This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
ക്വാര്‍ക്കുകള്‍
സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്
ക്വാര്‍ക്കുകള്‍
Quarks
ബാരിയോണുകളുടെയും മീസോണുകളുടെയും അടിസ്ഥാനഘടകങ്ങളായി പരിഗണിക്കപ്പെടുന്ന കണങ്ങള്‍. 1932-ല്‍ ചാഡ്വിക് എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞന്‍ ന്യൂട്രോണുകളെ കണ്ടെത്തിയതോടെ അണുകേന്ദ്രങ്ങള്‍ നിര്‍മിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത് പ്രോട്ടോണ്‍, ന്യൂട്രോണ്‍ എന്നിങ്ങനെ രണ്ടുതരം അടിസ്ഥാനകണങ്ങള്‍ കൊണ്ടാണെന്ന ധാരണയുണ്ടായി. ഈ രണ്ടുതരം കണങ്ങളും തമ്മില്‍ വൈദ്യുതചാര്‍ജിന്റെ കാര്യത്തില്‍ മാത്രമേ വ്യത്യാസമുള്ളുവെന്നും അണുകേന്ദ്രബലം അവയില്‍ ഒരുപോലെയാണ് അനുഭവപ്പെടുകയെന്നും ബോധ്യമായി. എന്നാല്‍, പിന്നീട് അണുകേന്ദ്രബലങ്ങള്‍ക്കു വിധേയമായി പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന നിരവധി കണങ്ങളെ കോസ്മികരശ്മി പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ കണ്ടെത്തി. രണ്ടാംലോകയുദ്ധത്തിനുശേഷം കണികാത്വരിത്രങ്ങള്‍ (particle accelerators) ധാരാളമായി നിര്‍മിച്ചു തുടങ്ങിയതോടെ പ്രോട്ടോണുകളെയും മറ്റു ചാര്‍ജിതകണങ്ങളെയും ത്വരിപ്പിച്ച് ഉന്നത ഊര്‍ജത്തിലെത്തിച്ചശേഷം കൂട്ടിമുട്ടിക്കാമെന്നായി. അതോടെ അറിയപ്പെടുന്ന 'മൗലിക കണ'ങ്ങളുടെ എണ്ണം അനേകമായി വര്‍ധിച്ചു. (നോ. മൗലിക കണങ്ങള്‍) ഈ കണങ്ങളെയെല്ലാം പൊതുവേ രണ്ടുവിഭാഗമായി തിരിക്കാം എന്നു വന്നു. സുശക്തബലത്തിന് (strong force) വിധേയമായി അന്യോന്യം പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന ഹാഡ്രോണുകളും അതിനുവിധേയമാകാത്ത ലെപ്റ്റോണുകളും. ഹാഡ്രോണുകളെ ബാരിയോണുകളെന്നും മീസോണുകളെന്നും വീണ്ടും രണ്ടായി വിഭജിക്കാം. ബാരിയോണുകള്‍ അര്‍ധസംഖ്യാ സ്പിന്‍ (സ്പിന്‍, ½, 3/2, ...) ഉള്ള ഭാരിച്ച കണങ്ങളാണ്. മീസോണുകള്‍ പൂര്‍ണസംഖ്യാസ്പിന്‍ (സ്പിന്‍ ,0, 1 ...) ഉള്ള, താരതമ്യേന ഭാരം കുറഞ്ഞ കണങ്ങളും, പ്രോട്ടോണ്‍ (P), ന്യൂട്രോണ്‍ (n), ലാംഡ ( Λ), സിഗ്മ (ε +, ε 0, ε - ) ചീ (≡0 , ≡ −) ഡെല്‍റ്റ (Δ + , Δ- , Δ0 ), ഒമേഗ (Ω -) തുടങ്ങി ബാരിയോണുകളുടെ സംഖ്യ (റിസൊണന്‍സ് കണങ്ങള്‍ ഉള്‍പ്പെടെ) നിരവധി ഡസന്‍ വരും. പൈ (π + , π- , π0) കവോണ്‍ (κ+ , κ0 , κ-) , ഈറ്റ (η)എന്നിവ പൂജ്യം സ്പിന്‍-ഉം റോ (ρ+, ρ- , ρ0), ഒമേഗ (ω), ഫീ ( φ)തുടങ്ങിയ സ്പിന്‍ 1-ഉം ഉള്ള മീസോണുകളാണ്.
മുന്‍പറഞ്ഞ കണങ്ങളെല്ലാം മൗലികകണങ്ങള്‍ ആകാന്‍ പ്രകൃതിയില്‍ ദൃശ്യമായ ലാളിത്യവും സമമിതിയും (symmetry) അനുവദിക്കില്ല എന്ന തോന്നല്‍ കണികാഭൗതികജ്ഞര്‍ക്കു പൊതുവേ ഉണ്ടായി. ഒടുവില്‍, 1964-ല്‍ എം. ഗല്‍മാനും (M. Gell-Mann) ജി. സ്വൈഗും (G. Zweig) തികച്ചും സ്വതന്ത്രമായി, ഹാഡ്രോണുകളുടെ ക്വാര്‍ക്ക് മാതൃക അവതരിപ്പിച്ചു. അതനുസരിച്ച്, മൂന്നുതരം ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ ആണ് അടിസ്ഥാനകണങ്ങള്‍. അപ് (up-u), ഡൗണ്‍ (down - d), സ്ട്രോഞ്ച് (Strange s) എന്നിവയാണവ. ഇവയുടെയെല്ലാം സ്പിന്‍ ½-ഉം ചാര്‍ജുകള്‍ യഥാക്രമം പ്രോട്ടോണ്‍ ചാര്‍ജിന്റെ 
വീതവുമാണ്. ഈ മൂന്നു കണങ്ങളെക്കൂടാതെ അവയുടെ മൂന്നു പ്രതികണങ്ങളും (antiquarter) ഉണ്ട്. ഗെല്‍മാന്‍-സ്വൈഗ് സ്കീം അനുസരിച്ച് പ്രോട്ടോണ്‍ രണ്ട് അപ് ക്വാര്‍ക്കുകളും ഒരു ഡൗണ്‍ക്വാര്‍ക്കും (UUd) ന്യൂട്രോണ്‍ ഒരു അപ്ക്വാര്‍ക്കും രണ്ട് ഡൌണ്‍ ക്വാര്‍ക്കും (Udd) ചേര്‍ന്നതാണ്. എല്ലാ ബാരിയോണുകളും ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ ചേര്‍ന്നുണ്ടായവയാണ്. അതുപോലെ മീസോണുകള്‍ (ക്വാര്‍ക്ക്-പ്രതിക്വാര്‍ക്ക് ദ്വയങ്ങളാണ് 
എന്നിങ്ങനെ).
ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ ഫെര്‍മിയോണുകള്‍ (സ്പിന്‍ ½ ഉള്ള കണങ്ങള്‍) ആയതുകൊണ്ട് പോളിയുടെ അപവര്‍ജനനിയമം (Pauli's execusion principle) ബാധകമാണ്. തന്മൂലം, ഒരേതരത്തിലുള്ള രണ്ട് ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ക്ക് ഒരു ഹാഡ്രോണിന്റെ ഘടകമാക്കാന്‍ (ഉദാ.ρ ≡ uud) സാധ്യമല്ല. അതിനാല്‍, ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ക്ക് വര്‍ണം (color) എന്ന ഒരു ക്വാണ്ടം സംഖ്യകൂടി ഉണ്ടെന്നും ഒരേയിനം ക്വാര്‍ക്കിനുതന്നെ പച്ച, നീല, ചുവപ്പ് (Green, Blue, Red) എന്നിങ്ങനെ വ്യത്യസ്ത അവസ്ഥകള്‍ ഉണ്ടാകാമെന്നും ഗ്രീന്‍ബര്‍ഗ് (O.W. Greenberg) സ്ഥാപിച്ചു. പ്രോട്ടോണിന്റെ ഘടകമായ രണ്ട് u ക്വാര്‍ക്കുകളും രണ്ടു വ്യത്യസ്ത വര്‍ണങ്ങളിലുള്ളവ ആയിരിക്കും ('വര്‍ണ'ത്തിന് യഥാര്‍ഥ നിറവുമായി ഒരു ബന്ധവുമില്ല).
ക്വാണ്ടം വര്‍ണഗതികം (Quantum chromodynamics) എന്ന ശാസ്ത്രശാഖ അതിവേഗം വികാസം പ്രാപിച്ചപ്പോള്‍, ദൃശ്യമായ എല്ലാ കണങ്ങളുടെയും സവിശേഷതകള്‍ വിവരിക്കാന്‍ മൂന്നു ക്വാര്‍ക്കുകളും അവയുടെ മൂന്നുവീതം വര്‍ണങ്ങളും മതിയാകാതെവന്നു. അതിനായി, ചാംസ് (Charmed-C), ബോട്ടം (bottom - b), ടോപ് (top-k) എന്നിങ്ങനെ മൂന്ന് പുതിയ ക്വാര്‍ക്കുകളും അവയുടെ മൂന്നുവീതം വര്‍ണങ്ങളും-അങ്ങനെ ആകെ 6x 3 ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ നിര്‍വചിക്കപ്പെട്ടു (ഒപ്പം ഇവയുടെ പ്രതിക്വാര്‍ക്കുകളും). c, b, t ഇവയുടെയും സ്പിന്‍ ½- ഉം ചാര്‍ജ് യഥാക്രമം 
വീതവുമാണ്. ഇവയില്‍ c 1974-ലും b 80-കളിലും 1995-ലും പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ കണ്ടെത്താന്‍ കഴിഞ്ഞു.
ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ അന്യോന്യം പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നത് ഗ്ലൂവോണുകള്‍ ( gluons) എന്ന വര്‍ണക്ഷേത്രക്വാണ്ടങ്ങളുടെ (colour field quanta) കൈമാറ്റം വഴിയാണ്. എട്ടുതരം വര്‍ണക്വാണ്ടങ്ങളുള്ളതായാണ് സൈദ്ധാന്തികപഠനങ്ങള്‍ കാണിക്കുന്നത്.
ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനം അതിവിചിത്രമാണ്. ഒരു ഹാഡ്രോണിന്റെ വ്യാപ്തത്തിനുള്ളില്‍ മാത്രമേ അതനുഭവപ്പെടുന്നുള്ളൂ. അത്രയും വ്യാപ്തത്തിനുള്ളില്‍ ക്വാര്‍ക്കുകളും ഗ്ലൂവോണുകളും സ്വതന്ത്രമായി ചലിക്കുന്നു. അവ തമ്മില്‍ കൂടുതല്‍ അടുക്കുന്തോറും ആകര്‍ഷണം കൂടുതല്‍ ദുര്‍ബലമാകുന്നു. തമ്മില്‍ അകലുന്തോറും ബലം അതിവേഗം വര്‍ധിച്ച് അനന്തമാകാനുള്ള പ്രവണതകാട്ടുന്നു. ഉപഗാമിസ്വാതന്ത്ര്യം (asymptotic freedom) എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഈ സവിശേഷതമൂലം നമുക്കൊരിക്കലും ഒരു ക്വാര്‍ക്കിനെയോ ഗ്ളുവോണിനെയോ സ്വതന്ത്രാവസ്ഥയില്‍ എത്തിക്കാന്‍ കഴിയില്ല. ക്വാര്‍ക്ക് ബന്ധനം (quark confinement) എന്നാണ് ഈ പ്രഹേളിക അറിയപ്പെടുന്നത്.
(പ്രൊഫ. കെ. പാപ്പൂട്ടി)
