இங்கிலாந்து நாட்டில் உள்ள நாட்டிங்ஹாம் (Nottingham) பல்கலைக்கழகத்தில் ஒரு அறையின் கதவில் “கருந்துளை ஆய்வுக்கூடம்” என்று எளிமையாக எழுதப்பட்டிருப்பதை காணலாம். அந்த அறையின் உள்ளே பெரிய உயர் தொழில்நுட்ப தொட்டியில் அண்டவெளி உண்மை நிகழ்வுகளை ஆளும் இயற்பியலின் கோட்பாடுகளை கன நேரம் பார்க்கும் வாய்ப்பை உருவாக்கும் முயற்சியில் விஞ்ஞானிகள் ஈடுபட்டுள்ளனர்.

இந்த ஆய்வுக்கூடம் பிரபஞ்சத்தின் அபூர்வமான அணுக முடியாத ஒரு சில சூழல்களுக்கும் பூமியில் திரவங்கள் பற்றிய கணிதவியல் விளக்கங்களுக்கும் இடையில் இருக்கும் விசித்திரமான, இணையான தொடர்பை நிரூபித்த, ஒப்புமை ஈர்ப்பு துறையில் புகழ்பெற்ற ஆய்வாளர் பேராசிரியர் சில்க் வொயின்ஃபெர்ட்னரால் (Prof Silke Weinfurtner) நடத்தப்படுகிறது.

“கருந்துளைகள் என்று கேட்டவுடன் அவை புதிரானவை என்ற சிந்தனை பலருக்கும் உள்ளது. கருந்துளைகளைச் சுற்றி நடக்கும் நிகழ்வுகள் பலவும் இன்றும் மனிதர்களால் புரிந்து கொள்ள முடியாத புதிர்களாகவே உள்ளன. அவற்றில் பலவும் வித்தியாசமானவை, விசித்திரமானவை, வினோதமானவை” என்று வொயின்ஃபெர்ட்னர் கூறுகிறார்.ஹாக்கிங் கதிரியக்கம்

முதல் அண்டவெளி கோட்பாட்டை உருவாக்கிய புகழ்பெற்ற வானியலாளர் ஹாக்கிங் அவர்களின் பெயரால் வழங்கப்படும் ஹாக்கிங் கதிரியக்கம் (Hawking radiation) பற்றி முன்பு இந்த ஆய்வுக்குழுவினர் இதே போன்ற தொட்டி அமைப்பை அமைத்து ஆராய்ந்தனர். ஹாக்கிங் கதிரியக்கம் என்பது கருந்துளைகள் மின்காந்தக் கதிர்களை வெளியிட்டு மறைந்து போகும் செயல்முறையைக் குறிக்கிறது.

முந்தைய ஆய்வில் பயன்படுத்தப்பட்டதை விட ஆய்வுக் குழுவினர் இப்போது நவீன தொழில்நுட்பத்துடன் கூடிய தூண்டு கருவியை (stimulator) பயன்படுத்தினர். இது கருந்துளைகளின் நடத்தை பற்றி விரிவாக அறிய உதவும் என்று நம்பப்படுகிறது. “ஆய்வின் முடிவில் கிடைக்கும் விடைகள் மிக அழகான அடிப்படை முக்கியத்துவம் வாய்ந்தவையாக இருக்கும்” என்று ஆய்வுக் குழுவினர் கூறுகின்றனர்.

கருந்துளைகள் நிரந்தரமாக கதிர்களை உமிழ்கின்றனவா அல்லது முடிவில்லாத காலத்துக்கு அவை நிலையாக செயல்படுகின்றனவா போன்ற புதிர்களுக்கு இதன் மூலம் விடை கிடைக்கும் என்று கருதப்படுகிறது. கணிதவியலின் கருத்துப்படி, விவரிக்க கடினமான விண்வெளி காலவெளி வளைவில் (curving of space time) ஒரு ப்ளாக் துவாரத்தில் இருந்து திரவ ஓட்டத்தின் பிரதிபலிப்பு (flow of fluid down a plughole mimics) கருந்துளையின் அதி தீவிர காந்தப்புலத்தால் ஏற்படும் விளைவு பற்றி ஆராய்வதே இந்த ஆய்வின் முதண்மை நோக்கம்.

இயற்பியலின் மிகப்பெரிய கேள்வி

“கணிதவியலின் சில இணை மாதிரிகளே பிரபஞ்சம் முழுவதும் காணப்படும் இயற்பியல். கணிதவியல் கோட்பாடுகள் ஒன்றாக இருக்கும்போது இயற்பியலும் அது போலவே இருக்கும். ஒப்புமை ஆய்வுகள் என்பவை இயற்கையின் வரம். இதன் மூலம் ஈர்ப்பு புலங்களும் க்வாண்ட்டம் புலங்களும் ஒன்றுடன் ஒன்று தொடர்பு கொள்ளும்போது நிகழ்பவற்றை ஆராய முடியும். இதுவே கடந்த நூற்றாண்டில் இயற்பியலின் மிகப்பெரிய வினாவாக இருந்தது.

இந்த இரண்டு கோட்பாடுகளும் தனித்தனியாக செயல்படும் ஆற்றல் உடையவை. நம்மைச் சுற்றி நடப்பதைப் புரிந்து கொள்ள இது நமக்கு உதவும். பூமியில் பெரிய அளவில் காந்தப்புலங்கள் ஆதிக்கம் செலுத்துகின்றன. அணு அளவுகளில் க்வாண்ட்டம் கோட்பாடுகள் ஆதிக்கம் செலுத்துகின்றன. ஆனால் கருந்துளையில் மிகப் பெரிய நிறை ஒரு சிறிய இடத்தில் நெரிசலாக அமைவதால் கருந்துளைகளின் உலகங்கள் ஒன்றுடன் ஒன்று மோதிக் கொள்கின்றன. இந்த இரண்டு கோட்பாடுகளையும் ஒன்றிணைக்கும் கோட்பாடுகள் இது வரை கண்டுபிடிக்கப்படவில்லை” என்று வொயின்ஃபெர்ட்னர் கூறுகிறார்.

சூப்பர் திரவமாக ஹீலியம் இந்த ஆய்வில் பயன்படுத்தப்பட்டது. ஆய்வில் சூப்பர் ஹீலியம் திரவம் உள்ள ஒரு மணி ஜாடியில் உள்ள ஒரு சிறிய சுழல் கருவி கருந்துளையை பிரதிநிதித்துவப் படுத்துவதாக அமைந்தது. இந்த திரவம் மைனஸ் 271 செல்சியர்ஸ் வெப்பநிலைக்கு குளிர்விக்கப்பட்டது. இந்த வெப்பநிலையில் ஹீலியம் க்வாண்ட்டம் விளைவை வெளிப்படுத்துகிறது.

நீர் தொடர்ந்து ஒரே வேகத்தில் சுழலக் கூடியது. ஆனால் ஹீலியம் சில குறிப்பிட்ட மதிப்புகளில் மட்டுமே சுழலும் தன்மை உடையது. ஹீலியத்தில் ஏற்பட்ட சிறிய சலனங்கள் லேசர் மற்றும் உயர் தர புகைப்படக்கருவியின் உதவியுடன் நானோ மீட்டர் அளவிற்கு துல்லியமாக அளக்கப்பட்டது. விண்வெளியில் உருவாகும் சூப்பர் கதிரியக்கம் பற்றி ஆராயவும் விஞ்ஞானிகள் இதே அமைப்பைப் பயன்படுத்த முடிவு செய்துள்ளனர்.

பூமியின் வரலாற்றை அறிய உதவுமா?

இதன் மூலம் கருந்துளையில் இருந்து ஆற்றல் உறிஞ்சி எடுக்கப்படுவது, அது சுழலும் வேகம் மெதுவாகக் குறைவது பற்றி அறிய முடியும். சூப்பர் கதிரியக்கம் எனப்படும் இந்நிகழ்வு கோட்பாட்டு ரீதியாக விளக்கப்பட்டுள்ளது என்றாலும் உற்றுநோக்கி இது குறித்து இன்னும் நேரடியாக அறியப்படவில்லை. ஈர்ப்பு அலைகள் பற்றிய கணிப்புகளுக்கும் இந்த தூண்டுக் கருவி உதவும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.

ஒன்றிணையும் கருந்துளைகளின் சமிஞ்ஞைகள் பிரபஞ்சம் முழுவதும் பரவுவதை லீகோ ஈர்ப்பு அலை கருவியின் (LIGO gravitational wave detector) மூலம் கண்டறியலாம். இந்த ஆய்வுத் திட்டத்திற்கு ஐந்து மில்லியன் பவுண்டு நிதியுதவி வழங்கப்பட்டுள்ளது. பெருவெடிப்பு (Bigbang) மற்றும் கருந்துளைகள் பற்றியும் அதன் மூலம் சூரிய குடும்ப வரலாறு, பூமியின் தோற்றம் பற்றியும் மேலும் பல புதிய விவரங்கள் கிடைக்கும் என்று விஞ்ஞானிகள் நம்புகின்றனர்.

மேற்கோள்கள்: https://www.theguardian.com/science/2023/jul/14/black-holes-bathtubs-vortex-simulating-nottingham-university?

&

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Hawking_radiation.

- சிதம்பரம் இரவிச்சந்திரன்