந்திரங்கள் மூலம் இன்று விஞ்ஞானிகளால் கண்டுபிடிக்கப்பட்டுள்ளது. இந்த எந்திரங்களைப் பற்றி விவரமாக அடுத்த பகுதிகளில் அலசுவோம்.

ப்ரோட்டான்களைச் சற்று வித்தியாசமாக அலச வேண்டிய கட்டாயத்தை முதலில் புரிந்து கொள்ள வேண்டும். எலெக்ட்ரான்கள் மின் சக்தியால் கட்டுப்படுத்தக்கூடியத் துகள்கள். மிகவும் சன்னமானவை. ஆனால், ப்ரோட்டான்கள் நேர் மின்னூட்டச்(positive charge) சக்தியை கொண்டிருந்தாலும், அவற்றை, மிக பலமான அணு சக்தியையும் (strong nuclear force), மின் சக்தியையும் சமாளிக்கும் துகள்களாகப் பார்க்க வேண்டும். அத்துடன் ப்ரோட்டான்கள் எலெக்ட்ரான்களைவிட 1800 மடங்கு பெரிதானவை. ப்ரோட்டான்கள், எலெக்ட்ரான்களை விட ஏறக்குறைய. ஒரு 2,000 மடங்கு அதிக திணிவும் (mass) கொண்டவை.

ப்ரோட்டான் கண்ணுக்கு தென்படும் ஒளிக்கீற்றுக்களை மேக அறையில் (cloud chamber) விட்டுச் செல்லும். ஏனெனில், இவை நேர் மின்னூட்ட (positive charge) சக்தியை கொண்டவை. இவ்வாறு, பல சோதனைகள் செய்து வந்த விஞ்ஞானிகளுக்கு சில கணக்குகள் உதைக்க ஆரம்பித்தன. ஏதோ ஒரு சக்தி சில ப்ரோட்டான்களின் பாதையை மாற்றுவதை உணர்ந்தார்கள். இத்தனை திணிவுள்ள ப்ரோட்டானை யார் திசைதிருப்புவது? இந்தக் கேள்விக்குப் பதில்தான் நியூட்ரான் என்ற அணுத்துகள். எந்தவித மின்னூட்டமும் (neutral charge) இல்லாததால், அந்தப் பெயர். ஏறக்குறைய, ப்ரோட்டானின் திணிவு கொண்டது நியூட்ரான். நியூட்ரானை மறைமுகமாகத்தான் கண்டறிய முடியும். ஏனெனில், அணுத்துகள்களை ஆராயும் வழிகள் யாவும் மின்னியல் முறைகள். மின்னூட்டம் இல்லாத ஒரு துகளை இப்படிக் கண்டுபிடிப்பதைத் தவிர வேறு வழியில்லை. பல உத்திகளுடன் இன்று ஒரு நியூட்ரானை தனியாக பிரித்தால், வெறும் பதினைந்து நிமிடத்தில், ஒரு எலெக்ட்ரானாகவும், ஒரு ப்ரோட்டானாகவும் தேய்ந்து விடுகிறது. மின்னூட்டம் இல்லாத நியூட்ரான்கள் ஒரு வகையில் உபயோகமான துகள்களே; சில மெதுவாக செலுத்தப்படும் நியூட்ரான்கள் (slow neutrons) , செலுத்தப்படும் அணுகருவை சற்று மாற்றி, உபயோகமான ஓரிடமூலகங்கள் (isotopes) உருவாக உபயோகப்படுகின்றது. இப்படிப்பட்ட ஓரிடமூலகங்கள், மருத்துவம், விவசாயம் மற்றும் பல பயன்பாட்டு விஷயங்களுக்கு உபயோகப்படுகின்றன.

இதெல்லாம் 1930 –வாக்கில் கண்டுபிடிக்கப்பட்ட விஷயங்கள். முன்னே நாம் சொன்னது போல, நியூட்ரான் ஒரு அடிப்படை அணுத்துகள் அல்ல என்று பிறகு கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. இதற்கு மிக முக்கிய காரணங்கள் இரண்டு. முதலாவதாக, இதற்கான உந்துதல் வந்தது, அணு சம்பந்தப்பட்ட ஆராய்ச்சியிலிருந்து அல்ல; வானவியல் ஆராய்ச்சியிலிருந்து. மற்றொரு காரணம், ராட்சச எந்திரங்கள். இவ்வகை எந்திரங்கள் 1930 –லிருந்து படிப்படியாக முன்னேறிய விஷயம்.

*** ***

விஞ்ஞான முட்டி மோதல் – 4

1960 –களில் அமெரிக்க அப்போலோ விண்கலங்கள் மனிதர்களை முதலில் வான்வெளிக்கும், பிறகு சந்திரனுக்கும் ஏற்றிச் சென்று, வெற்றி கண்டன. பூமியிலிருந்து, சந்திரப் பயணம் 3 நாட்களாகியது. இரவு தூங்கிய விண்வெளி வீரர்கள் ஒரு வினோத விஷயத்தை அனுபவித்து, கீழே கண்காணிக்கும் விஞ்ஞானிகளிடம் சொன்னார்கள். நன்றாகத் தூங்கும் போது, சில நொடிகள் கண்களில் ஒளி பளிச்சிட்டதாகச் சொன்னார்கள். எப்படி உறங்கும் கண்களில் பளிச்? (விண்வெளியில் தண்ணி கிண்ணி எல்லாம் கிடையாது). விஞ்ஞானிகள் இதை எதிர்பார்த்தார்கள் என்றாலும் இந்த அனுபவம் ஏற்படும் என்று திட்டவட்டமாக சொல்ல முடியவில்லை.

என்ன எதிர்பார்த்தார்கள்? அப்போலோ விண்கலன்கள் ப்ராஜக்ட் ஆரம்பிக்கும் முன்பு, ஒரு 30 ஆண்டுகளாக அண்டக்கதிர் (cosmic rays) பற்றிய விஞ்ஞான அறிவு பரவலாக பெளதிக உலகில் இருந்தது. அண்டக்கதிரால் சில மிகத் திணிவுள்ள அணுக்கருக்கள் ஏராளமான சக்தியுடன் இமைகளைத் தாண்டி விழித்திரையைத் தாக்குவதால் வரும் பளிச்தான் விண்வெளி வீரர்கள் அனுபவித்தது. அண்டக்கதிர்கள் விண்வெளியில் ஏராளமாக இருந்தாலும், சக்தி வாய்ந்த ஒரு அணுக்கரு மிகச் சிறிய விண்கலத்தில் தூங்கும் விண்வெளி வீரரின் விழியைத் தாக்குவதற்கு மிகச் சிறிய சாத்தியக்கூறுதான் உள்ளது என்று விஞ்ஞானிகள் நம்பினார்கள். விண்வெளி வீரர்களைத் தாக்கியது போல அண்டக்கதிர்கள் நம்மை தாக்காமல் பாதுகாப்பது நம் பூமியைச் சுற்றியுள்ள காற்று மண்டலம் (atmosphere). காற்று மண்டலம் இல்லையேல் நம்மில் பலரும் தூக்கமின்றி அலைய வேண்டியதுதான். தமிழ் வாரப் பத்திரிக்கைகளில் காஸ்மிக் கடன் தொல்லை ஜோக்குகள் இல்லாதது ஒன்றுதான் குறை. மிக அதிக சக்தியுள்ள அண்டக்கதிர்கள் காற்று மண்டலத்தின் அணுக்களைத் தாக்கும் பொழுது, பல அணுத்துகள் பொழிவுகளை (atomic particle showers) ஏற்படுத்துகின்றன. காற்று மண்டலம் உட்கொண்டது போக மிஞ்சிய பொழிவு, எந்தத் தீங்கும் விளைவிக்காமல் நம்முடைய உடல்களை ஒவ்வொரு நொடியும் கடக்கின்றது.

அண்டக்கதிருக்கும், அணுத்துகள் வேக எந்திரங்களுக்கும் என்ன சம்பந்தம்? இதற்கு, சற்று 1930 –களைப் பின்நோக்கி ஒரு ஃப்ளாஷ்பேக் தேவைப்படுகிறது. 1932 – நியூட்ரான் கண்டுபிடிக்கப்பட்ட ஆண்டு. அணுத் துகள்கள் பற்றிய அறிவு எளிமையாக இருந்தது. அதாவது, அணுக்கருவிலே 1) ப்ரோட்டான், 2) நியூட்ரான், என்ற அணுத்துகள்கள், அணுக்கருவைச் சுற்றி வரும் சுழலும் 3) எலெக்ட்ரான்கள், மற்றும் அதிகம் புரியாத 4) நியூட்ரினோ (neutrino) என்பவை அடிப்படைத் துகள்கள் என நம்பப்பட்டது. ஒவ்வொரு அடிப்படை அணுத்துகளுக்கும் அதனுடைய எதிர் மின்னூட்டத் துகள் (anti-particles) இருக்க வேண்டும் என்று குவாண்டம் இயக்கவியல் (quantum mechanics) தெளிவாகச் சொன்னது. ஆனால், யாரும் அதுவரை அப்படிப்பட்ட எதிர் மின்னூட்டத் துகளை கண்டறியவில்லை. உதாரணத்திற்கு, பாஸிட்ரான், எலெக்ட்ரானின் எதிர் மின்னூட்ட அணுத்துகள் (மற்ற எல்லா இயல்புகளும் சமம்). அதே போல, எதிர் ப்ரோட்டான் (anti proton) ப்ரோட்டானின் எதிர் மின்னூட்ட அணுத்துகள் (மற்ற எல்லா இயல்புகளும் சமம்).

இப்படிப் போய்க் கொண்டிருந்த அணுத்துகள் ஆராய்ச்சி, இரு காரணங்களால் சற்று தடம் புரண்டது. 1) முதலில், இந்த நியூட்ரினோ என்ற மர்ம அணுத்துகளுக்கும் வானவியலுக்கும் சம்பந்தம் உள்ளது என்று தெரிய வந்தது. 2) மற்றொன்று, எப்படியாவது, எதிர் மின்னூட்டச் சக்தியுள்ள துகள்களைக் கண்டறிய வேண்டும் என்ற உந்துதல். ஏறக்குறைய பதினைந்து ஆண்டுகளுக்கு (1932-1945), அணுத்துகள் ஆராய்ச்சி, அண்டக்கதிர் ஆராய்ச்சியாக மாறியது – அதுவும், குறிப்பாக சோதனை (experimental nuclear physics) முயற்சிகள். இந்த காலத்தில் ராட்சச எந்திரங்கள் இல்லைதான். இவர்களுடைய சோதனை முயற்சிகள் மூன்று வகை விஞ்ஞான உத்திகளைப் பயன்படுத்தின. 1) கதிரியக்க அளவைக் கருவியான கெய்கர் எண்ணி (Geiger counter) 2) மாறுபட்ட மேக அறை (modified cloud chamber) 3) ஹீலியம் நிரப்பட்ட பலூன்களில் கருவிகள் பொருத்தப்பட்டு வானில் பறக்க விடப்பட்டு அவற்றின் வழி உயர் நிலை காற்று மண்டல (high altitude atmospheric research using helium balloons) ஆராய்ச்சி.

காற்று மண்டலத்தின் விளிம்பில் அண்டக்கதிர் விஞ்ஞானிகள் தேடியது என்னவோ அக்கதிரைப்பற்றிய முழு புரிதலுக்காகத்தான். முதலாவது நியூட்ரினோ என்ற மர்மத் துகளை எப்படியாவது கண்டு, ஆராய்ச்சி செய்வது என்று பல முயற்சிகள் நடந்தன. இன்றும் இது தொடர்ந்து வருகிறது. இன்றைய நியூட்ரினோ ஆராய்ச்சி காற்று மண்டலத்தின் விளிம்பை விட்டு, பூமியின் ஆழத்தில் மற்றும் உறைந்த ஆழமான ஏரியடிவரை போய்விட்டது. நியூட்ரினோக்கள் மனிதன், பாறை, உலோகம், மரம், செடி, எல்லாவற்றையும் மிக எளிதில் தாண்டிச் செல்லும் சக்தி கொண்டவை. அவற்றை சரியாக கண்டறிவதும் கடினம். பூமிக்கு அடியில் நியூட்ரினோவைத் தேடும் பல முயற்சிகள் இன்று உலகெங்கும் தொடர்கிறது. கனடாவில் உள்ள ஸட்பரி என்ற ஊரில் நிக்கல் சுரங்கத்தில் பூமியின் 2 கி.மீ. ஆழத்தில் உள்ள SNO என்ற ஆராய்ச்சிதளம் உலகப் புகழ் பெற்றது. இந்தியாவில், தமிழ்நாட்டில் உள்ள தேனியில், 1.3 கி..மீ. பாதாள நியூட்ரினோ ஆராய்ச்சிதளம் அமைக்கப் படவிருக்கிறது. அதே போல, ரஷ்யாவில் உள்ள உறைந்த பைகல் ஏரிக்கு 1 கி.மீ. அடியில் இன்னொரு நியூட்ரினோ ஆராய்ச்சிதளம் இயங்கி வருகிறது. அத்துடன் அண்டார்டிக்காவில் அத்தனை குளிரில், கிடைக்கும் 1 மாதத்தில் ராட்சச பலூன்களை பறக்கவிட்டு இன்றும் நியூட்ரினோ ஆராய்ச்சி தொடர்கிறது. நியூட்ரினோ அணுத்துகளைச் சரியாக கண்டறிதல் மிகப் பெரிய சவால். உலோகம், மனிதர்கள், தண்ணீர், பாறை என்று எல்லாவற்றையும் கடக்கக்கூடியவை நியூட்ரினோ அணுத்துகள்கள். இதனாலேயே நியூட்ரினோ ஆராய்ச்சி மையங்கள் இப்படிப்பட்ட ஆழமான, பனிக்கட்டி நிறைந்த தளங்களில் இடம்பெறுகின்றன. மற்றக் கதிர்களை இத்தனை ஆழத்தில் கண்டறிய முடியாது. அவை ஆழங்களில் இல்லாததால் நியுட்ரினோக்களைத் தனியே காண்பது சாத்தியமாகும். சாதாரண ஆராய்ச்சிசாலையில் (அதாவது, தரையளவில்) பிற கதிர் வீச்சுகளின் இடையீட்டால், நியூட்ரினோக்களைப் பிரித்து ஆராய்வது மிகவும் கடினமான செயல். அத்துடன் அண்டக் கதிரின் வீச்சு வட மற்றும் தென் துருவத்தில் அதிகம்.

1930-40 கால கட்டங்களில் அண்டக்கதிர் ஆராய்ச்சியாளர்கள் நியூட்ரினோவைக் கண்டறியப் புதிய முயற்சிகளில் ஈடுபடுகையில், முன்னே சொன்ன எதிர்மின்னூட்ட அணுத்துகள்களைக் கண்டறியத் தொடங்கினர். (பின்னாட்களில், பல ராட்சச அணுத்துகள் தகர்க்கும் எந்திரங்களை உருவாக்கியவர்களில் பலர், அண்டக்கதிர் ஆராய்ச்சியாளர்கள்). முதலில் கண்டறியப்பட்ட துகள் எலெக்ட்ரானின் எதிர்மின்னூட்ட பாஸிட்ரான் (positron) அணுத்துகள். பாஸிட்ரானைக் கண்டறிதலோடு சில சிக்கல்கள் உருவாயின். இதில் இரு வகை அணுத்துகள்களைக் கண்டார்கள். இதை முதலில் சிவப்பு மற்றும் பச்சை எலெக்ட்ரான் என்று சொல்லி வந்தார்கள். இன்று, இவை பாஸிட்ரான் மற்றும் ம்யூவான் (Muon) என்று உறுதி செய்யப்பட்டுள்ளது. யுகாவா (Hideki Yukawa) என்ற ஜப்பானிய விஞ்ஞானி அணுக்கருவில் ப்ரோட்டான்களை கெட்டியாக இறுக அணைத்து வைத்திருப்பது ஒரு புதிய துகள் என்றும், அதன் திணிவைத் துல்லியமாகவும் அளவிட்டு (எலெக்ட்ரானை விட 250 மடங்கு அளவில் பெரியது இது) ஆராய்ச்சிக் கட்டுரை வெளியிட்டார். 1946 வாக்கில் இந்த புதிய அணுத்துகள் பை-மேஸான் அல்லது பையான் (pi-meson or pion) கண்டுபிடிக்கப்பட்டது.

இத்துடன் கதை முடியவில்லை. அண்டக்கதிர்களை மேக அறையில் பல கோணங்களில் புகைப்படம் எடுத்து பாகுபடுத்திப் பார்த்ததில், விளக்க முடியாத V- வடிவில் பிம்பங்கள் தெரிந்தன. ப்ரான்ஸ் நாட்டில் உள்ள 2,850 மீட்டர் உயரமுள்ள மலையில் (French Pyrenees) மிகப் பெரிய காந்தம் மற்றும் சோதனைக் கருவிகளையும் நிறுவி அண்டக்கதிரைக் கருவிகளில் சேகரித்து, படமெடுத்து, இந்த V- வடிவில் உள்ள பிம்பங்களை ஆராய்ந்தனர் விஞ்ஞானிகள். V-வடிவில் உள்ளதால் இவை இரு ஸ்திரமற்ற அணுத்துகள்கள் என்று முதலில் ஒப்புக் கொள்ளப்பட்டது. இந்த இரு அணுத்துகள்களும் ப்ரோட்டானினின் திணிவில் பாதி இருக்கும், என்றும் கணக்கிடப்பட்டது. ஆனால், இவை தற்செயலாக, எதிர்பாராத விதமாக கண்டுபிடிக்கப்பட்டதால், இன்றுவரை இவை வினோத அணுத்துகள்கள்(strange particles) என்று அழைக்கப்படுகின்றன. இன்று, இவற்றில் ஒன்று லாம்ப்டா (lambda) என்றும், மற்றொன்று கவான் (kaon) என்றும் அழைக்கப்படுகின்றன.

இந்தப் புதிய அணுத்துகள்கள், அண்டக்கதிர் பற்றிய உண்மைகளுடன், அணுக்களின் சில உள் ரகசியங்களையும் ஓரளவிற்குப் புரிந்து கொள்ள உதவின. திடீரென்று, பூமியில் நடக்கும் அணு ஆராய்ச்சி இயற்கையின் ஒரு சிறிய துண்டை மட்டும் காண்பித்தது போலத் தோன்றியது. ஒன்று மட்டும் சரியாக விளங்கியது: எலெக்ட்ரான், பாஸிட்ரான், ம்யூவான் போன்ற அணுத்துகள்கள் சக்தி வாய்ந்த அண்டக்கதிர்கள் நம்முடைய காற்று மண்டலத்தின் விளிம்பைத் தாக்கும் பொழுது உருவாகின்றன. அதாவது, பூமியில் சாதாரண நிலையில் ஸ்திரமாக இருப்பவை எலெக்ட்ரான், ப்ரோட்டான் மற்றும் நியூட்ரான் அணுத்துகள்கள். ஆனால், பூமிக்கு ஒரு 100 கி.மீ. உயரத்தில், அண்டக்கதிர் மோதலால், பல புதிய அணுத்துகள்கள் உருவாகி உடனே தேய்ந்து விடுகின்றன. இதை இன்னொரு கோணத்தில் சிந்தித்தால், வேறு உண்மைகள் இன்னும் புதைந்து இருப்பது தெளிவாகிறது. அதாவது, ஏன் பிரபஞ்சத்தின் பல கட்டங்களில் இவ்வகை அணுத்துகள்களை இயற்கை உருவாக்கியிருக்கக் கூடாது? அண்டக்கதிர்களிலிருந்து இவ்வகை அணுத்துகள்களை உருவாக்கும் சக்தி எங்கோ பிரபஞ்சத்தில் உள்ளது. நம்முடைய  காற்று மண்டலத்தின் விளிம்பிலேயே இந்த வகை மோதல்கள் கோடிக்கணக்கில் நடக்கின்றன.

இன்னொரு விஷயமும் இங்கு குறிப்பிடத்தக்கது. நம்முடைய காற்று மண்டலத்தின் விளிம்பில் (அதாவது கடல் மட்டத்திலிருந்து ஒரு 100 கி.மீ, உயரத்திற்கு மேலே) -100 டிகிரி செல்சியஸ் அளவிற்கு வெப்பம் குறைந்து விடுகிறது. பொதுவாக, கோளங்கள் மற்றும் நட்சத்திரங்கள் இடையே அசாதாரணமான குளிர்நிலை உள்ளது என்பது விஞ்ஞானத்தில் தெரிந்த ஒரு விஷயம். அண்டக்கதிர் தாக்கத்தில், இந்த குளிர்நிலையில், பல புதிய, ஆனால், குறைந்த சில நொடிகளே உருவாகும் அணுத்துகள்கள், இயற்கையின் கண்ணாமூச்சி விளையாட்டுதான்.

ஏன், இவ்வகை அணு மோதல்களை நம்மால் பூமியில் உருவாக்க முடியாது? அப்படி உருவாக்கினால், இயற்கையில் பல ரகசியங்கள், அதுவும் அணுவின் உள் ரகசியங்கள் புரிய வாய்ப்பு இருக்குமோ? இப்படி துவங்கியதுதான் அணுவை உடைக்கும் முயற்சி, அதற்குத்தான் இந்த ராட்சச அணு மோதல் (atom smashers or particle accelerators) எந்திரங்கள் தேவைப்படுகின்றன. ஆரம்பம் என்னவோ அவ்வளவு பெரிதாக இல்லைதான். இன்று அணுத்துகள்களை கண்டறியத் தேவையான சக்தி, மற்றும் அவை உருவாகும் நிலைகள் ஆகியன மிகவும் அசாதாரணமாக இருப்பதால், அவற்றைக் கண்டு பிடிக்கும் முயற்சியின் சிக்கல் பெரியதாக ஆகிறது. இதனாலேயே இந்த முயற்சிகளைச் செய்யத் தேவையான எந்திரங்கள் உலகின் மிகப் பெரிய எந்திரங்களாக இன்று உருவாகியுள்ளன.