අභ්‍යවකාශය හරහා ගමන් කරන ග්‍රහකයක නිදර්ශනයක්. Mark Garlick/Science Photo Library via Getty Images 

සොයා නොගත්, අධි බැර මූලද්‍රව්‍ය(superheavy elements) සෞරග්‍රහ මණ්ඩලයේ ඇති ග්‍රහකවල අඩංගු විය හැකිය

කර්තෘ  Johann Rafelski   ඇරිසෝනා විශ්ව විද්‍යාලයේ භෞතික විද්‍යාව පිළිබඳ මහාචාර්ය

පරමාණුක න්‍යෂ්ටීන් දෙකක් ඒකාබද්ධ කිරීමට සහ නව, අධි බැර මූලද්රව්ය නිර්මාණය පිණිස, විශේෂ මෙවලම් භාවිතා කරන්නේ කෙසේදැයි එක්සත් ජනපදය, ජර්මනිය සහ රුසියාව යන රටවල විද්යාඥයින් විසින් පසුගිය දශක කිහිපය තුළ, සොයාගනු ලැබ ඇත.

ආවර්තිතා වගුවේ ඇති බරම මූලද්‍රව්‍යයේ ප්‍රෝටෝන 118ක් ඇත. :Licks-rocks/Wikimedia Commons, CC BY-SA

මෙම බැර්ර මූලද්‍රව්‍ය සාමාන්‍යයෙන් ස්ථායී නොවේ. වඩාත් බර මූලද්රව්යවල වැඩි ප්‍රෝටෝන නැතිනම්  න්‍යෂ්ටියේ ධන ආරෝපිත අංශ තිබේ; විද්‍යාඥයන් විසින් නිර්මාණය කරනු ලැබ ඇති සමහරක 118 දක්වා ඇත. එම ප්‍රමානයක ප්‍රෝටෝන තිබෙද්දී, පරමාණුක න්‍යෂ්ටියේ ඇති ප්‍රෝටෝන අතර ඇති විද්‍යුත් චුම්භක විකර්ෂක බලවේග න්‍යෂ්ටිය එකට තබා ගන්නා ආකර්ෂණීය න්‍යෂ්ටික බලය යටපත් කරයි. විද්යාඥයන් දිගු කලක් තිස්සේ පුරෝකථනය කර ඇත්තේ ප්‍රෝටෝන 164ක් පමණ ඇති මූලද්‍රව්‍ය සාපේක්ෂ වශයෙන් දීර්ඝ අර්ධ ජීව කාලයක්(half-life), හෝ ස්ථාවර වෙන්න පවා හැක යනුවෙනි. ඔවුන් මෙය හඳුන්වන්නේ “ස්ථාවරත්වයේ දූපත”(“island of stability”) යනුවෙනි. මෙහිදී, ආකර්ශනීය න්‍යෂ්ටික බලය ඕනෑම විද්‍යුත් චුම්භක විකර්ෂණයක් තුලනය කිරීමට තරම් ප්‍රබල වේ.

අධි බර මූලද්‍රව්‍ය කිරා මැන බැලිය හැකි පරීක්ෂණ ලෝරන්ස් බර්ක්ලි ජාතික රසායනාගාරයේ (Lawrence Berkeley National Laboratory) විද්‍යාඥයන් විසින් සකසනු ලැබ ඇත. Marilyn Chung, Lawrence Berkeley National Laboratory

පර්යේෂණාගාරයක දී බර මූලද්‍රව්‍ය සෑදීම අපහසු බැවින්, මා වැනි භෞතික විද්‍යාඥයන් සිටියේ මෙම මූලද්රව්ය කොයිබ ඇත්ද යි සොයමිනි, පෘථිවියෙන් ඔබ්බට පවා සෙවීම තීව්‍ර කරණ්U වස්, මෙම මූලද්‍රව්‍ය නිපදවිය හැක්කේ කුමන ආකාරයේ ස්වාභාවික ක්‍රියාවලීන්දැයි අප දැනගත යුතුය. ඒවාගේම, ස්කන්ධ ඝනත්වය වැනි ඒවායේ ඇති ගුණාංග මොනවාද යන්න ද අප දැනගත යුතුය.

ඝනත්වය ගණනය කිරීම

මුල සිටම, මගේ කණ්ඩායමට මෙම අධි බර මූලද්‍රව්‍යවල ස්කන්ධ ඝනත්වය සොයා ගැනීමට අවශ්‍ය විය. මෙම මූලද්‍රව්‍යවල පරමාණුක න්‍යෂ්ටීන් හැසිරෙන ආකාරය ගැන මෙම ගතිලක්ෂණයෙන් අපට වැඩි දුරටත් දැන ගත හැක. තවද ඒවායේ ඝනත්වය පිළිබඳ අදහසක් අපට ලැබුණු පසු, මෙම මූලද්‍රව්‍ය සැඟව පැවතිය හැක්කේ කොතැනද යන්න පිළිබඳව  වඩා හොඳ අවබෝධයක් අපට ලබා ගත හැකිය.

ස්කන්ධ ඝනත්වය සහ අනෙකුත් රසායනික ගුණ හඳුනා ගැනීම පිණිස මෙම මූලද්‍රව්‍යවලින්, මගේ පර්යේෂණ කණ්ඩායම මෙම එක් එක් බර මූලද්‍රව්‍යවල පරමාණුවක් තනි, ආරෝපිත වලාවක් ලෙස නිරූපණය කරන ආකෘතියක් භාවිතා කළේය. මෙම ආකෘතිය විශාල පරමාණු සඳහා,  විශේෂයෙන් දැලිස් ව්‍යුහයක තබා ඇති ලෝහ සඳහා හොඳින් ක්‍රියා කරයි,

අපි මුලින්ම  දන්නා ඝනත්වය සහිත පරමාණු වලට මෙම ආකෘතිය යොදා අන්තුරුව ඒවායේ රසායනික ගුණ ගණනය කළෙමු. එය ක්‍රියාත්මක වන බව අප දැනගත් පසු, ප්‍රෝටෝන 164ක් සහිත මූලද්‍රව්‍යවල ඝනත්වය සහ මෙම ස්ථායී දූපතේ අනෙකුත් මූලද්‍රව්‍යවල ඝනත්වය ගණනය කිරීමට අපි ආකෘතිය භාවිතා කළෙමු.

[න්‍යෂ්ටික භෞතික විද්‍යාවේදී , ස්ථායීතාවයේ දූපත යනු මෙම මූලද්‍රව්‍යවල දන්නා සමස්ථානිකවලට වඩා සැලකිය යුතු තරම් දිගු අර්ධ ආයු කාලයක් ඇති අධි බර මූලද්‍රව්‍යවල සමස්ථානික සමූහයකි. – සංස්කාරක]

අපගේ ගණනය කිරීම් මත පදනම්ව, පරමාණුක ක්‍රමාංක 164 ක් පමණ ඇති ස්ථායී ලෝහවල ඝනත්වය 36 සිට 68 ග්/ච්ම් අතර වනු ඇතැයි අපි අපේක්ෂා කරමු.(අවුන්ස 21 සිට 39 දක්වා3). කෙසේ වෙතත්, අපගේ ගණනය කිරීම්වලදී, අපි පරමාණුක න්යෂ්ටීන්ගේ ස්කන්ධය පිළිබඳ ගතානුගතික උපකල්පනයක් භාවිතා කළෙමු. සැබෑ පරාසය 40% දක්වා වැඩි වීමට ඉඩ ඇත.

ග්රහක සහ බැර මූලද්රව්ය

බොහෝ විද්යාඥයන්  විශ්වාස කරන්නේ, අපේ ග්රහලෝකයේ ග්රහක ගැටී මෙන් අන්තුරුව පෘථිවි පෘෂ්ඨය මත රත්තරන් සහ අනෙකුත් බැර ලෝහ තැන්පත් වූ බවයි.

මෙම අධි බර මූලද්‍රව්‍ය සම්බන්ධයෙන් ද එයම සිදු විය හැකි නමුත් අධි ස්කන්ධ ඝන බර මූලද්‍රව්‍ය පොළව තුළට කිඳා බැස ‘භූ තැටි යටපත් කිරීම’ යන ක්‍රියාවලිය මගින් පෘථිවි පෘෂ්ඨය ආසන්නයෙන් ඉවත් කරනු ලැබේ. පර්යේෂකයන්ට පෘථිවි පෘෂ්ඨයේ අධි බර මූලද්‍රව්‍ය සොයාගත නොහැකි වුවද,  මෙම ග්‍රහලෝකයට ඒවා ගෙන ආ ග්‍රහාක වැනි ග්‍රහකවල ඒවා තවමත් තිබිය හැකිය.

පෘථිවියේ ඇති වඩාත්ම ඝනත්වයෙන් යුත් මූලද්‍රව්‍යය වන osmium (22.59 g/cm3, 13.06 oz/in3) ඔස්මියම් (22.59 ග්/ච්ම්3, 13.06 ඔෂ්/ඉන්3) ස්කන්ධ ඝනත්වයට වඩා  සමහර ග‍්‍රහකවල ස්කන්ධ ඝනත්වය වැඩි බව විද්‍යාඥයන් ඇස්තමේන්තු කර ඇත

මෙම වස්තූන්ගෙන් විශාලතම වන්නේ ග්රහක වන්නේ Polyhymnia යන අන්වර්ථ නාමයෙන් ද හඳුන්වන 33(grahaka 33) වේ,  Polyhymnia  75.3 ග්/ච්ම් හි ගණනය කළ ඝනත්වය ඇත3 (අවුන්ස 43.5/අඟල්3) නමුත් ඈත පිහිටි ග්‍රහකවල ස්කන්ධය සහ පරිමාව මැනීම තරමක් අපහසු බැවින් මෙම ඝනත්වය එතරම් නිවැරදි නොවිය හැක.

[යටපත් කිරීම යනු භූ තටි සම්බන්ධ සැලකිය යුතු භූ විද්‍යාත්මක ක්‍රියාවලියකි. අභිසාරී මායිම්වල දී,  නිෂ්පාදිතය, යටපත් කිරීම යනු මහාද්වීපික හෝ වෙනත් සාගර තැටියක් හමු වන පෘථිවි ප්‍රාවරණය තුළට සාගර තැඉ චලනය වීමයි. යටපත් වීම සිදුවන ප්‍රදේශය යටපත්කිරීමෙ කලාප(සුබ්ඩුච්ටිඔන් ෂොනෙස්) ලෙස හැඳින්වේ — Wikipidia]

Polyhymnia අභ්‍යවකාශයේ ඇති එකම ඝන ග්‍රහකය නොවේ. ඇත්ත වශයෙන්ම, මෙම අධි බර මූලද්‍රව්‍ය අඩංගු විය හැකි ග්‍රහක ඇතුළුව අධි බර වස්තූන්ගේ  පන්තියක්ම හෙවත් පෙළක්ම ඇත. මෙම වස්තූන් පෙළ සඳහා, Compact Ultradense Objects හෝ CUDOs (සංයුක්ත අධි ගන වස්තු) යන  නම කලකට පෙර මම හඳුන්වා දුන්නෙමි.  .

පසුගිය මාසයේදී European Physical Journal Plus සඟරාවෙහි ප්‍රකාශයට පත් කරන ලද අධ්‍යයනයක, මගේ කණ්ඩායම යෝජනා කළේ සෞරග්‍රහ මණ්ඩලයේ කක්ෂගත වන සමහර CUDOs හී මේවායින් ඝන, බර මූලද්රව්ය ඔවුන්ගේ හරය තුළ තවමත් අඩංගු විය හැකි බවයි.  ඒවායේ මතුපිට කාලයත් සමඟ සාමාන්‍ය ද්‍රව්‍ය එකතු වීම හේතුවෙන්,  දුරස්ථ නිරීක්ෂකයෙකුට,  ඒවා සාමාන්‍ය ලෙස පෙනෙනු ඇත.

ඉතින් බර මූලද්රව්ය නිෂ්පාදනය කරනු ලබන්නේ කොහොම ද? ද්විත්ව තරු ඒකාබද්ධ කිරීම්(double star mergers) වැනි, සමහර ආන්තික තාරකා විද්‍යාත්මක සිදුවීම්, ස්ථායී අධි බර මූලද්‍රව්‍ය නිපදවීමට තරම් උණුසුම් හා ඝන විය හැක.

මෙම සිදුවීම් වලදී නිර්මාණය කරන ලද  සමහර අධි බර ද්‍රව්‍ය ග්‍රහක මත පැවතිය හැකිය. වසර බිලියන ගණනක් තිස්සේසෞරග්‍රහ මණ්ඩලය වටා පරිභ්‍රමණය වන මෙම ග්‍රහක තුළ එම අධි බර ද්‍රව්‍යවලට රැඳී සිටිය හැකිය.

අනාගතය දෙස බලමින්

යුරොපීය අභ්‍යවකාශ ඒජන්සියේ ඝෛඅ මෙහෙයුම(Gaia mission) අහසේ ඇති සෑම දෙයකම වඩාත් විශාලතම, වඩාත්ම නිරවද්‍ය ත්‍රිමාන සිතියමක් නිර්මාණය කිරීම අරමුණු කරයි. ග්‍රහකවල චලිතය අධ්‍යයනය කරන්න සහ අසාමාන්‍ය ලෙස විශාල ඝනත්වයක් තිබිය හැකි ඒවා මොනවාදැයි සොයා බලන්න පර්යේෂකයන්ට මෙම අතිශය නිවැරදි ප්රතිඵල භාවිතා කළ හැකිය

ග‍්‍රහක මතුපිටින් ද්‍රව්‍ය එක්රැස් කර, ඒවා නැවත පෘථිවිය මත දී විශ්ලේෂණය කිරීමට අභ්‍යවකාශ මෙහෙයුම් සිදු කෙරේ. නාසා ආයාතනය සහ  ජපාන රාජ්‍ය අභ්‍යවකාශ ඒජන්සිය(Japanese state space agency JAXA) පෘථිවිය ආසන්නයේ අඩු ඝනත්ව ග්‍රහක සාර්ථක ලෙස ඉලක්ක කර ඇත. පසුගිය මාසය තරම් මෑතක, NASA හි OSIRIS-REx මෙහෙයුම මගින් නැවත සාම්පලයක් ගෙන එන ලදී. නියැදි විශ්ලේෂණය පවතින්නේ ආරම්භක අවස්ථාවක නමුත්, වසර බිලියන ගණනක් තිස්සේ එකතු වූ අධි බර මූලද්‍රව්‍ය අඩංගු දූවිලි එහි(එම නියැදි) තැන්පත් වී තිබීමට කුඩා අවස්ථාවක් තිබෙන්නට පුළුවන.

Psyche අභ්‍යවකාශ යානය පෘථිවියෙන් පිටත්ව ගොස් ඇත. එය, ග්‍රහකයට සමීප වීම පිණිස අඟහරුගේ ගුරුත්වාකර්ෂණ ක්ෂේත්‍රය භාවිතා කරයි. ඉන්පසු එය ග්‍රහකය වටා කක්ෂගත වී දත්ත රැස්කරනු ඇත. NASA/JPL-Caltech\

පෘථිවියට නැවත ගෙන එනු ලබන එක් ස්කන්ධ ඝන(mass-dense) දූවිලි හා පාෂාණ සාම්පලයක් වුව ප්රමාණවත් වනු ඇත. නාසා හි Psyche මෙහෙයුම, පසුගිය මාසයේදී දියත් කරන ලද අතර,  අධි බර මූලද්‍රව්‍ය රඳවා ගැනීමේ වැඩි අවස්ථාවක් සහිත ලෝහ බහුල ග්රහකයක් වෙත පියාසර කර නියැදි එකතු කරනු ඇත. මෙවැනි තවත් ග්‍රහක මෙහෙයුම් මගින් සෞරග්‍රහ මණ්ඩලයේ කක්ෂගත වන ග්‍රහකවල ගුණාග වඩාත් හොඳින් අවබෝධ කර ගැනීමට විද්‍යාඥයින්ට උපකාර වනු ඇත.

ග්‍රහක ගැන වැඩි විස්තර දැනගැනීම සහ අධි බර මූලද්‍රව්‍යවල විභව මූලාශ්‍ර ගවේෂණය කිරීම විද්‍යාඥයින්ට විශ්වය සෑදෙන පදාර්ථය සංලක්ෂිත කිරීමට සහ සෞරග්‍රහ මණ්ඩලයේ වස්තූන් හටගත් ආකාරය වඩා හොඳින් අවබෝධ කර ගැනීම පිණිස සියවස් ගණනාවක් පුරාවට සිදු කෙරෙන ගවේෂණය දිගටම කරගෙන යාමට උපකාර වනු ඇත.

The Conversation (October 27th, 2023) හී පලවන Asteroids in the solar system could contain undiscovered, superheavy elements යන ලිපිය ඇසුරෙනි