இருள் பாய்ச்சல்

பானுமதி ந.

2 மணி நேரங்கள் ago

நாம் ஒளியின் வேகம் பற்றி அறிந்திருக்கிறோம். இருளின் வேகம் பற்றி? இருளிற்கு வேகமா, ஒளியைவிட அதிகமா அப்படியென்றால் அது சிறப்பு சார்புக் கொள்கையை ஒத்து இருக்கிறதா அல்லது மறுக்கிறதா?

சாதாரண ஒளி, நீரில் தோன்றும் நேரலைகள் போல தட்டையாக, சற்று உருளை வடிவில் பயணிக்கும். ஒளிச்சுழல், படிக்கட்டுகளைப் போல் பயணிக்கையில், ஒளியின் மாறுபட்ட கட்டங்கள் அந்தச் சுழலின் மையத்தில் குவியும். அப்போது ஒன்றையொன்று எதிர்த்து முடிவில் மடிந்து போகும். இந்த மையத்தில் ஒளியின் வீச்சு, அதன் அச்சில் பூஜ்யம் என ஆவதால், இருளைச் சுற்றி ஒரு ஒளி வளையம் காணப்படும். இந்த இருள் தூய இருள்.

ஒரு குறிப்பிட்ட துளையின் வழியே செலுத்தப்படும் ஒளித்திரள் ஒன்றையொன்று அழித்து,ஏற்படும் இருள் விளைவை முற்றிலுமான அழிவுக் குறுக்கீடு(Complete Destructive Interference) என்று சொல்கிறார்கள். ஒளிச்சுழலால் மட்டுமே இது ஏற்படும். சுழல் படிக்கட்டுகளை உவமித்துக் கொள்ளுங்கள். ஒளி அப்படி பயணிக்கையில், மையத்தை நெருங்குகையில் அவை ஒன்றையொன்று வெல்ல முற்படுகையில் இருள் குவிந்து, ஒளியைவிட வேகமாகச் செல்கிறது சில குறிப்பிட்ட அறிவியல் நோக்கில், சில குறிப்பிட்ட இருள் வகைகள் அல்லது மாதிரிகள் ஒளியைக் காட்டிலும் வேகமாகப் பயணிக்கும் என்று ‘நேச்சர்’ இதழில் வெளியாகியுள்ள கட்டுரை சொல்கிறது. சக்தி மிக்க லேசரை நிலவை நோக்கிக் காட்டுங்கள். பின்னர் அந்த ‘லென்சின்’ முன் உங்கள் விரலை அசையுங்கள். அதில் உண்டாகும் நிழல், நிலவின் பரப்பிலுள்ள பள்ளங்களில் அதி விரைவாக, ஒளியை விட வேகமாகப் பயணிப்பதை அறிவீர்கள். இது பௌதீக நிகழ்வல்ல. இது ‘வடிவவியல் ஊடறுப்பு’ (Geological Intersection)

இயற்பியல் ஒளியின் வேகத்தை நிலையான மதிப்பீட்டில் கொண்டுள்ளது. அனைவரும் ஏற்றுக் கொண்ட ஒன்றாயினும், சில மாறுதல்களால் ஒளி வேகம் மாறுபடக்கூடுமா என்றும் அறிவியலாளர்கள் ஆராய்கிறார்கள். செயல்படும் விண்திரள் கூட்டம், துடிப்புமிக்க பல்சர்ஸ், காமாக் கதிர்களின் வெடிப்பு இவற்றை மறு பரிசீலனை செய்து, மாறுபட்ட சக்தி கொண்ட ஃபோடான்கள், மாறுபடும் வெளியில் வெளிப்படுகையில், சிறிதளவிலாது அந்த ஒளி வேகம் மாறுபடுகிறதா என்று பார்த்தார்கள். அது மாறுபடவில்லை. 1887களில் ஆல்பர்ட் மைக்கல்சன் மற்றும் எட்வர்ட் மோர்லி ஒரு பரிசோதனை செய்தார்கள். ஒளி உமிழும் ஈதர் என்ற ஒன்று உலகை கற்பனையாகச் சூழ்ந்திருந்தால், ஒளியின் வேகம் அதற்கேற்ப மாறுபாடு அடையுமா? இல்லை எனவும் கண்டறிந்தார்கள். இது ஐன்ஸ்டெய்னின் சிறப்பு சார்புக் கொள்கைக்கு அடித்தளம் அமைத்தது. வெற்றிடத்தில் பயணிக்கும் ஒளியின் வேகம் நிலையாக இருந்தது.

இதில் குறிப்பிடப்படும் இருள் என்பதற்கு நிறை, சக்தி, தகவல் (Mass, Energy and Information))என ஏதுமில்லை. நிழலோ, இருள் திரளோ, விரைவாக அதிவிரைவாக அது மாபெரும் இடத்தை ஒளியை விட வேகமாக தழுவிப் பயணிக்கும். நிறை, சக்தி, தகவல் அற்ற இந்த நிகழ்வால் தான், ஐன்ஸ்டெய்னின் சிறப்பு சார்புக் கொள்கைக்கு இந்த இருளின் பயண வேகம், மாறுபாட்டிலில்லை என்பதைப் புரிந்து கொள்கிறோம். நாம் கற்ற அறிவியலில் ஒளியை மிஞ்சும் வேகமில்லை என அறிந்திருக்கிறோம். அப்படியென்றால் இருள் எப்படி ஒளி வேகத்தை மிஞ்சும்? ஒளியின் வேகம், நிறை, சக்தி, தகவல் போன்ற பொருண்மையின் பாற்பட்டது. இருளிற்கு இவை மூன்றுமில்லை. ஒளி உமிழும் ஃபோட்டான்கள் இல்லாதிருப்பதுதான் இருட்டு, தினமும் நாம் அறியும் இருட்டு, உலகை, நாளின் ஒரு பாதியில் உறங்கச் செய்யும் இருட்டு.

ஒளி- இருள்- வேகம் என்று ஆராய்வது ‘ நானோ தொழில் நுட்பத்தில் பயன்படும் என நம்பப் படுகிறது. மேலும் இயற்பியல், வேதியியல், உயிரியல் போன்ற துறைகளிலும் பயனாகும்.

இந்த ஆய்வானது ஒளியியல் கட்டத்தின் (Optical Phase)ஒருமையை (Sinugularity)அறிவது என்ற எண்ணத்தில்,Technion-Israel Institute of Technology ல் மேற்கொள்ளப்பட்டது. (Bar-Ilan University) பார்- இலான் பல்கலையைச் சேர்ந்த (Prof. Hanan Herzig Sheinfux) பேராசிரியர் ஹானான் ஹெர்சிக் ஷிக் என்பவர் தந்த அறுங்கோண (hyperbolic )போரான் நைட்ரேட் (BoronNitride -hBN,) இதில் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது. இந்த hBNல் இணையும் ஒளி, அதிபரவளைய (hyperbolic) ஃபோனான் போலாரிட்டான்ஸ் Phonan-polaritons) என்ற கலப்பின ஒளி- ஒலியைக் கொடுக்கும்.

வெற்றிடத்தில் பயணிக்கும் ஒளியின் வேகத்தை விடவும், குறைந்த வேகத்தில் இந்த ஒளி அலைகள் hBN என்ற சிறப்புப் பொருளில் பயணிப்பதால், ஒளிக்கதிர்கள் மையத்தில் குவிந்து ஒன்றையொன்று அழித்து உண்டாக்கும் இருளின் தன்மையை ஆராய முடிந்தது. டெக்னியானின் எதிர் மின்னணு நுண்ணோக்கு மையத்தில், லேசர்கள், ஒளி- இயங்கியல் பகுதிகள், ஆகியவை இந்த ஆய்விற்கென்று சிறப்பாக ஒருங்கிணைக்கப்பட்டன. சிறு பகுதி தனித்த ஒளி- அலை சுழற்சியில், இந்த இருள் வேகத்தை அளவிடுவதற்கான 20 நானோமீட்டர் இடம் சார்ந்த புரிதிறன் மற்றும் 3 ஃபெம்டோவினாடிகளில், அளவிடுதலை, இத்தகையதொரு அமைப்பு சாத்தியமாக்கியுள்ளது. இந்த இருள், அல்லது இருள் சுழல், அலையில் மறைந்திருக்கும் ஒன்றல்ல; மாறாக இடவியல் குறைபாடுகள் என்று சொல்லப்படுகிறது. இவைகளுக்கு நேர்மறை, எதிர்மறை அம்சங்கள் உண்டு.

(UTEM illustration (a) and image (b) illustrating the microscope column, electron spectrometer and detectors, optical setup, and the integration of a modified Hard X-ray Aperture (HXA) at a post-condenser lens stage (PELM). (CREDIT: Nature)

ஆய்வாளர்கள் சொல்கிறார்கள்: “இந்த ஒருமைகளின் திசை வேகம், உருவாகும் போதும், அழிவுபடும் போதும் விரியும்/ மாறுபடும். அலைத் தளம் தன்னையே பூஜ்ய வீச்சிற்கு உட்படுத்துவதால், இருள் வேகம் அதிகரிக்கிறது.”

துகள் ஒப்புமை முறியும்போது

இயற்பியலாளர்கள் பெரும்பாலும் கட்ட ஒருமைப்பாடுகளைத் துகள் போன்றவையாகக் கருதி வந்துள்ளனர், ஏனெனில் அவை நிலையானவை, இடவியல் மின்னூட்டத்தைக் கொண்டவை., மேலும் ஜோடிகளாக உருவாக்கப்படலாம் அல்லது அழிக்கப்படலாம். முந்தைய ஆய்வுகள், அவற்றின் இடைவெளி, திரவங்களில் காணப்படும் குறுகிய-வரம்பு ஒழுங்கை ஒத்திருப்பதையும் காட்டின.

புதிய ஆய்வு அந்த வடிவத்தை உறுதிப்படுத்தியது. ஒருமைப்பாடுகளுக்கு இடையில் அளவிடப்பட்ட தூரத் தொடர்புகள், நன்கு அறியப்பட்ட சீரற்ற-அலை மாதிரியுடன் பொருந்தியது. குறைந்தபட்சம் இடஞ்சார்ந்த அளவில், இந்தக் குறைபாடுகள் இடைவினை புரியும் துகள்களைப் போலச் சிறிதளவு நடந்துகொள்கின்றன என்ற கருத்தை ஆதரித்தன.

ஆனால், திசைவேகத் தரவுகள் மிகவும் அசாதாரணமான ஒரு கதையைச் சொல்லின.

சாதாரண துகள் போன்ற வேகப் பரவலைப் பின்பற்றுவதற்குப் பதிலாக, அந்த ஒற்றைப்புள்ளிகள் ஒரு கனமான வால் கொண்ட திசைவேகப் பரவலைக் காட்டின. தீவிர நிகழ்வுகள் அரிதான விதிவிலக்குகளாக இருக்கவில்லை. சோதனையில் அளவிடப்பட்ட சராசரி திசைவேகம் வினாடிக்கு சுமார் 3.12 × 10^8 மீட்டராக இருந்தது, இது வெற்றிடத்தில் ஒளியின் வேகத்தை விட தோராயமாக 1.04 மடங்கு அதிகம்.

குழுவின் பகுப்பாய்வின்படி, இந்த அமைப்பில் உள்ள ஒற்றைப்புள்ளிகளில் 29 சதவீதம் ஒளியின் வேகத்தை விட அதிகமாக இருந்ததது. வெற்றிடத்தில் அதே லேசர் நிலைமைகளின் கீழ்,, கோட்பாட்டின்படி 0.4 சதவீதம் மட்டுமே அவ்வாறு இருக்கும் என்று கணிக்கப்பட்டது.

அந்த வேறுபாடு hBN-இன் அசாதாரண பண்புகளிலிருந்து வந்தது. அதன் ஃபோனான்-போலரிட்டான்கள், மெதுவான குழு திசைவேகத்தைக் கொண்டிருப்பதால், சாத்தியமான ஒற்றைப்புள்ளி வேகங்களின் பரவல் விரிவடைகிறது, இதனால் வேகமான நிகழ்வுகள் தோன்றுவதற்கான வாய்ப்பு மிகவும் அதிகமாகிறது. வேறுவிதமாகக் கூறினால், அந்தப் பொருள் எந்த விதிகளையும் மீறவில்லை, ஆனால் இந்த விசித்திரமான நிலையைக் கண்டறிவதை அது எளிதாக்கியது.

அலை இயற்பியலில் ஒரு பரந்த போக்கு

இந்த முடிவு ஒரு ஒளியியல் பொருளைத் தாண்டி முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது என்று ஆய்வாளர்கள் வாதிடுகின்றனர். .

இருப்பினும், இந்தச் சோதனைக்கு இன்னும் சில வரம்புகள் உள்ளன. இது எல்லா வகையான அலைப்புலங்களையும் ஆராயாமல், இரு பரிமாண, சீரற்ற காஸியன் அலைகளில் உள்ள ஒற்றைத்தன்மைகளை ஆய்வு செய்தது. நுண்ணோக்கியின் தற்போதைய இடஞ்சார்ந்த மற்றும் காலஞ்சார்ந்த பிரிதிறனால், காணக்கூடிய அதிவேகங்களும் வரையறுக்கப்பட்டன

தரவின் சில பகுதிகளில் நம்பகமான புள்ளிவிவரங்களை உருவாக்கப் போதுமான நிகழ்வுகள் இல்லை. மேலும், இரு பரிமாண அளவீடுகளிலிருந்து முழுமையான முப்பரிமாணத்திற்கு மாறுவது ஒரு பெரிய தொழில்நுட்பத் தடையாகவே உள்ளது.

அப்படியிருந்தும், இந்த ஆய்வு, அலை நடத்தையின் ஒரு மறைக்கப்பட்ட அடுக்கை அசாதாரணமான தெளிவுடன் உற்றுநோக்க இயற்பியலாளர்களுக்கு ஒரு வழியை வழங்குகிறது. இது மேலும் சிக்கலான இடவியல் நிலைகளைச் சோதிக்கவும், மற்ற இரு பரிமாணப் பொருட்களில், போலரிட்டான்களைப் பற்றி ஆய்வு செய்யவும், எலக்ட்ரான் ஹாலோகிராபி போன்ற நுட்பங்களை முன்னெடுத்துச் செல்லவும் வழிவகுக்கிறது.

இந்திய தத்துவம்

இயற்பியல் சூத்திரங்களுக்குப் பதிலாக, பண்டைய நூல்கள் இருளை ஒரு முழுமையான, ஆதிநிலையாகக் கருதுகின்றன; இது ஒளிக்கும் முன்பு இருந்தது, ஒளியைத் தன்னுள் கொண்டிருப்பது, மற்றும் இயல்பாகவே ஒளியை முந்தக்கூடியது.

வேத மரபு: ஒளியின் வேகம் மற்றும் ஆதி இருள்.

சுவாரஸ்யமாக, பண்டைய இந்திய நூல்கள் இருளைப் பற்றியல்லாமல், ஒளியின் வேகத்தை மிகத் துல்லியமாகப் பிரதிபலிக்கும் ஒரு கணக்கீட்டைக் கொண்டிருப்பதற்குப் பெயர் பெற்றவை. ரிக்வேதத்தின் (1.50.4) மீது சாயனாச்சாரியார் எழுதிய 14-ஆம் நூற்றாண்டைச் சேர்ந்த புகழ்பெற்ற உரை ஒன்று இவ்வாறு கூறுகிறது:

“யோஜனானாம் ஸஹஸ்ரே த்வே த்வே ஷதே த்வே ச யோஜனே, ஏகேன நிமிஷார்தேன க்ரமாணா நமோஸ்துதே.” (அரை நிமிஷத்தில் 2,202 யோஜன தூரத்தைக் கடக்கும் சூரியனே, உன்னை வணங்குகிறேன்.) தொலைவு (யோஜனா) மற்றும் காலத்தின் (கண் இமைக்கும் நேரத்தை அடிப்படையாகக் கொண்ட நிமிஷம்)

பண்டைய அலகுகளை மாற்றும்போது, இந்தக் கணக்கீடு வினாடிக்கு 186,000 மைல்கள் என்ற நவீன மதிப்பிற்கு மிக நெருக்கமான வேகத்தைக் காட்டுகிறது. இருப்பினும், இருளைப் பொறுத்தவரை, நாசதீய சூக்தம் (ரிக்வேதம் 10.129-ல் உள்ள படைப்பு குறித்த பாடல்) பிரபஞ்சத்தின் முழுமையான தொடக்கத்தை இவ்வாறு விவரிக்கிறது: “தொடக்கத்தில் இருள் இருந்தது; இருளால் மறைக்கப்பட்டிருந்தது; இவை அனைத்தும் வேறுபடுத்த முடியாத நீராக இருந்தன.”அறியாப் பொருள் மற்றும் அறியா சக்தி (Dark Matter and Dark Energy) இணைந்திருந்ததை ப்ரும்மன் என்றும் அதன் அசைவில் அகிலம் இந்த இரு பொருட்களாலும் கட்டமைக்கப்பட்டது என்பதையும் குறிப்பால் உணர்த்துகிறது. இந்த தத்துவக் கட்டமைப்பில், இருள் என்பது இயல்பான எல்லையற்ற நிலையாகும். ஒளியை முந்துவதற்கு அது “பயணிக்க” வேண்டியதில்லை; ஏனெனில் ஒளி தோன்றுவதற்கு முன்பே அது எல்லா இடங்களிலும் பரவியிருக்கிறது.

இருளைப் பற்றிய நவீன இயற்பியலின் கண்ணோட்டமும் பண்டைய இலக்கியங்களின் கருத்துக்களும் எவ்வாறு ஒன்றிணைகின்றன என்பது வியக்கத்தக்கது. இருள் என்பது ஒரு அடிப்படை நிலையாக இருப்பதால், அது ஓரிடத்திலிருந்து மற்றொரு இடத்திற்குப் பயணிக்க வேண்டியதில்லை என்பதில் இவ்விரு அணுகுமுறைகளும் உடன்படுகின்றன. ஒளி என்பது ஒரு செயல்மிகு நிகழ்வாகும் (அதாவது, விண்வெளியில் பயணிக்கும் ஃபோட்டான்கள்) ஆனால் இருள் என்பது ஒளி இல்லாதபோது எஞ்சியிருக்கும் ஒரு உடனடியான, இயல்பான நிலையாகும்