பனிக்கட்டிக்குள் ஒளிந்திருக்கும் பிரபஞ்ச ரகசியம்

2026-ஆம் ஆண்டின் இயற்பியலுக்கான நோபல் பரிசு, நியூட்ரினோக்களைக் கண்டறிந்த பிரான்சிஸ் ஹால்சன் (Francis Halzen, University of Wisconsin, USA) என்ற விஞ்ஞானிக்கு வழங்கப்பட்டுள்ளது இவர் தென் துருவத்தில் உள்ள பனியை நியூட்ரினோக்கள் எனப்படும் துகள்களைக் கண்காணிக்கப் பயன்படுத்தலாம் என்பதை உணர்ந்தார். அவரது தொலைநோக்கும் அறிவியல் தலைமைத்துவமும் ஐஸ்கியூப் நியூட்ரினோ ஆய்வகத்திற்கு (IceCube Neutrino Observatory) அடிப்படையாக அமைந்துள்ளன. இதைப் பயன்படுத்தி, தொலைதூரப் பிரபஞ்சத்தில் மிக அதிக ஆற்றல் கொண்ட செயல்முறைகளிலிருந்து வரும் நியூட்ரினோக்களை ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிய முடியும். 

• https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2026/popular-information
• https://www.nobelprize.org/uploads/2026/10/advanced-physicsprize2026.pdf

கல்லூரி வகுப்பறையில் அமர்ந்து கொண்டு, இயற்பியல் பேராசிரியரின் விரிவுரையை கவனித்துக் கொண்டிருக்கிறோம். நமது கைகளை அங்கிருக்கும் மர மேஜையின் மீது வைத்திருக்கிறோம். அது மிகவும் உறுதியாகவும், திடமாகவும் இருப்பதை உணரலாம். மேலும் அதைத் தட்டும்போது சத்தம் வருவதையும் கேட்க முடியும். அப்போது பேராசிரியர் கரும்பலகையில் சிறிய புள்ளி ஒன்றை வைத்துவிட்டு, “நாம் பார்க்கும், தொடும், உணரும் அனைத்துமே உண்மையில் வெறும் வெற்றிடம் (Empty Space) தான்!” என்கிறார். அது உண்மை என்று எப்படி நம்புவது?

மேஜையில் உள்ள ஓர் அணுவை (Atom) பெரிய கிரிக்கெட் மைதானத்தின் அளவிற்கு பெரிதாக்கினால், அதன் மையத்தில் இருக்கும் அணுக்கரு (Nucleus) மைதானத்தின் நடுவில் இருக்கும் சிறிய நெல்லிக்காய் அளவுதான் இருக்கும். அதைச் சுற்றி எலக்ட்ரான்கள் சுழன்று வரும் பாதை, மைதானத்தின் கடைசி வரிசை இருக்கைகளைப் போல மிகத் தொலைவில் இருக்கும். அந்த நெல்லிக்காய்க்கும், கடைசி இருக்கைக்கும் இடைப்பட்ட பிரம்மாண்டமான பகுதி முற்றிலும் வெறும் வெற்றிடம் தான்! இந்த வியக்கத்தக்க உண்மைதான், துகள்களின் இயற்பியல் (Particle Physics) உலகிற்குள் நம்மை அழைத்துச் செல்லும் வாசல். பல நூற்றாண்டுகளாக, அணுக்கள் தான் பிரபஞ்சத்தின் பிரிக்க முடியாத, இறுதி கட்டுமானக் கற்கள் என்று மனிதர்கள் நினைத்தார்கள். Atom என்றால் கிரேக்கச் சொல்லின் ‘பிரிக்க முடியாதது’ என்ற பொருள். 

ஆனால், 20 மற்றும் 21-ஆம் நூற்றாண்டின் இயற்பியல் வளர்ச்சியானபோது அணுவிற்குள் இருக்கும் விசித்திரமான உலகம் வெளிப்படத் தொடங்கியது. அணுக்களின் உள்ளும், அடிப்படைத் துகள்கள் (Fundamental Particles) மறைந்துள்ளன என்ற புரிதல் உண்டாயிற்று. பிரபஞ்சம் எவ்வாறு கட்டமைக்கப்பட்டுள்ளது என்பதைப் புரிந்து கொள்ள, விஞ்ஞானிகள் ஸ்டாண்டர்ட் மாடல்(Standard Model) என்ற பிரபஞ்ச வரைபடத்தைப் பயன்படுத்துகிறார்கள். பிரபஞ்சத்தை உருவாக்க நமக்கு பல்லாயிரக்கணக்கான பொருட்கள் தேவையில்லை. நம்மைச் சுற்றியுள்ள மொபைல் போன், காற்று, மரங்கள்,  வானத்தில் மின்னும் நட்சத்திரங்கள் என அனைத்துமே வெறும் மூன்று அடிப்படைத் துகள்களால் தான் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன!

அணுவின் கருவிற்குள் (Nucleus) புரோட்டான்களும் (Protons), நியூட்ரான்களும் (Neutrons) இருக்கின்றன என்று அறிவோம். ஆனால், அவை  குவார்க்குகள் (Quarks) எனப்படும் இன்னும் சிறிய துகள்களால் ஆனவை. பருப்பொருட்களை(Matter) உருவாக்க இரண்டு வகையான குவார்க்குகள் (Up and Down) மட்டுமே தேவைப்படுகின்றன. இரண்டு நேர்மின் சுமையைக் (+2/3 Positive Charge) கொண்ட அப் , ஒரு எதிர்மின் சுமையைக் (-1/3 Negative Charge) கொண்ட டவுன் குவார்க்கும் சேர்த்தால்
ஒரு புரோட்டான் (மின்சுமை +1) ஆகும். அதுவே, ஒரு ‘அப்’ குவார்க்கையும், இரண்டு ‘டவுன்’ குவார்க்குகளையும் சேர்த்தால் மின்சுமையற்ற ஒரு நியூட்ரான்(0) ஆகும்.  புரோட்டான்களையும் நியூட்ரான்களையும் கொண்டு உருவான அணுக்கருவைச் சுற்றி வெளியடுக்கில் அதிவேகமாகச் சுழலும் எலக்ட்ரான்கள்(Electrons) உள்ளன.  எலக்ட்ரான்கள், லெப்டான்கள் (Leptons) என்ற தனி குடும்பத்தைச் சேர்ந்தவை. அணுக்கருவில் உள்ள புரோட்டானின் நேர்மின் சுமையும், எலக்ட்ரானின் எதிர்மின் சுமையும் ஒன்றை ஒன்று ஈர்ப்பதால்தான், பிரபஞ்சத்தில் நிலையான அணுக்கள் உருவாகின்றன. அப் குவார்க், டவுன் குவார்க், எலக்ட்ரான் ஆகிய மூன்றே துகள்கள் ஒட்டுமொத்த பிரபஞ்சத்தையும் உருவாக்கப் போதும் என்றால், விஞ்ஞானிகள் ஏன் இன்னும் பிற துகள்களைத் தேடி ஆராய்கிறார்கள் என்பதை அறிய வேண்டும். நியூட்ரினோ (Neutrino) என்பது எலக்ட்ரானின் விசித்திரமான உறவினர்; இதைத்தான் விஞ்ஞானிகள் பேய் துகள்கள் (Ghost Particles) என்று அழைக்கிறார்கள். ஏனெனில் இவற்றுக்கு மின்சுமையும் கிடையாது, எடையும் கிட்டத்தட்ட இல்லை என்றே சொல்லலாம். இதனால், இவை எந்த பருப்பொருளோடும் மோதாமல், எல்லாவற்றையும் ஊடுருவிச் சென்றுவிடும். இப்பதிவைப் படித்துக் கொண்டிருக்கும் தருணத்தில், சூரியனிலிருந்து வெளிவந்த பல கோடி நியூட்ரினோக்கள் நமது உடல், ஆடை, அமர்ந்திருக்கும் இருக்கை, ஏன் ஒட்டுமொத்த பூமியையும் கூட எதிலுமே மோதாமல் ஊடுருவி, மறுபக்கம் விண்வெளியில் பாய்ந்து சென்று கொண்டிருக்கின்றன!

அண்டவெளியின் ஆழத்திலிருந்து வரும் நியூட்ரினோக்களைப் கண்டறிவது எளிதான விஷயமல்ல. அதற்காக ஹால்சன் குழு அண்டார்டிகாவின் தென் துருவத்தில், ஒரு கிலோமீட்டர் நீள, அகல, ஆழமுள்ள பனிப்பாறைக்கு அடியில் ஐஸ்கியூப் நியூட்ரினோ ஆய்வகம் (IceCube Neutrino Observatory) ஒன்றை உருவாக்கியுள்ளனர். பனிப்பாறையின் ஆழத்தில் ஆயிரக்கணக்கான ஒளி உணர் கருவிகளைப் (optical sensors) புதைத்து, பிரபஞ்சத்தின் விளிம்பிலிருந்து வரும் நியூட்ரினோக்கள் எப்பவாவது ஒருமுறை பனி மூலக்கூறுகளுடன் மோதும் போது வெளிப்படும் மங்கலான நீல நிற ஒளியை (Cherenkov Radiation) விஞ்ஞானிகள் இதன் மூலம் படம் பிடித்தனர். 

இந்த 2026 நோபல் பரிசு, அடிப்படைத் துகள்களைப் பற்றிய மனிதகுலத்தின் புரிதலை அடுத்த கட்டத்திற்கு எடுத்துச் சென்றுள்ளது. நியூட்ரினோக்கள் மூலம் பிரபஞ்சத்தின் கருந்துளைகளையும்(black holes), வெடிக்கும் நட்சத்திரங்களையும் நம்மால் காண முடியும் என்பதை இது நிரூபித்துள்ளது. குவார்க்குகள், எலக்ட்ரான்கள் ஆகிய அடிப்படைத் துகள்களை ஒன்றாக இணைத்து வைப்பதற்கு இயற்கையில் சில விசைகள் (Forces) அதாவது சிமெண்ட் தேவைப்படுகின்றன. அந்த விசைகளைத் சுமந்து செல்லும் துகள்கள்தான் போசான்கள் (Bosons). இத்துகள்கள் தங்களுக்குள் நாம் எப்படி பந்தைப் போட்டுப் பிடித்து விளையாடுவோமோ, அதைப் போல இந்த போசான்களைப் பரிமாறிக் கொள்வதில் விசைகள் உருவாகின்றன. 

ஸ்டாண்டர்ட் மாடலில் மூன்று முக்கிய விசைகள் உள்ளன. முதலாவதாக, நம் அன்றாட வாழ்வை ஒளிரச்செய்யும் மின்காந்த விசை (Electromagnetism). இந்த விசையை அணு உலகிற்குள் கடத்திச் செல்வது ஃபோட்டான் (Photon) எனப்படும் ஒளித் துகள்களாகும். அணுக்கருவைச் சுற்றி எலக்ட்ரான்களை ஓடவிட்டு அணுக்களை நிலையாக வைத்திருப்பதும், நாம் பயன்படுத்தும் மின்சாரம், காந்தங்கள், மற்றும் ஒட்டுமொத்த வேதியியல் மாற்றங்களை நிகழ்த்துவதும் இந்த மின்காந்த விசைதான்.

இரண்டாவதாக, இயற்கையின் மிக வலிமையான பசையாகச் செயல்படும் வலுவான அணுவிசை (Strong Nuclear Force). இதன் பெயரிலேயே பசை (Glue) என்ற பொருளைத் தாங்கி வரும் குளுவான் (Gluon) என்ற துகள் தான் இந்த விசையைச் சுமந்து செல்கிறது. புரோட்டான்களும் நியூட்ரான்களும் உடைந்து சிதறிவிடாமல், அவற்றிற்குள் இருக்கும் குவார்க்குகளை பிரிக்க முடியாதபடி ஒன்றாக ஒட்டி வைத்திருக்கும் அசாத்தியமான பணியை இந்த விசை செய்கிறது.

மூன்றாவதாக, பிரபஞ்சத்தின் அடுப்பங்கரையை இயக்கும் பலவீனமான அணுவிசை (Weak Nuclear Force). கதிரியக்கச் சிதைவைக் (Radioactivity) கட்டுப்படுத்தும் இந்த விசை, W, Z ஆகிய போசான்கள் மூலமாகச் செயல்படுகிறது. இந்த விசை மட்டும் இல்லையென்றால், சூரியனுக்குள் அணுக்கரு இணைவு (Nuclear Fusion) நடந்து நமக்கு ஒளியும் வெப்பமும் கிடைக்காமல், ஒட்டுமொத்த பிரபஞ்சமும் இருளில் மூழ்கிவிடும்.

தொடக்கத்தில், விஞ்ஞானிகளின் கணக்குப்படி அனைத்து துகள்களும் எடையே இல்லாமல் ஒளியின் வேகத்தில் ஓட வேண்டும் என்று இருந்தது. ஆனால் எலக்ட்ரானுக்கும் குவார்க்கிற்கும் எடை (Mass) எப்படி வந்தது என்ற தேடலுக்கான விடை 2012-இல் ஸ்விட்சர்லாந்தில் உள்ள லார்ஜ் ஹாட்ரான் கொலைடர் (LHC) ஆய்வகத்தில் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. அதுதான் ‘ஹிக்ஸ் போசான்’ (Higgs Boson) என்ற கடவுள் துகள். பிரபஞ்சம் முழுவதும் ஹிக்ஸ் புலம்(Higgs Field) என்ற கண்ணுக்குத் தெரியாத ஆற்றல் பரவியுள்ளது. ஒப்பீட்டிற்காக, இதை பெரிய தேன் குளம் போல் எடுத்துக் கொண்டால், இந்த தேன் குளத்தின் வழியே சில துகள்கள் கடக்கும் போது, தேன் அவற்றின் மீது ஒட்டிக் கொண்டு  அவற்றுக்கு எடை கூடி மெதுவாகிறது. எலக்ட்ரான்களும் குவார்க்குகளும் இந்தத் தேனில் பலமாக உரசி எடை பெறுகின்றன. ஆனால், ஒளியின் துகளான ஃபோட்டான் இந்த தேன் குளத்தில் ஒட்டாமல் அப்படியே பறந்து விடுவதால், அதற்கு எடையே இருப்பதில்லை!
இந்த ஸ்டாண்டர்ட் மாடல் என்பது பிரபஞ்சத்தின் உண்மையான இயக்க இசைவடிவம்.

நாம் இரவில் வானத்தில் பார்க்கும் ஒவ்வொரு நட்சத்திர ஒளியும், அணுக்கருவுக்குள் குளுவான்கள் குவார்க்குகளைப் பிடித்து வைத்திருப்பதாலும், ஹிக்ஸ் துகள் எலக்ட்ரான்களுக்கு எடையைக் கொடுத்திருப்பதாலும், நியூட்ரினோக்கள் விண்வெளியில் பாய்வதாலும் தான் சாத்தியமாகிறது. நாம் பார்ப்பது வெறும் வானத்தை அல்ல; அடிப்படைத் துகள்களின் பிரம்மாண்ட நடனத்தை!

பிரபஞ்சத்தின் நியூட்ரினோக்களிடமிருந்து ஆராய்ச்சியாளர்கள் என்ன கற்றுக்கொள்ள விரும்புகிறார்கள்?

நியூட்ரினோ வானியல் 1960களில் சிறிய அளவில் தொடங்கிய போது, ரேமண்ட் டேவிஸ் ஜூனியர் என்பவர் சூரியனிலிருந்து வரும் நியூட்ரினோக்களை கண்டறிந்தார். ஜப்பானில் உள்ள கமியோகாண்டே நியூட்ரினோ ஆய்வகத்தில் மசடோஷி கோஷிபா தலைமையிலான ஆராய்ச்சிக் குழு நியூட்ரினோக்களின் பாதையைத் தீர்மானித்து அவற்றின் தோற்றத்தை உறுதிப்படுத்தியது.1987 ஆம் ஆண்டில், கமியோகாண்டே நியூட்ரினோ மழையைப் பதிவுசெய்து, அது நமது அண்டை விண்மீன் மண்டலமான பெரிய மாகெல்லானிக் மேகத்தில் வெடித்துக்கொண்டிருந்த நட்சத்திரமான சூப்பர்நோவாவுடன் தொடர்புபடுத்தியது. இது அமெரிக்காவிலும் சோவியத் ஒன்றியத்திலும் ஒரே நேரத்தில் நடத்தப்பட்ட நியூட்ரினோ அளவீடுகளால் மேலும் உறுதிப்படுத்தப்பட்டது. ரேமண்ட் டேவிஸ் ஜூனியர், மசடோஷி கோஷிபா ஆகிய இருவரும் 2002 ஆம் ஆண்டுக்கான இயற்பியலுக்கான நோபல் பரிசை, விண்வெளியில் நிகழும் நிகழ்வுகளை ஆய்வு செய்ய நியூட்ரினோக்களைப் பயன்படுத்த முடியும் என்பதற்காகப் பெற்றனர்.

ஆனால், ரேமண்ட் டேவிஸ் ஜூனியர் கண்டறிந்த நியூட்ரினோக்களின் எண்ணிக்கை, சூரியனில் நிகழ வேண்டிய எதிர்வினைகளின் கணக்கீடுகளில் கணிக்கப்பட்ட எண்ணிக்கையில் மூன்றில் ஒரு பங்கு மட்டுமே இருந்தது. இதற்கான காரணம் மூன்று வகையான நியூட்ரினோக்கள் இருப்பதுடன் தொடர்புடையது என்பது பின்னர் தெரியவந்தது. நியூட்ரினோக்கள் தங்கள் வடிவத்தை மாற்றிக்கொள்ள முடியும் என்பதை இயற்பியலாளர்கள் அறிந்துகொண்டனர், எனவே ஒரு வகையாக உருவாகும் நியூட்ரினோ பூமியில் உள்ள ஒரு கருவியை மற்றொரு வகையாக வந்தடையலாம். மேலும் இவ்வாறு மாற்றமடைந்த நியூட்ரினோக்களைக் கவனிக்க ரேமண்ட் டேவிஸ் ஜூனியர் பயன்படுத்திய முறையிலிருந்து வேறுபட்ட நுட்பம் தேவைப்பட்டது. நியூட்ரினோக்களின் மாறக்கூடிய தன்மை ஜப்பான், கனடாவில் நடத்தப்பட்ட சோதனைகள் மூலம் வெளிப்படுத்தப்பட்டது. இந்தக் கண்டுபிடிப்புக்காக 2015 ஆம் ஆண்டுக்கான இயற்பியலுக்கான நோபல் பரிசு தகாஆகி கஜிதா, ஆர்தர் பி. மெக்டொனால்டுக்கு வழங்கப்பட்டது.

நியூட்ரினோ இவ்வாறு சூரியனுக்குள் நடைபெறும் செயல்முறைகள் மற்றும் சூப்பர்நோவாவுக்குள் என்ன நிகழ்கிறது என்பது குறித்த தங்களது மாதிரிகளை இயற்பியலாளர்கள் உறுதிப்படுத்த உதவியுள்ளது. IceCube-ன் பின்னணியில் உள்ள கருத்து, நியூட்ரினோ வானியலை புதிய நிலைக்கு எடுத்துச் செல்வதாகும். தூசு மேகங்களுக்குப் பின்னால் மறைந்திருக்கும் நிகழ்வுகள், பிற கதிர்வீச்சு வடிவங்கள் வழியில் மறைந்துபோகும் அளவுக்கு தொலைவில் உள்ள பொருட்கள் குறித்த தகவல்களை நியூட்ரினோக்கள் வழங்கும் என்று  நம்புகிறது. 

புரோட்டான்களுடன் ஒப்பிடும்போது, நியூட்ரினோக்களுக்கு மின்சுமை இல்லாதது இதன் சிறப்பாகும். விண்வெளியில் மின்சுமை கொண்ட புரோட்டான்கள் பயணிக்கும் காந்தப்புலங்களால் அவற்றின் பாதை வளைந்து விடுகிறது, இதனால் அவை எடுத்த திசையைப் பின்தொடர்வதன் மூலம் அவற்றின் தோற்றத்தைக் கண்டறிவது சாத்தியமற்றதாகிறது. இருப்பினும், புரோட்டான்களைத் துரிதப்படுத்தும் செயல்முறைகள் நியூட்ரினோக்களையும் உருவாக்கும், மேலும் அவை காந்தப்புலங்களால் பாதிக்கப்படுவதில்லை, எனவே மிக அதிக ஆற்றல் கொண்ட நியூட்ரினோக்களின் பாதையைப் பின்னோக்கிப் பின்தொடர்வதன் மூலம் அண்டக் கதிர் புரோட்டான்கள் எங்கு துரிதப்படுத்தப்படுகின்றன என்பதைத் தீர்மானிக்க முடியும்.

பிரபஞ்சத்தின் மிக வன்முறையான செயல்முறைகளிலிருந்து வரும் மற்றொரு வகை தூதர் காமா கதிர்வீச்சாகும். இது விண்வெளி வழியாகப் பயணிக்கும்போது ஒளி மற்றும் பொருளுடன் தொடர்பு கொள்ளும் போது குறைந்துவிடுகிறது, அதேவேளையில் நியூட்ரினோக்கள் பாதிக்கப்படுவதில்லை.

அருணாசலம் ரமணன்