විදු නැන නුවණ – Science Literacy for All

අඥාත ද්‍රව්‍ය සොයා යාම… The Search for Dark Matter

භූගත ගැඹුරු අගාධයක සිට අභ්‍යවකාශය දක්වා පැතිර පවත්නා අඥාත ද්‍රව්‍ය(Dark Matter) ලෙස දැක්වෙන මේ ගුප්ත පදාර්ථ වර්ගය සෙවීමට විද්‍යාඥයෝ වෙහෙසෙති. අඩුම තරමින් විශ්වයෙන් හතරෙන් පංගුවක්වත් අපට අදෘශ්‍යමානය. එලෙසම පියවි ඇසින් දැකිය නොහැකි වුනත් උපකරණ මගින් මැන බැලිය හැකි X කිරන මෙන් නොව දශක තුනක් තිස්සේ සොයා බැලූවද විද්‍යාඥයන්ට  තවමත් අඥාත ද්‍රව්‍යය සොයා ගැනීමට නොහැකිව තිබේ. එහෙත්, අඥාත ද්‍රව්‍ය භෞතික විද්‍යාවට කොපමණ නම් මූලික වන්නේද යත් ඇමරිකා එක්සත් ජනපදයේ බලශක්ති දෙපාර්තමේන්තුවේ විද්‍යා කාර්යාලයේ(US Department of Energy’s Office of Science, DOE) සහයෝගය ලබන විද්‍යාඥයන් ගැඹුරු අගාධයන් හි සිට අභ්‍යවකාශය දක්වා ලෝකයේ වඩාත්ම හුදකලා ස්ථානවල අඥාත ද්‍රව්‍ය සෙවීමෙහි නිරතව සිටිති. විද්‍යා කාර්යාලයේ අධි බලශක්ති භෞතික විද්‍යා වැඩ සටහනෙහි(High Energy Physics (HEP) program) කළමනාකාර මයිකල් සැලමන් කියන ආකාරයට ‘අඥාත ද්‍රව්‍ය නොමැතිව අපට ජීවත්වීමට නොහැකි වන්නට පුළුවන’.

විශ්වය එහි ඉතාමත් මූලික මට්ටමින් කි‍්‍රයාත්මක වන්නේ කෙසේද යන්න හොඳින් අවබෝධ කරගැනීමට විද්‍යාඥයන්ට උපකාරීවන අඥාත ද්‍රව්‍ය හා අනෙකුත් සංසිද්ධි සෙවීම පිණිස විද්‍යා කාර්යාලය පරිපූර්ණ වැඩසටහනක් සඳහා ආධාර සපයයි.

1e0657_scale

අඥාත ද්‍රව්‍යවල බලපෑම් අංශු මාත‍්‍ර

අඥාත ද්‍රව්‍ය ගැන අප යම් දෙයක් දන්නේ නම් එය ලැබී ඇත්තේ විශ්වය ආරම්භ වූ මහා පිපුරුම තරම් ඈත කාලයක පමණ සිට එම ද්‍රව්‍ය විශ්වය කෙරෙහි බලපෑම් කළ ආකාරයෙනි. සොයා දැන ගැනීමට අසීරු මායාකාරී සතෙකුගේ පා සටහන්වලින් මෙන්, මුළු විශ්වයම අඥාත ද්‍රව්‍ය පවතින බවට ඇති සලකුණුවලින් පිරී ඇතත් අපට තවම “සත්වයා” දැක ගත හැකි වී නැත.

මුලින්ම අඥාත ද්‍රව්‍ය සොයා ගනු ලැබුවේ 1933 දීය. ඒ ෆ්රිට්ස් ස්විකි නම් තාරකා විද්‍යාඥයා  කොමා තරුපොකුරු  මන්දාකිණි අධ්‍යයනය කරමින් සිටියදීය. එම තරු පොකුර ඒවායින් නිකුත් කළ යුතු තරමේ ආලෝකයට වඩා අඩු ආලෝකයක් විමෝචනය කරන බව ඔහුට පෙනී ගියේය. ඒවායේ ස්කන්ධය සැලකිල්ලට ගනිමින් ඇතැම් ගණනය කිරීම් කිහිපයක් සිදුකිරිමෙන් පසුව ඔහුට අවබෝධ වූයේ තරුපොකුරේ ස්කන්ධයෙන් වැඩි කොටසකින් කොහොමටවත් අලෝකය හා විද්‍යුත් චුම්භක විකිරණ විමෝචනය නොවන බවයි.

එහෙත් මේ සංසිද්ධිය එම තරු පොකුරට පමණක් සීමා නොවේ. විශ්වයෙහි පූර්ණ ස්කන්ධ ශක්තියෙන් දෘශ්‍යමාන පදාර්ථයන් සමන්විත වන්නේ සියයට පනක් පමණක් බව අද අපි දන්නෙමු. (ඇල්බට් අයින්ස්ටයින්ගේ සුප‍්‍රකට සමීකරණය වන  E=mc2 අපට කියා දෙන පරිදි පදාර්ථ හා ශක්තිය යන සංකල්ප නෛසර්ගිකව බැඳී ඇත. අඥාත ද්‍රව්‍ය සම්පූර්ණ ස්කන්ධ ශක්තියෙන් හතරෙන් එකක් පමණ වන අතර ඉතිරිය සමන්විත වන්නේ අඥාත  ශක්තියෙනි.

ෆ්රිට්ස් ස්විස්කි සිදු කළ  මුල් සොයා ගැනීමෙන් අනතුරුව විද්‍යාඥයන්ට තොරතුරු හෙළි කරන තවත් සලකුණු සොයාගැනීමට හැකි විය. මන්දාකිණිවල භ‍්‍රමණය ගැන 1970 ගණන්වලදී කරුණු සොයමින් සිටි තාරකා විද්‍යාඥ වේරා රුබින්ට වැටහී ගියේ දෘශ්‍ය පදාර්ථ පමණක් තිබුණේ නම් එම මන්දාකිණි ඒවා දැනට චලනය වන ආකාරයට ම චලනය නොවනු ඇති බවයි. අඥාත ද්‍රව්‍ය පවතින බවට ඇති වඩාත් ප‍්‍රබලතම සාක්ෂි සමහරක් සපයන්නේ මන්දාකිණි භ‍්‍රමණය සම්බන්ධ ප‍්‍රශ්නයට අදාළ ඇගේ සොයා ගැනීමය. එලෙසම, ආදි කාලීන විශ්වයේ වාර්තාවක් කාවැදී ඇති අන්තරීක්ෂ(කොස්මික්) පසුබිම් විකිරණ(cosmic background radiation) අඥාත ද්‍රව්‍යවල පැවැත්ම ප‍්‍රතිබිම්බ කරයි.

විද්‍යාඥයන් අදහස් කරන අන්දමට අඥාත ද්‍රව්‍ය සෑදීමට බොහෝ දුරට  ඉඩ ඇත්තේ මුළුමනින්ම නව්‍ය මූලික අංශුවකිනි. වර්තමානයේ දැනහැඳින තියන සියලූ අංශුවල සම්මත මොඩලයෙන් පිටස්තර මේවා අනෙකුත් අංශු සමගින් ප‍්‍රතික්‍රියා දක්වන්නේ දුර්වල ආකාරයකට පමණකි. එම නිසා එය සොයාගැනීම අසීරු වෙයි. අඥාත ද්‍රව්‍යයෙහි ගතිලක්ෂණ විස්තර කළ හැකි යයි න්‍යායාචාර්යවරුන් උපග‍්‍රහණය කරන ප‍්‍රධාන,  ප‍්‍රමුඛ අංශු දෙකක් ඇත. එනම් WIMPs සහ axions ය.

දුර්වලව ප්‍රතික‍්‍රියා කරන යෝධ අංශු හෙවත් WIMPs(Weakly Interacting Massive Particles) විදුලිය වශයෙන් උදාසීන අතර ප්‍රෝටෝනයකට(proton) වඩා 100 සිට 1000 ගුණයක් දැවැන්තය. Axions විදුලි ආරෝපණයකින් තොරවනු ඇති අතර අති සුවිශේෂී ලෙස සැහැල්ලූය. ඉලෙක්ට්‍රෝනයක ස්කන්ධයෙන් ටි‍්‍රලියනයකින් පංගුවක් තරමට පහළ මට්ටමක විය හැකියි.

අඥාත ද්‍රව්‍ය ලූහු බැඳ යාම

blog-dark-matter-102616-headliner

අඥාත ද්‍රව්‍ය ආලෝකය හෝ විද්‍යුත්චුම්භක විකිරණ විමෝචනය නොකරනවා පමණක් නොව ඒවා සමග ප‍්‍රතිචාර දැක්වීමක් පවා නැත. ඇත්ත වශයෙන්ම, සාමාන්‍ය පදාර්ථ සමග අඥාත ද්‍රව්‍ය ප‍්‍රතිචාර දක්වනු ඇතැයි විද්‍යාඥයන් විශ්වාස කරන එකම මාර්ගය වන්නේ ගුරුත්වය හරහායි. කිසිවකුත් නොදැනීම සාමාන්‍ය පදාර්ථ හරහා මිලියන ගණනන් අඥාත ද්‍රව්‍ය ගමන් කරන්නේ එහෙයිනි. මේවා යාන්තමින් හෝ දැක බලා ගැනීම පිණිස විද්‍යාඥයෝ ලොව ඉතාම විදග්ධ, සංකීර්ණ උපකරණ යොදා ගනිති. වසර දෙකක් තිස්සේ පැවැත් වූ විශාල භූගත, සෙනොන් සම්පරීක්ෂණ සහ ඍජු අනාවරණය හෙවත් The Large Underground Xenon Experiment and Direct Detection මින් එකකි.  මෙය අවසන් වූයේ 2016 මැයි මාසයේදිය. අඥාත ද්‍රව්‍ය ඍජුව සොයා ගැනීම පිණිස ගත් වඩාත් කැපී පෙනෙන ප‍්‍රයත්නයක් ලෙස එය දැක්විය හැකිය.

අඥාත ද්‍රව්‍ය අංශුවක් ඍජුවම සොයා ගැනීමට නම්  එය සාමාන්‍ය පදාර්ථයක (පරමානුවක හරය වන)  න්‍යෂ්ටියෙහි හැප්පිය යුතුය. එසේ හැප්පුනොත්  සොයාගත හැකි ශක්ති සුළු බිඳක් ජනනය වනු ඇත. එහෙත් එලෙස පදාර්ථ ඝට්ටනය වීමේ හැකියාව  බෙහෙවින් අඩුය.

මීට අමතරව වක‍්‍ර අනාවරණ අවධාණය යොමුකරන සම්පරීක්ෂණද ඇත. ඇල්පා චුම්භක වාර්ණාවලි මානය සහ වක‍්‍ර අනාවරණය(The Alpha Magnetic Spectrometer and Indirect Detection) එවැන්නකි. ඇතැම් න්‍යායාචාරීන් කියා සිටින්නේ එකිනෙකා හා ඝට්ටනය වන  අඥාත ද්‍රව්‍ය අංශු එකිනෙකා විනාශ කරමින් ‘සාමාන්‍ය’ අංශු දෙකක් හෝ වැඩි ගණන් නිපදවන බවයි.

blog-dark-matter-102616-2 සෛදාන්තිකව බලන විට ගැටෙන WIMPs පොසිට්‍රෝන(positrons) නිපද විය හැකියි. අන්තර් ජාතික අභ්‍යවකාශ මධ්‍යස්ථානයේ ඇති ඇල්පා චුම්භක වර්ණවලිමානය (Alpha Magnetic Spectrometer) අන්තරීක්ෂණ කිරණ, එමෙන්ම තාරකා මගින් ස්ඵෝටනය වන ඉහළ ශක්තියක් කරා ත්වරණය කෙරුණු පරමාණු කෙටස් හසු කර ගනී. සාමාන්‍යයෙන් පොසිට්‍රෝන නොතිබෙන ඉහළ ශක්ති වර්ණාවලියක පොසිට්‍රෝන ඉහළ සංඛ්‍යාවක් ඇල්පා චුම්භක වර්ණවලිමානය  මගින් සොයා ගනු ලැබුවොත් එය අඥාත ද්‍රව්‍ය ඇති බවට ලකුණක් විය හැකිය.

මේ වන තෙක් අත්හදා බැලීම්වලින් අඥාත ද්‍රව්‍ය තිබෙන බවට නිශ්චිත සලකූණක් නොමැත.  එහෙත් අත්හදා බැලීම් අසාර්ථකයි ඉන් නොකියැවේ. ගවේෂණ ක්ෂේත‍්‍රය තව පටු කිරීමට ඒවා සමත් නිසා අත්හදා බැලීම් සාර්ථක යයි කිව හැකිය. අඥාත ද්‍රව්‍ය සෙවීම කෙසේවත් අහවර නොමැත. සෑම දත්ත කුඩා කොටසක්ම සමගම අප මේ සෑම තැනකම ඇති එහෙත් සැඟව සිටින විශ්වයේ මේ අංශය පිළිබඳ අපේ අවබෝධයක් ලබාගැනීමට වඩාත් ළං වේ.

ඇමරිකා එක්සත් ජනපදයේ බලශක්ති දෙපාර්තමේන්තුවේ විද්‍යා කාර්යාලයේ http://science.energy.gov/news/featured-articles/2016/10-26  වෙබ් පිටුවේ The Search for Dark Matter නම් ලිපිය ඇසුරෙනි

ප්‍රතිචාරයක් ලබාදෙන්න

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

ඔබ අදහස් දක්වන්නේ ඔබේ WordPress.com ගිණුම හරහා ය. පිට වන්න / වෙනස් කරන්න )

Twitter picture

ඔබ අදහස් දක්වන්නේ ඔබේ Twitter ගිණුම හරහා ය. පිට වන්න / වෙනස් කරන්න )

Facebook photo

ඔබ අදහස් දක්වන්නේ ඔබේ Facebook ගිණුම හරහා ය. පිට වන්න / වෙනස් කරන්න )

Google+ photo

ඔබ අදහස් දක්වන්නේ ඔබේ Google+ ගිණුම හරහා ය. පිට වන්න / වෙනස් කරන්න )

Basic HTML is allowed. Your email address will not be published.

Subscribe to this comment feed via RSS

%d bloggers like this: