அணு அண்டம் அறிவியல் -69

அணு அண்டம் அறிவியல் -69  உங்களை வரவேற்கிறது.

I'm so fast that last night I turned off the light switch in my hotel room and was in bed before the room was dark.

-Muhammad Ali

There is a crack in everything, that's how the light gets in.

-Leonard Cohen

'Message from the Past' தெரியும் (உ.தா: நட்சத்திரங்களின் ஒளி) 'Message from the future'??

விஞ்ஞானிகள் சிலர் இன்னும் ஏற்றப்படாத (அணைக்கப்பட்ட) ஒரு விளக்கை வைத்துக் கொண்டு மிக மிக நுண்ணிய சென்சார்களுடன் அது எதிர்காலத்தில் இருந்து ஏதேனும் ஃபோட்டான்களை (ஒளியை) உமிழ்கிறதா என்று சோதனை செய்தனர். இதில் ஒரு லாஜிகல் சிக்கல் இருக்கிறது. விளக்கின் எதிர்காலத்தில் இருந்து போட்டான்கள் உணரப்பட்டன என்றே வைத்துக் கொள்வோம்.இப்போது அந்த விஞ்ஞானிகளில் ஒருவர் கொஞ்சம் crazy ஆக சிந்தித்து அந்த

விளக்கையே உடைத்து விடுகிறார் என்றால் என்ன ஆகும்? இப்போது அந்த விளக்குக்கு எதிர்காலம் இல்லாமல் போய் விடும்.அப்படியானால் அந்த ஃபோட்டான்கள் எங்கிருந்து வந்தன?

FASTER THAN LIGHT (FTL ) பார்பதற்கு முன் SLOWER THAN LIGHT பார்த்து விடலாம். சுருக்கமாக...

ஒளியோடு ஒப்பிடும் போது நம் ராக்கெட்டுகள் எல்லாம் நத்தைகள். முதலில் ஒளிவேகத்தை நம்மால் எப்படி நெருங்க முடியும் என்று பார்ப்போம்.

நட்சத்திரங்களுக்கு இடையேயான சாகசப் பயணங்களை மேற்கொள்வதற்கு மாபெரும் சவாலாக இருப்பது அவற்றின் அபாரமான தூரம் என்று பார்த்தோம். ஒளியின் 50 % வேகத்தில் பயணித்தால் கூட நமக்கு மிக அருகில் உள்ள நட்சத்திரத்திற்கு சென்று திரும்பவே (பூமியில்)பதினாறு ஆண்டுகள் ஆகி விடும். ஆனால், விண்கலத்தில் உள்ள மனிதருக்கு சார்பியலின் படி காலம் சுருங்கும் என்பதால் அவருக்கு பூமியைப் பொறுத்து t= t0* Y (gamma) = 16 * 0.866 ~ 14 வருடங்கள் மட்டுமே ஆகி இருக்கும். இந்த லாஜிக்கின் படி மிக மிக அதிக தொலைவில் இருக்கும் நட்சத்திரத் தொகுதிகளுக்கு மிக அதிக வேகங்களில் செல்லும் போது உள்ளே உள்ள விஞ்ஞானி சாகாமல் இளமையாக இருக்க முடியும். (பூமியில் தலைமுறைகள் கடந்த பின்னும்)

ஆனால் நம்மிடம் இப்போது இருக்கும் டெக்னாலஜியை வைத்துக் கொண்டு நம்மால் ஒளிவேகத்தின் 0 .1 % ஐ எட்டுவதே கடினம்.இப்போது உள்ள கெமிகல் propelled ராக்கெட்டுகளை வைத்துக் கொண்டு நம் பக்க்கத்து நட்சத்திரத்திற்கு செல்ல 70 ,000 பூமி வருடங்கள் பிடிக்கும். ராக்கெட்டுகளின் வேகத்தை எப்படியெல்லாம் அதிகரிக்கலாம் என்பதற்கு பின்வரும் டெக்னாலஜிகளை முன்வைக்கிறார்கள்:

*Nuclear engine : ஹைட்ரஜன் அணுக்கருக்களை இணைய வைத்து (fusion) அதன் மூலம் கிடைக்கும் ஆற்றலை வெளித்தள்ளி விண்கலத்தை முன்னே நகர்த்துவது.[பிரபஞ்சத்தில் ஏராளமாக கொட்டிக் கிடக்கும் ஹைட்ரஜனை விண்கலம் போகிற போக்கில் pick செய்து கொள்ளும். [ரயில் நகரும் போது தனக்குரிய நிலக்கரியை தானே கலெக்ட் செய்து கொள்வது போல]

இங்கே சில விஷயங்கள்:

1 .இப்படிப்பட்ட ராக்கெட்டுகள் மிகவும் கனமாக இருக்கும் என்பதால் அவற்றை பூமியில் இருந்து ஏவுவது கஷ்டம். எனவே இதை பகுதி பகுதியாக சர்வதேச விண்வெளி நிலையத்திற்கு எடுத்துச் சென்று அங்கே அசெம்பிள் செய்து ஏவுவது நல்லது . இன்டர்நேஷனல் ஸ்பேஸ்ஸ்டேஷன் இல் ஒரு பொருளுக்கு எடை இல்லை என்பதை கவனிக்கவும். ஏன் எடை இல்லை என்பதை முன்பே பொது சார்பியலில் விளக்கி இருக்கிறோம். இருந்தாலும் once more :-

free-fall 

 'heaven is falling down' என்ற கவிதை ஓரளவு உண்மை. நிலா பூமியை நோக்கி தொடர்ந்து விழுகிறது; ஆனால் ஒவ்வொரு முறையும் அது

மிஸ் செய்கிறது.(பூமி அதன் பாதையை வளைத்து விடுவதால்) . சர்வதேச விண்கலம் பூமியில் இருந்து உயரமாக இருப்பதால் அங்கே பூமியின் ஈர்ப்பு இருக்காது என்று நினைப்பது தவறு. அந்த உயரத்தில் பூமியின் ஈர்ப்பு 11 % மட்டுமே குறைகிறது. அங்கே நிலவும் எடை அற்ற தன்மை (weightlessness) விண்கலத்தின் தொடர்ந்த Free fall ஆல் ஏற்படுகிறது. கம்பி அறுந்த ஒரு லிப்ட் கீழே விழும் போது அதன் உள்ளே எடையற்ற

தன்மை நிலவுகிறது.விண்வெளி நிலையம் ஒரு கம்பி அறுந்த லிப்ட் மாதிரி .. ஆனால் அது ஒரு போதும் தரையை அடைவதில்லை.பூமியை நோக்கி தொடர்ந்து எப்போதும் விழுந்து கொண்டே இருக்கிறது. மேலும், பூமியில் பொருட்கள் எடையை உணர்வது பூமியின் ஈர்ப்பினால் அல்ல. பூமியின் மையத்தை நோக்கிய அவற்றின் free -fall தடை செய்யப்படுவதால். விழுவதால் யாரும் காயம் அடைவதில்லை. விழுவது தடுக்கப்படுவதால் :) ]

2. விண்வெளி நிலையத்திற்கு ஒவ்வொரு முறையும் ராக்கெட் விட்டுக் கொண்டு இருக்க முடியுமா? ரஷ்ய விஞ்ஞானி கான்ஸ்டன்டைன்

சுவாரஸ்யமான ஒரு விஷயத்தை முன்வைக்கிறார். விண் ஏணி! ஒரு நாள் ஈபில் டவரை வேடிக்கை பார்த்துக் கொண்டிருக்கும் போது இந்த ஐடியா தோன்றியதாம். பூமியையும் விண்வெளி நிலையத்தையும் இணைக்கும் ஒரு பெரிய ஏணி! தொப்புள் கொடி!ஏணி விழுந்து விடாதா என்று கேட்டால் குறிப்பிட்ட உயரத்துக்கு மேல் விழாது என்கிறார்கள். பூமியின் சுழற்சியால் ஏற்படும் மையவிலக்கு விசை ஏணியின் மீது செயல்படும் ஈர்ப்பு விசையை கான்சல் செய்து விடும்.ஆனால் இப்படிப்பட்ட கம்பியின் மீது

செயல்படும் இழுவிசை , டென்ஷன் மிக மிக அதிகமாக இருக்கும் என்பதால் சாதாரண இரும்பு ஏணிகள் முறிந்து விழுந்து விடும். எனவே கார்பனின் மிக வலுவான பிணைப்பு விசைகளால் பிணைக்கப்பட்ட கார்பன் நானோ டியூப்புகள் இதற்கு உதவலாம் என்கிறார்கள். எனிவே, கூடிய விரைவில் வானிற்கு ஓங்கி உயர்ந்த ஒரு ஏணியை எதிர்பார்க்கலாம்.

3 . விண்மீனிடைப் (inter -stellar )பயணங்களின் போது விண்கலங்களை சீரான வேகத்தில் செலுத்தவோ கண்டபடி முடுக்கவோ முடியாது.

சீரான வேகத்தில் உள்ளே இருக்கும் நபர் எடையற்ற தன்மையை உணர்வார். அவர் படிக்கவும், உணவு சாப்பிடவும்,(ஏன் உடலுறவு வைத்துக் கொள்ளவும்) வசதியாக அவருக்கு விண்கலத்தினுள் பூமி-நிகர் (earth like ) ஈர்ப்பை செயற்கையாக ஏற்படுத்த வேண்டும்.ஈர்ப்பும் சீரான முடுக்கமும் சமம் என்பதால் விண்கலத்தின் ஒரு முனையை புவியின் முடுக்கமான

1g (9.8 m/s2) முடுக்கத்திற்கு தொடர்ந்து முடுக்க வேண்டி இருக்கும்.இதன் மூலம் பயணி பூமியில் இருப்பது போலவே உணர முடியும்.

4 . எரிபொருள் தீர்ந்து போகும் பட்சத்தில் விண்கலத்தை (நகர்ந்து கொண்டிருக்கும்) ஒரு கோள் அல்லது நட்சத்திரத்தின் ஈர்ப்பினால் முடுக்கி விட முடியும்.(slingshot )விண்கலம் கோளுக்கு மிக அருகில் செல்லும் போது அதன் வேகம் முடுக்கப்பட்டு அது கோளுடன் சிறிது நேரம் இழுத்துச் செல்லப்பட்டு அதன் வேகம் அதிகரிக்கப்படும். வாயேஜர் விண்கலங்கள் இந்த முறையில் தான் சூரிய மண்டலத்தை விட்டு எரி பொருள் இல்லாமலேயே பறந்தன. சயின்ஸ் பிக்சன் திரைப்படங்களில்

ஒளிவேகத்தை மிஞ்ச, மிக மிக அதிக நிறை உள்ள ஒரு விண்மீனின் அருகே விண்கலத்தை பறக்க விடுவார்கள்.(இது இயற்பியல்ரீதியாக சாத்தியம் இல்லை. கோள் அல்லது விண்மீன் நகர்ந்து கொண்டிருந்தால் மட்டுமே இந்த விளைவு வேலை செய்யும்.)

5. ஒளி வேகத்திற்கு மிகக் குறைந்த ஸ்பேஸ் பயணங்களின் போது உள்ளே இருக்கும் விண்வெளி வீரர் வயதாகாமல் பார்த்துக் கொள்வது முக்கியம்.பனிக்காலத்தில் துருவ மிருகங்கள் Hibernate -செய்வது போல வீரரின் ரத்தத்தை குளிர வைத்து அவரை நீண்ட நாள் வாழ வைப்பதற்கு ஆராய்சிகள் நடந்து வருகின்றன.

* பொருள் -எதிர்பொருள் இவற்றை இணைய விட்டு கிடைக்கும் ஆற்றலின் மூலம் ராக்கெட்டை செலுத்துதல் .எதிர்பொருளை உருவாக்குவதும் அதை மற்ற பொருட்களிடம் இருந்து பிரித்து சேமித்து வைப்பதும் இன்று வரை குதிரைக் கொம்பாக இருக்கிறது.

பொருள் -எதிர்பொருள்

சரி.

ஒளிவேகத்துக்கு நெருங்கவே இவ்வளவு தடைகள் இருக்கும் போது ஒளிவேகத்தை நெருங்குவதையும் அதை மீறுவதையும் இயற்கையே தடை செய்கிறது. (தடை செய்வதாக இன்று வரை நம்பப்படுகிறது) ஒளிவேகத்தை நெருங்கும் ஒரு பொருள் TIMELIKE என்ற நிலையில் இருந்து SPACELIKE என்ற நிலைக்கு மாறுவதாக சார்பியல் சொல்கிறது.(அதைப் பொறுத்து) நிலையாக இருக்கும் ஒரு பொருளுக்கு காலமாக தோன்றும் இயற்கையின் முகம் அந்தப் பொருளுக்கு வெளியாகத்

தோன்றுகிறது. ஒளிவேகத்தை மிஞ்ச முயலும் ஒரு பொருள் உண்மையில் காலவெளியின் அடிப்படைக் கட்டமைப்பை மாற்ற முயல்கிறது.படம் ..

உதாரணமாக, மேலே  உள்ள படத்தைப் பார்க்கவும். ராக்கெட் ஒன்று 3 லட்சம் கி.மீ உயரம் உடையதாக கருதுவோம். எனவே,அதன் மேலே உள்ள மூலத்தில் (S ) இருந்து வெளிப்படும் ஒளிக்கற்றை ஒன்று அடித்தளத்தில்  உள்ள கண்ணாடி (D ) யை அடைய சரியாக ஒரு நொடி ஆகிறது.ராக்கெட் நிலையாக இருக்கும் போது , ஒளி சரியாக ஒரு நொடியில் கீழே  உள்ள இலக்கை அடைகிறது. இப்போது ராக்கெட் ஒளியின் வேகத்தில் மேலே நகருவதாகக் கொள்வோம். ஒளி மூலத்தில் இருந்து புறப்பட்ட உடனேயே காலத்தின் நகர்ச்சி இன்றி அந்தக் கணத்திலேயே அது இலக்கு D யை அடைந்து விடும்.(ராக்கெட்டின் மேல் தளம் ஒளிவேகத்தில் வந்து கீழே D  யை  முட்டுவதால்.)இப்போது ராக்கெட் ஒளிவேகத்தை விட அதிகமாக நகருவதாக கற்பனை செய்வோம். அப்படியானால் ஒளி புறப்படுவதற்கு முன்பே இலக்கு D யை அடைந்து விடுகிறது.அதாவது விளைவு (effect ) காரணத்திற்கு (Cause ) முன்பே ஏற்பட்டு விடுகிறது.

எனவே ஒளியின் வேகத்தை விட அதிக வேகத்தில் விரையும் பொருள் பொதுவாக cause -effect common sense ஐ கேள்விக் குறியாக்குகிறது.

நியூட்ரினோ என்ற  துகள் ஒளிவேகத்தை மிஞ்சி விட்டதாக சமீபத்தில் படித்திருப்பீர்கள். அது உண்மை தானா? (உண்மையில் ஒளியை விட வேகமாகப் பயணிக்கும் , எதிர்காலத்தில் இருந்து செய்தி கொண்டு வரும்

துகளுக்கு டெக்யான் (Techyon ) என்று பெயர்.)இதைப்பற்றி அடுத்த பதிவில் அலசுவோம்.

சமுத்ரா