පරීක්ෂණාත්මක තාරකා විද්‍යාව- ලිපි අංක 01

පරීක්ෂණාත්මක තාරකා විද්‍යාව- ලිපි අංක 01

තාරකා විද්‍යාව හැදෑරීමට දැඩි උනන්දුවක් තිබිය යුතුය. එය පර්යේෂණය කරන සෑම දෙයක්ම පාහේ විස්තර කළ නොහැකි දුරස්ථ ස්පර්ශ කළ නොහැකි වස්තූන්ය. එසේ වුවද අපගේ වායුගෝලයෙන් පිටත විශ්වයේ සිට අප වෙත ළඟා වන හොඳම සාක්ෂි එක්රැස් කිරීමට තරම් කුතුහලයක් හා ධෛර්යයක් බොහෝ දෙනෙකුට ඇත. මෙම ලිපි මාලාව එම සාක්ෂි එකතු කිරීමේ විද්‍යාවන් සහ මෙම සාක්ෂි සැලකිය යුතු සොයාගැනීම් වලට අර්ථ නිරූපණය කරන්නේ කෙසේද යන්න පිළිබඳව වේ.මේ විශ්වය බිහි වූයේ කෙසේද යන්න වැනි අපගේ මනසෙහි ඇති විශාල ප්‍රශ්න ගැන සිතා බලන්න. මේ විශ්වයේ අපි තනියමද මෙම විශ්වයේ ඉරණම කුමක්ද එවැනි ප්‍රශ්නවලට පිළිතුරු සැපයීම සඳහා අප සාක්ෂි එකතු කළ යුතුය. මෙම ලිපි මාලාව තාරකා විද්‍යාත්මක නිරීක්ෂණ සඳහා භාවිතා කරන ශිල්පක්‍රම ඔබට උගන්වනු ඇත. නිරීක්ෂනාත්මක තාරකා විද්‍යාවේ මෙතෙක් ඇති සුන්දර න්‍යායන් සහ ඉංජිනේරු විද්‍යාත්මක දියුණුව දැකීමට මම ඔබට ආරාධනා කරමි.

නිරීක්ෂණ තාරකා විද්‍යාවේ තාක්ෂණික අංශ විස්තර කරන මෙම ලිපි මාලාවට සමගාමීව, අහසේ සුන්දරත්වය සහ ඔබට ආකාශ වස්තු රස විඳිය හැකි අන්දම ලිපි මාලාවකින් ඔබ වෙත ගෙන එනු ඇත.

වාසනාවන්ත තාරකා විද්‍යාන්‍යයින් කිහිප දෙනෙක් කොස්මික් කිරණ හෝ සෞරග්‍රහ මණ්ඩලය ගැන සොයා බලති. අනෙක් සියලුම තාරකා විද්‍යාන්‍යයින් ඝෘජු සම්බන්ධයක් නොමැති වස්තූන්, හැසිරවිය නොහැකි, හුදකලා කළ හැකි හෝ අත්හදා බැලීමේ විෂය බවට පත් කළ නොහැකි තරු සහ මන්දාකිණි වැනි වස්තු පිළිඹඳව අධ්‍යනය කළ යුතු වේ. මෙය තාරකා විද්‍යාන්‍යයින් වෙනත් බොහෝ විද්‍යාන්‍යයින් ගෙන් වෙන් කොට තබන අතර, ඔවුන්ගේ අධ්‍යයනය කරන වස්තූන් භෞතිකව හා රසායනිකව වෙනස් කිරීමට හැකිය. මන්දාකිනියක කතාව කියන්නට උත්සාහ කිරීම හරියට පොසිලීකරණය කරන ලද අස්ථි වලින් ඩයිනෝසෝරයකු ප්‍රතිනිර්මාණය කිරීමට උත්සාහ කිරීම වැනිය. අපගේ රසායනාගාරයේ කිසි විටෙකත් මන්දාකිණිය හෝ ඩයිනෝසෝරය නොතිබෙනු ඇති අතර, සිහින්, දෙවන පෙළ සාක්ෂි මත පදනම්ව අනුමාන කිරීම් කළ යුතුය. ඕනෑම තාරකා විද්‍යාත්මක වස්තුවක් අධ්‍යයනය කිරීම සඳහා අප අතරමැදියන්, වස්තූන් සිට අප වෙත ගමන් කරන ද්‍රව්‍ය මත රඳා පවතී.මෙම ලිපියෙන් අපි මෙම අතරමැදියන් පිළිඹඳව සාකචචා කරමු.

අතරමැදියන් වර්ග දෙකක් ඇත, ස්කන්ධය සහිත අංශු සහ නැති අය. පළමුව දැවැන්ත අංශු කෙටියෙන් සලකා බලමු, මන්ද ඒවා පිළිබඳ සවිස්තරාත්මක සාකච්ඡාව මෙම ලිපියේ විෂය පථයෙන් ඔබ්බට ය.

ස්කන්ධය සහිත අංශු
Cosmic rays
කොස්මික් කිරණ යනු අසාමාන්‍ය ලෙස ඉහළ ශක්තියකින් පෘථිවියට පැමිණෙන අන්වීක්ෂීය අංශු ය. ප්‍රාථමික කොස්මික් කිරණ බොහෝ දුරට අධිවේගී පරමාණුක න්‍යෂ්ටීන් වන අතර ප්‍රධාන වශයෙන් හයිඩ්‍රජන් (84%) සහ හීලියම් (14%) වේ. ඉතිරිය වඩා බර න්යෂ්ටීන්, ඉලෙක්ට්රෝන සහ පොසිට්රෝන වලින් සමන්විත වේ. සමහර ප්‍රාථමික කොස්මික් කිරණ සූර්ය ගිනිදැල් වලින් නිපදවන නමුත් වැඩි ශක්තියක් ඇතුළුව බොහෝමයක් සෞරග්‍රහ මණ්ඩලයෙන් පිටත සිට පැමිණේ. සෑම තත්පරයකම පෘථිවියේ ඉහළ වායුගෝලයේ වර්ග මීටරයකට කොස්මික් කිරණ 6000 ක් පමණ පහර දෙයි. මෙම සියලු අංශු ආලෝකයේ වේගයෙන් විශාල කොටසකින් චලනය වන බැවින් ඒවා විශාල චාලක ශක්තියක් දරයි. අංශුවවල ශක්තිය මැනීම සඳහා පහසු ඒකකයක් වන්නේ ඉලෙක්ට්‍රෝන වෝල්ට් (eV):

1 eV = 1.602*10-19 joules

ප්‍රාථමික කොස්මික් කිරණවල ශක්තිය 106 සිට 1020 eV දක්වා වන අතර සාපේක්ෂ බහුලතාවය (relative abundance) වැඩිවන ශක්තිය සමඟ අඩු වේ. මධ්‍යන්‍ය ශක්තිය 10 GeV = 1010 eV පමණ වේ. සාපේක්ෂතාවාදී ප්‍රවේගවලදී, වේගය, v සහ සම්පූර්ණ ශක්තිය අතර සම්බන්ධතාවය පහත ආකාර වේ.

මෙහි m යනු අංශුවේ නිෂ්චල ස්කන්ධය වන අතර c යනු ආලෝකයේ වේගයයි. යොමුව සඳහා, ප්‍රෝටෝනයේ නිෂ්චල ස්කන්ධය (ඇත්ත වශයෙන්ම, නිෂ්පාදිතය mc2) 0.93 GeV වේ. ඉහළම ශක්ති කොස්මික් කිරණ රසායනාගාර අංශු ත්වරකවල ලබා ගත හැකි ඕනෑම ශක්තියකට වඩා විශාල ශක්තියක් ඇත. සුපර්නෝවා පිපිරීම් සමහරක් හෝ සියලු අධි ශක්ති ප්‍රාථමික කොස්මික් කිරණවල ප්‍රභවය යැයි සැක කළද, ඒවායේ නිෂ්පාදනය සඳහා නිශ්චිත යාන්ත්‍රණයක් සොයාගෙන නැත. ද්විතියික කොස්මික් කිරණ යනු ඉහළ වායුගෝලයේ ඇති අංශු හා ප්‍රාථමික කොස්මික් කිරණ අතර ඝට්ටන මගින් නිපදවන අංශු වේ – සාමාන්‍යයෙන් මතුපිට සිට කිලෝමීටර 50 ට වඩා. ඝට්ටනයේදී සම්පූර්ණ ශක්තිය සංරක්ෂණය කර ඇති බැවින් ප්‍රාථමිකයේ චාලක ශක්තිය නව අංශුවල නිෂ්චල ස්කන්ධය බවට පරිවර්තනය කළ හැකි අතර ද්විතීයික අධ්‍යයනයන් ප්‍රාථමිකයන් පිළිබඳ යම් තොරතුරු ලබා දෙයි. සාමාන්‍යයෙන්, කොස්මික් කිරණ ඝට්ටනය මඟින් ඉලක්ක න්‍යෂ්ටියේ කොටස්, තනි නියුක්ලියෝන සහ ඉලෙක්ට්‍රෝන මෙන්ම ඝට්ටනයට පෙර නොපවතින අංශු ද ඇතුළුව බොහෝ කොටස් නිපදවයි: පොසිට්‍රෝන, ගැමා කිරණ සහ තවත් අසාමාන්‍ය කෙටි කාලීන අංශු වන kaons. ඇත්ත වශයෙන්ම, කොස්මික් කිරණ අත්හදා බැලීම් මගින් ප්‍රථම වරට pions, muons සහ පොසිට්‍රෝන හඳුනා ගන්නා ලදී. ප්‍රාථමික හා ද්විතියික කොස්මික් කිරණ හඳුනා ගැනීම පරීික්ෂණාගාර අංශු භෞතික විද්‍යාව සඳහා සකස් කරන ලද ක්‍රම මත රඳා පවතී. අනාවරකවලට වලාකුළු සහ spark chambers, Geiger and scintillation counters, flash tubes and various solid state devices ඇතුළත් වේ. ප්‍රාථමිකයන් හඳුනා ගැනීම සඳහා පෘථිවි වායුගෝලයේ වැඩි කොටසකට ඉහළින් අනාවරකයක් ස්ථානගත කිරීම අවශ්‍ය වන අතර පෘථිවි පෘෂ්ඨයෙන් කෙලින්ම අධ්‍යයනය කළ හැක්කේ ද්විතියික කොස්මික් කිරණ පමණි. මුහුදු මට්ටමට ළඟා වන විට ද්විතියික අංශු වැසි සාමාන්‍යයෙන් වර්ග කිලෝමීටර ගණනාවක් පුරා පැතිරෙන හෙයින්, කොස්මික් කිරණ අධ්‍යයනයන් බොහෝ විට අනාවරක array භාවිතා කරයි. සාමාන්‍ය array මධ්‍යම සම්බන්ධීකරණ පරිගණකයකට සම්බන්ධ කර ඇති දස දහස් ගණනක් හෝ තනි අනාවරක සිය ගණනකින් සමන්විත වේ. කෙසේ වෙතත්, ඉතා දියුණු array වලට පවා, ද්විතියික කොස්මික් කිරණ වැසි ඇති මුළු තත්පර ගණනෙන් කුඩා කොටසක් පමණක් සාම්පල ගත හැකිය.

Neutrinos
නියුට්‍රිනෝ යනු දුර්වල න්‍යෂ්ටික බලය සම්බන්ධ න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියා වල නිපදවන අංශු ය. ඔවුන් සතුව කුඩා නිෂ්චල ස්කන්ධ ඇති බව විශ්වාස කෙරේ (මේ දක්වා ඇති හොඳම මිනුම් අවිනිශ්චිත නමුත් 0.05 eV වැනි අගයක් යෝජනා කරයි). ඒවා විශ්වයේ ඇති වඩාත්ම බහුල අංශු විය හැකිය. බොහෝ න්‍යායන් අනාවැකි පළ කරන්නේ විශ්වයේ මුල් අවධියේදී බොහෝ නියුට්‍රිනෝ නිපදවෙන්නට ඇති බවත්  සියලු තාරකා සඳහා බලය සැපයෙනවායි විශ්වාස කරන න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියා මගින් නියුට්‍රිනෝ ස්වරූපයෙන් සැලකිය යුතු ශක්තියක් නිපදවන බවයි. ඊට අමතරව, පෘථිවියේ, කොස්මික් කිරණ ද්විතියික වැසි වලදී අධි ශක්ති වායුගෝලීය  නියුට්‍රිනෝ ප්‍රවාහයක් උත්පාදනය වේ. නියුට්‍රිනෝ සාමාන්‍ය පදාර්ථ සමඟ අන්තර්ක්‍රියා කරන්නේ දුර්වල බලයෙන් පමණක් බැවින් ඒවාට ඝන ද්‍රව්‍ය හරහා විශාල දුරක් විනිවිද යා හැකිය. උදාහරණයක් ලෙස පෘථිවිය සහ සූර්යයා ඒවාට අත්‍යවශ්‍යයෙන්ම පාරදෘශ්‍ය වේ. කෙසේ වෙතත් නියුට්‍රිනෝ හඳුනාගත හැකිය: උපක්‍රමය නම් අති විශාල අනාවරකයක් තැනීමයි. එමඟින් නියුට්‍රිනෝ ප්‍රතික්‍රියා සැලකිය යුතු සංඛ්‍යාවක් ඒ තුළ සිදුවනු ඇත. තවද, අනාවරකය නියුට්‍රිනෝ ලෙස වරදවා වටහා ගත හැකි ද්විතියික කොස්මික් කිරණවලින් ආරක්ෂා කළ යුතුය. එවැනි ‘‘ නියුට්‍රිනෝ දුරේක්ෂ ’’ 6ක් පමණ භූගතව ඉදිකර ඇත. නිදසුනක් ලෙස, Super-Kamiokande මෙවලම ටෝකියෝවට සැතපුම් 125 ක් බටහිරින් පිහිටි zinc පතලක කිලෝමීටර 1 ක් භූගතව පිහිටා ඇති ටොන් 50 000 ක ජල ටැංකියකි. ජලය නියුට්‍රිනෝවල ඉලක්කය මෙන්ම නියුට්‍රිනෝ ප්‍රතික්‍රියා වල නිෂ්පාදන හඳුනාගැනීමේ මාධ්‍යය ලෙසද ක්‍රියා කරයි. ප්‍රතික්‍රියාවේ ඵල ආලෝකය විමෝචනය කරන අතර ටැංකියේ බිත්තිවල ඇති ෆොටෝඩෙටෙක්ටර් (Photodetector)  විසින් ඒවා නිරීක්ෂණය කරයි. නියුට්‍රිනෝ දැනට අනාවරණය වී ඇත්තේ සූර්යයා සහ විශාල මැගලානික් වලාකුළෙහි SN 1987 ඒ අසල ඇති සුපර්නෝවා යන වස්තූන්ගෙන් පමනි.සූර්ය නියුට්‍රිනෝ නිරීක්ෂණ මගින් තාරකා ව්‍යුහය හා බලශක්ති නිෂ්පාදනය පිළිබඳ න්‍යායන් පිළිබඳ විස්තර පරීක්ෂා කිරීමට අවස්ථාවක් ලබා දේ.
උල්කාපාත
උල්කාපාත යනු අපේ සෞරග්‍රහ මණ්ඩලයේ ග්‍රහක පටියෙන් ලබාගත් ඝන ද්‍රව්‍යවල සාර්ව දර්ශන සාම්පල (Macroscopic samples) වන අතර චන්ද්‍රයාගේ හා අඟහරුගේ පෘෂ්ඨයන්ගෙන් හට ගත් වස්තූන් කිහිපයක් ඇත. පෘථිවි වායුගෝලය හරහා ගමන් කිරීම හා එහි පෘෂ්ඨය සමඟ ගැටීමෙන් ඒවා නොනැසී පවතින හෙයින් උල්කාපාත භෞතික හා රසායනික  විශ්ලේෂණයට භාජනය කළ හැකිය. සමහර උල්කාපාත සෞරග්‍රහ මණ්ඩලය බිහි වූ දා සිට මුලුමනින්ම පාහේ නොවෙනස්ව පවතින අතර අනෙක් ඒවා විවිධ මට්ටමේ වෙනස්කම් වලට භාජනය වීඇත. කෙසේ වෙතත්, සියල්ලම සෞරග්‍රහ මණ්ඩලයේ ආරම්භය, වයස සහ ඉතිහාසය පිළිබඳ වටිනා ඉඟි සපයයි. නිදසුනක් ලෙස, සෞරග්‍රහ මණ්ඩලයේ වයස (4.56 Gyr) ගණනය කරනු ලබන්නේ උල්කාපාතවල විකිරණශීලී සමස්ථානික බහුලතාවයෙන් වේ.

ස්කන්ධ රහිත අංශු

Gravitons
ගුරුත්වාකර්ෂණ තරංගවලට අනුරූප වන න්‍යායාත්මක අංශු වන Gravitons  අනාවරණය වී ඇත්තේ ද්විමය නියුට්‍රෝන තාරකාවල හැසිරීමෙනි. පසුකර යන ගුරුත්වාකර්ෂණ තරංගයක් නිසා ඇති වන කාල අවකාෂයේ දේශීය විකෘතීන් දැනීම සඳහා නිර්මාණය කර ඇති ගුරුත්වාකර්ෂණ අනාවරක ඉදිකර ඇති නමුත් තාරකා විද්‍යාත්මක ප්‍රභවයකින් තරංග තවමත් අනාවරණය වී නොමැත.
Photons
Photons යනු සියලුම තාරකා විද්‍යාත්මක වස්තූන් සමඟ අන්තර්ක්‍රියා කළ හැකි ආලෝක අංශු වේ. දෘශ්‍ය කිරණ මෙන්ම ගුවන්විදුලි හා එක්ස් කිරණ වැනි අදෘශ්‍යමාන කිරණ ස්වරූපයෙන් ආලෝකය තාරකා විද්‍යාත්මක තොරතුරු වල වැදගත්ම නිරීක්ෂණ සඳහා විශාල දායකත්වයක් ලබාදී ඇත.  තාරකා විද්‍යාවේ න්‍යායන් සැකසීම සඳහා තාරකා විද්‍යා.යන් විසින් සාක්ෂි රැස් කරන විවිධ මාධ්‍යයන් පිළිබඳව ඔබට අදහසක් ලබාගත් බව මම සිතමි, තාරකා විද්‍යාවේ දී භාවිතා වන ආලෝක තරංග සහ ශිල්පීය ක්‍රම ගැන අපි ඉදිරියේදී සලකා බලමු.

 ~Tharindra Koralegedara~

2 comments

Leave a Reply to E/17/008 ALAHAKOON T. MR Cancel reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *