ഇരുപതാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ തുടക്കം മുതലാണ് ദ്രവ്യകണങ്ങളെ കണ്ടുപിടിക്കാനുള്ള പ്രവര്‍ത്തനങ്ങള്‍ ഗൗരവമായി തുടങ്ങിയത്. 1928-ല്‍ ഏണസ്റ്റ് റഥര്‍ഫോര്‍ഡിന്റെ ശിഷ്യനായ ഹാന്‍സ് ഗീഗര്‍, ഹാര്‍ത്തിയര്‍ മുള്ളറുമായി ചേര്‍ന്ന് ആദ്യത്തെ കണികാഡിറ്റക്ടര്‍ നിര്‍മ്മിച്ചു. ഇതാണ് ഇപ്പോഴും പ്രചാരത്തിലുള്ള ഗീഗര്‍-മുള്ളര്‍ കൗണ്ടര്‍. കണികകളുടെ ദ്രവ്യമാനം, ചാര്‍ജ്, ആക്കം (momentum) എന്നിവ കണിശമായി അളക്കാന്‍ കഴിവുള്ള സങ്കീര്‍ണവും ക്ഷമതയേറിയതുമായ ഡിറ്റക്ടറുകള്‍ ഇപ്പോള്‍ നിലവിലുണ്ട്.
കണികകളെ ഉയര്‍ന്ന വേഗതയിലും ത്വരണത്തിലും ലക്ഷ്യത്തിലേക്കയയ്ക്കാന്‍ കഴിയുന്ന രേഖീയ ത്വരിത്രങ്ങള്‍ (linear accelerator) 1924 ല്‍ തന്നെ കണ്ടുപിടിച്ചിരുന്നു. പ്രധാനമായും ഇലക്‌ട്രോണുകളെയും ആല്‍ഫാകണങ്ങളെയും വേഗത കൂട്ടി ഗതികോര്‍ജം വര്‍ധിപ്പിച്ച് വലിയ തന്മാത്രകളെ ഇടിക്കാനായിരുന്നു ഇത് ഉപയോഗപ്പെടുത്തിയത്. കൃത്രിമ റേഡിയോ ആക്ടിവത സൃഷ്ടിക്കലും ഇടികൊള്ളുന്ന തന്മാത്രയോ ആറ്റങ്ങളോ പിളര്‍ന്ന് പുറത്തുവരുന്ന കണങ്ങളെ പഠിക്കലുമായിരുന്നു ലക്ഷ്യം. ഇത്തരം കണങ്ങളെ ക്ലൗഡ് ചേംബറോ ബബ്ള്‍ ചേംബറോ ഉപയോഗിച്ച് ഫോട്ടോ എടുത്ത് പഠനവിധേയമാക്കാം. അങ്ങനെ കണികാഭൗതികത്തെ മുന്നോട്ടുപോകാന്‍ സഹായിച്ച രണ്ട് പ്രധാന ഉപകരണങ്ങളായിരുന്നു രേഖീയ ത്വരിത്രങ്ങളും ക്ലൗഡ്/ ബബ്ള്‍ ചേംബറുകളും.
രേഖീയത്വരിത്രത്തില്‍ നിന്ന് പുരോഗമിച്ച് പിന്നീട് ബിവാട്രോണും സൈക്ലൊട്രോണും അത് മാറി സിംക്രൊടോണും നിലവില്‍ വന്നു. സിംക്രൊട്രോണിന്റെ ഭീമനായ പിന്‍ഗാമിയാണ് ലാര്‍ജ് ഹാഡ്രോണ്‍ കൊളൈഡര്‍ - എല്‍.എച്ച്.സി.

 

സേണും എല്‍.എച്ച്.സി. യും


ഫ്രാന്‍സിന്റെയും സ്വിറ്റ്‌സര്‍ലന്റിന്റെയും അതിര്‍ത്തിയില്‍ ജനീവക്കടുത്ത് 1954-ലാണ് സേണ്‍ (CERN) സ്ഥാപിച്ചത്. യൂറോപ്യന്‍ കൗണ്‍സില്‍ ഫോര്‍ ന്യൂക്ലിയര്‍ റിസര്‍ച്ച് എന്നതിന്റെ ഫ്രഞ്ച്
ചുരുക്കപ്പേരാണ് സേണ്‍. അവിടെയാണ് പ്രശസ്തമായ ഹിഗ്‌സ്-ബോസോണ്‍ കണ്ടുപിടിച്ചത്.
ഇപ്പോള്‍ ലോകപ്രശസ്തമായ എല്‍.എച്ച്.സി. യും (Large Hadron Collider) വളരെയധികം ഡിറ്റക്ടറുകളും ചേര്‍ന്ന വലിയൊരു ഗവേഷണശാലയാണ് സേണ്‍.
ലോകത്തിലെ എറ്റവും വലുതും ഏറ്റവും ശക്തിയേറിയതുമായ കണികാത്വരിത്രം (particle accelerator) ആണ് എല്‍.എച്ച്.സി. ഭൂമിക്കടിയില്‍ (175 മീറ്ററോളം താഴെ) 27 കി.മീ. നീളത്തിലുള്ള ഒരു വൃത്താകാര ടണലിലാണ് എല്‍.എച്ച്.സി. സ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്നത്. രണ്ട് ട്യൂബുകളുണ്ട് ഇതില്‍. ട്യൂബുകള്‍ക്കു ചുറ്റും അതിചാലക ലോഹച്ചുരുളുകളില്‍ക്കൂടി വൈദ്യുതി കടത്തിവിട്ട് ഉണ്ടാക്കിയ വളരെ ശക്തിയേറിയ കാന്തങ്ങളുണ്ട്. ട്യൂബുകള്‍ പരിപൂര്‍ണമായും ശൂന്യമാണ്. അതിചാലകങ്ങളുടെ ക്ഷമത വര്‍ധിപ്പിക്കാനായി ഇതൊക്കെ -271.30*C (1.7 K)ല്‍ തണുപ്പിച്ച് വെച്ചിരിക്കുകയാണ്.
പല വിലിപ്പത്തിലും ശക്തിയിലുമുള്ള കാന്തങ്ങളും വിവിധ ആവൃത്തിയില്‍ പ്രവര്‍ത്തിപ്പിക്കാവുന്ന റേഡിയോ അനുനാദകങ്ങളും (radio resonators) ഉപയോഗിച്ചാണ് കണങ്ങളെ പ്രകാശവേഗത്തോട് വളരെ അടുത്ത വേഗതയില്‍ ത്വരണം ചെയ്യിക്കുന്നത്. പ്രധാനമായും പ്രോട്ടോണിനെയും ഈയത്തിന്റെ (lead) അയോണുകളെയുമാണ് ഇപ്പോള്‍ എല്‍.എച്ച്.സി.ല്‍ പഠന വിധേയമാക്കുന്നത്.

എല്‍.എച്ച്.സി. കണങ്ങളെ ത്വരണം ചെയ്യുന്നതെങ്ങനെ?
ഒരു ഫ്‌ളാസ്‌കില്‍ ഉള്ള ഹൈഡ്രജന്‍ വാതകത്തിലെ ആറ്റങ്ങളില്‍ നിന്നും ഇലക്‌ട്രോണുകളെ വൈദ്യുതമണ്ഡലം ഉപയോഗിച്ച് പറിച്ചുമാറ്റുന്നു. സ്വതന്ത്രരായ പ്രോട്ടോണുകളെ റേഡിയോ കമ്പനങ്ങള്‍ ഉപയോഗിച്ച് കൂട്ടം കൂട്ടമായി മാറ്റി ത്വരിത്രത്തിലെ ട്യൂബുകളിലേക്കയക്കുന്നു. (പ്രോട്ടോണിന്റെ തുടര്‍ച്ചയായ പ്രവാഹമല്ല നടക്കുന്നത്). റേഡിയോ അനുനാദകങ്ങളിലൂടെ കടത്തിവിട്ട് ഇവയുടെ ഗതികോര്‍ജം വളരെ അധികം കൂട്ടുന്നു. അതിചാലക കൃത്രിമകാന്തങ്ങള്‍ വേഗത കൂട്ടാന്‍ സഹായിക്കുന്നു. എല്‍.എച്ച്.സി. വൃത്താകൃതിയിലാണല്ലോ? അതിനാല്‍ കണികാബീമുകളെ വളയ്ക്കാനായി 15 മീറ്റര്‍ നീളമുള്ള 1232 അതിചാലക കാന്തങ്ങളും ബീമിനെ ഫോക്കസ് ചെയ്യാനായി 5 മുതല്‍ 7 മീറ്റര്‍ വരെ നീളമുള്ള 392 കാന്തങ്ങളും ഉണ്ട്. കണികാബീമുകള്‍, രണ്ടു ട്യൂബുകളിലായി എതിര്‍ദിശയിലാണ് ത്വരണം ചെയ്യുക. നാലിടത്ത് ഇവയെ കണികാഡിറ്റക്ടറുകളില്‍ വെച്ച് കൂട്ടിയിടിപ്പിക്കാനുള്ള സംവിധാനങ്ങളുമുണ്ട്.

കണികാഡിറ്റക്ടറുകള്‍
രണ്ട് കാന്തികബീമുകള്‍ തമ്മില്‍ കൂട്ടിയിടിക്കുമ്പോള്‍ പലതരം കണങ്ങളാവും പുറത്തേക്ക് തെറിക്കുക. ഇവയെ കണ്ടുപിടിക്കാന്‍ കണികാഡിറ്റക്ടറുകള്‍ ഉണ്ട്. ദ്രവ്യമാനം കുറഞ്ഞ കണികകള്‍ കാന്തികമണ്ഡലത്തിന് വിധേയമായി വക്രപാത സ്വീകരിക്കും. ദ്രവ്യമാനം കൂടിയവ നേര്‍രേഖയില്‍ ചേംബറിന് പുറത്തേക്ക് പോകും. അവയെ കണ്ടുപിടിക്കാന്‍ (detect) പല പാളികളിലായി ഉപകരണങ്ങള്‍ ഉണ്ട്. അവയുടെ പാതകള്‍ കണ്ടുപിടിക്കാന്‍ ട്രാക്കിംഗ് ഉപകരണങ്ങള്‍, ഊര്‍ജം അളക്കാന്‍ കലോറി മീറ്ററുകള്‍ തുടങ്ങി പല ഉപകരണങ്ങളും കണികാഡിറ്റക്ടറിന്റെ ഭാഗമാണ്. എല്‍.എച്ച്.സി.യില്‍ ഇപ്പോള്‍ നാല് പ്രധാന കണികാ ഡിറ്റക്ടറുകളാണ് ഉള്ളത്. ഹിഗ്‌സ് ബോസോണിന്റെയും ശ്യാമദ്രവ്യത്തിന്റെ (black matter)യും ഗവേഷണങ്ങള്‍ക്ക് ഉപയോഗിക്കുന്ന അറ്റ്‌ലസ് (ATLAS), ക്വാര്‍ക്ക്, ഗ്ലൂഓണ്‍ എന്നിവയുടെ പഠനത്തിനായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ആലീസ് (ALICE), മറ്റ് പല കണങ്ങളുടെയും പഠനങ്ങള്‍ക്കുപയോഗിക്കുന്ന സി.എം.എസ് (CMS-Compact Muon Solenoid), ലാര്‍ജ് ഹാഡ്രോണ്‍ കൊളൈഡര്‍ ബ്യൂട്ടി (LHCb) എന്നിവയാണവ.
പത്തായിരത്തിലധികം ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ സേണില്‍ പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നു. പ്രപഞ്ചത്തിലെ ദ്രവ്യത്തിന്റെയും ബലത്തിന്റെയും അവ തമ്മിലുള്ള ബന്ധത്തിന്റെയും രഹസ്യങ്ങളിലേക്ക് വെളിച്ചം വീശാനാണ് അവര്‍ ശ്രമിക്കുന്നത്. ഇപ്പോള്‍ വിശ്വവിഖ്യാതമായ ഹിഗ്‌സ്-ബോസോണ്‍ കണ്ടുപിടിച്ചതും സേണ്‍-എല്‍.എച്ച്.സി.ല്‍ തന്നെ.

ഹിഗ്‌സ് ബോസോണ്‍
പ്രകൃതിയില്‍ നാല് ബലങ്ങളാണ് ഉള്ളത്. ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ ബലം, വൈദ്യുത കാന്തിക ബലം, ആറ്റത്തിനുള്ളില്‍ പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന പ്രബലവും ദുര്‍ബലവുമായ ഓരോ ബലങ്ങളും. ഇതില്‍ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണം ഒഴികെയുള്ള മൂന്നു ബലങ്ങള്‍ ബലം വഹിക്കുന്ന കണങ്ങളുടെ വിനിമയത്തിലൂടെയാണ് പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നത്. ഈ ബലത്തിന്റെ കണികകളെയാണ് ബോസോണുകള്‍ എന്നുപറയുന്നത്. പ്രകാശത്തിന്റെ കണമാണ് ഫോട്ടോണ്‍. പ്രബല ന്യൂക്ലിയര്‍ ബലത്തിന്റെ കണമാണ് ഗ്ലൂഓണ്‍.
ദുര്‍ബല ന്യൂക്ലിയര്‍ ബലത്തിന്റെ കണങ്ങളാണ് ണഉം ദഉം. ഫോട്ടോണ്‍, ഗ്ലൂഓണ്‍, ണ,ദ എല്ലാം ബോസോണുകളാണ്.
നാല് ബലങ്ങളെയും ഒന്നിപ്പിക്കാന്‍ ശ്രമിക്കുന്ന സിദ്ധാന്തമാണ് 'യൂനിഫൈഡ് ഫീല്‍ഡ് തിയറി' (unified field theory). ഇതിന്റെ സമവാക്യങ്ങളുടെ നിര്‍ധാരണം ഫോട്ടോണുകള്‍ക്കും W,Z കണങ്ങള്‍ക്കും ദ്രവ്യമാനം ഇല്ലെന്നാണ് കാണിക്കുന്നത്. ഫോട്ടോണിന് ദ്രവ്യമാനം ഇല്ലെന്ന് നമുക്കറിയാം. പക്ഷെ ണ,ദ എന്നിവയുടെ ദ്രവ്യമാനം പ്രോട്ടോണിന്റെതിനേക്കാള്‍ 100 ഇരട്ടിയോളം വരുമെന്ന് കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്. ഈ പ്രശ്‌നത്തെ മറികടക്കാന്‍ റോബര്‍ട്ട് ബ്രൗട്ട്, ഫ്രാങ്കോ എന്‍ഗ്ലര്‍ട്ട്, പീറ്റര്‍ ഹിഗ്‌സ് എന്നിവര്‍ ഒരു പുതിയ നിര്‍ദേശം വെച്ചു. പ്രപഞ്ചമാകെ കാണാന്‍ കഴിയാത്ത ഹിഗ്‌സ് ഫീല്‍ഡ് നിറഞ്ഞിരിക്കുകയാണെന്നും W,Z എന്നീ ബോസോണുകള്‍ ഹിഗ്‌സ് ഫീല്‍ഡുമായി പ്രവര്‍ത്തിക്കുമ്പോള്‍ അവയ്ക്ക് ദ്രവ്യമാനം കൈവരുന്നുവെന്നുമാണ് അവര്‍ സിദ്ധാന്തിച്ചത്.
മഹാവിസ്‌ഫോടനത്തിന് ശേഷം പ്രപഞ്ചം തണുത്തപ്പോള്‍ ഹിഗ്‌സ് ഫീല്‍ഡ് പ്രപഞ്ചമാകെ നിറഞ്ഞു. അതുമായി പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന കണങ്ങള്‍ക്കെല്ലാം ദ്രവ്യമാനം കിട്ടി. പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിക്കാത്ത ഫോട്ടോണുകള്‍ക്ക് ദ്രവ്യമാനമില്ല. കണങ്ങളുടെ പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനം കൂടുംതോറും അവയുടെ ദ്രവ്യമാനം കൂടും. എല്ലാ അടിസ്ഥാനബലങ്ങളെയും പോലെ ഹിഗ്‌സ് ഫീല്‍ഡിനും ഒരു അനുബന്ധ കണമുണ്ട്. അതാണ് ഹിഗ്‌സ് ബോസോണ്‍.

'ദൈവകണം' എന്ന പേരിന്റെ പിന്നില്‍...
ഹിഗ്‌സ് ബോസോണിനെ ഇപ്പോള്‍ പലരും ദൈവകണം എന്നുവിളിക്കാറുണ്ട്. ഈ പേരിട്ടത് ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ അല്ലെന്ന് പലര്‍ക്കും അറിയില്ല. അപ്പോള്‍ പിന്നെ എങ്ങനെ ഈ പേര്‍ വന്നു?
അമേരിക്കയിലെ ഫെര്‍മി ലബോറട്ടറിയുടെ മുന്‍ ഡയരക്ടര്‍ ലിയോണ്‍ എം ലീഡര്‍മാനും ഡിക്ക് തെരേസിയും ചേര്‍ന്നെഴുതിയ പുസ്തകത്തിന്റെ പേരാണ് ദൈവകണം: ഉത്തരം പ്രപഞ്ചമാണ് എന്നാണെങ്കില്‍, ചോദ്യം എന്താണ്? ഈ പുസ്തകത്തിന് ലീഡര്‍മാന്‍ ആദ്യം കൊടുത്ത പേര്, 'തുലഞ്ഞ കണം: ഉത്തരം പ്രപഞ്ചമാണ് എന്നാണെങ്കില്‍, ചോദ്യം എന്താണ്?' (The Goddamn Particle: If the Universe Is the Answer, What Is the Question?) എന്നായിരുന്നു.
എന്നാല്‍ ഈ പേര് കുഴപ്പങ്ങള്‍ വിളിച്ചുവരുത്തുമെന്ന് പുസ്തകത്തിന്റെ പ്രസാധകര്‍ ശഠിച്ചതിനാല്‍ 'ഗോഡ്ഡാം' (ഒരു ശാപവാക്ക്)എന്നത് 'ഗോഡ്'എന്നാക്കിമാറ്റുകയായിരുന്നു. കണ്ടുപിടിക്കാന്‍ ഏറെ വിഷമം ഉണ്ടാക്കിയതുകൊണ്ടും ഗവേഷണത്തിന് ഭീമമായ ചെലവ് വന്നതുകൊണ്ടുമാണ് 'തുലഞ്ഞ കണം' (Goddamn Particle) എന്ന് വിളിച്ചതെന്നാണ് ലീഡര്‍മാന്റെ വിശദീകരണം.

സേണിലെ ശിവന്‍


ഈ അടുത്തകാലത്ത് ചില കപടശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ സേണിനെക്കുറിച്ചും ലാര്‍ജ് ഹാഡ്രോണ്‍ കൊളൈഡറിന്റെ 'രണ്ടറ്റത്തും' (ഒരു വൃത്താകാര ട്യൂബിന് എങ്ങനെയാണ് രണ്ടറ്റം ഉണ്ടാവുക?) ശിവലിംഗങ്ങള്‍ ഉണ്ടെന്നും കണികകള്‍ക്ക് ത്വരണം നല്‍കുന്നത് ഈ ശിവലിംഗങ്ങളാണ് എന്നും മറ്റും പ്രസംഗിച്ച് നടക്കുന്നതായി പത്രറിപ്പോര്‍ട്ടുകള്‍ ഉണ്ടായിരുന്നു.
സത്യമെന്താണ്? ഇന്ത്യന്‍ ആറ്റമിക് എനര്‍ജി കമ്മീഷന്‍ സേണിന് സമ്മാനിച്ച നടരാജ വിഗ്രഹമാണ് അവിടെ ഉള്ളത്, ശിവലിംഗങ്ങള്‍ അല്ല. നടരാജ വിഗ്രഹം സ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്നത് സേണിന്റെ ഓഫീസിന്റെ അങ്കണത്തിലാണ്, എല്‍.എച്ച്.സി.ല്‍ അല്ല. ശാസ്ത്രത്തെയും അതിന്റെ നേട്ടങ്ങളെയും അന്ധവിശ്വാസപ്രചരണത്തിനായി ഉപയോഗിക്കുന്നതിന്റെ ഉദാഹരണമാണിത്.

വേള്‍ഡ് വൈഡ് വെബ്


സേണിലെ ഗവേഷണത്തില്‍ ലോകത്തെങ്ങുമുള്ള ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ ഉണ്ട്. അവര്‍ തമ്മിലുള്ള ആശയവിനിമയത്തിനും എല്ലാവര്‍ക്കും വേണ്ട വിവരങ്ങള്‍ എപ്പോഴും എളുപ്പത്തില്‍ ലഭ്യമാക്കുന്നതിനും വേണ്ടിയാണ് 1989ല്‍ സേണിലെ ബ്രിട്ടീഷ് ശാസ്ത്രജ്ഞനായ ടിം ബര്‍ണേര്‍സ് ലീ 'വേള്‍ഡ് വൈഡ് വെബ്' (WWW) എന്ന ആശയം മുന്നോട്ട് വെച്ചത്. ടിം ലീയുടെ കമ്പ്യൂട്ടര്‍ തന്നെയായിരുന്നു ആദ്യത്തെ 'സെര്‍വര്‍'. വെബ്ബിനെക്കുറിച്ചുള്ള വിവരങ്ങളായിരുന്നു ആദ്യത്തെ വെബ്‌പേജ്. 1993 ഏപ്രില്‍ 30ന് സേണ്‍, വേള്‍ഡ് വൈഡ് വെബ്ബിന്റെ സോഫ്റ്റ്‌വേര്‍ പൊതുഉപയോഗത്തിനായി (public domain) നല്കി. അതാണ് ഇപ്പോള്‍ ലോകമാകെ പടര്‍ന്ന WWWഉം ഇന്റര്‍നെറ്റും. ഉപയോഗിക്കാതെകിടന്ന ലീ ഉണ്ടാക്കിയ ആദ്യത്തെ വെബ്‌സൈറ്റും അതിനുപയോഗിച്ച കംപ്യൂട്ടറും പിന്നീട് 2013 ല്‍ സേണ്‍ പുനരുദ്ധരിച്ചു.

*മുന്‍ സീനിയര്‍ സയന്റിസ്റ്റ്, സ്‌പേസ് അപ്ലിക്കേഷന്‍സ് സെന്റര്‍, ഐ.എസ്.ആര്‍.ഒ. അഹമ്മദാബാദ്‌