பிரான்சிஸ் ஹால்சனுக்கு 2026 இயற்பியலுக்கான நோபல் பரிசைப் பெற்றுத்தந்த ஐஸ்கியூப் திட்டத்தில் சிபா பல்கலைக்கழகத்தின் பங்களிப்பு

ஐஸ்கியூப் திட்டத்தின் உலகளாவிய சாதனையில் பங்காற்றும் ஜப்பானின் ஒரே குழு

விஸ்கான்சின்–மேடிசன் பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த 82 வயதான பிரான்சிஸ் ஹால்சனுக்கு, ஐஸ்கியூப் நியூட்ரினோ ஆய்வகத்துக்கும் தொலைதூர அண்ட மூலங்களிலிருந்து வந்த உயர் ஆற்றல் துகள்களைக் கண்டறிந்ததற்கும் 2026ஆம் ஆண்டுக்கான இயற்பியலுக்கான நோபல் பரிசு வழங்கப்பட்டுள்ளது. அக்டோபர் 6ஆம் தேதி வெளியான அறிவிப்பு, 2002ஆம் ஆண்டு முதல் இந்த அறிவியல் முயற்சியில் பங்காற்றிவரும் கூட்டணியின் ஒரே ஜப்பானிய நிறுவனமான சிபா பல்கலைக்கழகத்தையும் அங்கீகரிக்கிறது.

ஹால்சனுக்கு “ஐஸ்கியூப் நியூட்ரினோ ஆய்வகத்துக்கான தீர்மானகரமான பங்களிப்புகளுக்கும், வானியற்பியல் தோற்றமுடைய உயர் ஆற்றல் நியூட்ரினோக்களைக் கண்டறிந்ததற்கும்” பரிசு வழங்கப்படுவதாக ராயல் ஸ்வீடிஷ் அறிவியல் அகாடமி தனது நோபல் பரிசு அறிவிப்பில் தெரிவித்துள்ளது. இந்தப் பரிசுத் தொகை 12 மில்லியன் ஸ்வீடிஷ் குரோனர்.

முதல் அண்ட நியூட்ரினோ சமிக்ஞைகளை அடையாளம் கண்டது முதல், தென் துருவத்தின் கீழே புதைக்கப்பட்டுள்ள கருவிகளை உருவாக்கியது வரை சிபாவின் பங்களிப்பு விரிகிறது. தொலைதூர விண்மீன் திரளுடன் ஒரு நியூட்ரினோவைத் தொடர்புபடுத்தவும், அரிதான எதிர்நியூட்ரினோ வினையின் முதல் கண்டறிதலில் பங்கேற்கவும், ஐஸ்கியூப்பின் அண்மைய மேம்பாட்டில் நிறுவப்பட்ட 600க்கும் மேற்பட்ட ஒளியியல் கண்டறிவிகளில் சுமார் 40 சதவீதத்தைத் தயாரிக்கவும் அதன் ஆய்வாளர்கள் உதவினர்.

பல்கலைக்கழகத்தின் ஹாட்ரான் வானியற்பியலுக்கான சர்வதேச மைய இயக்குநரும் பேராசிரியருமான 60 வயதான ஷிகெரு யோஷிடாவும், 52 வயதான ஆயா இஷிஹாராவும் அக்டோபர் 6ஆம் தேதி சிபா நகரில் உள்ள நிஷிசிபா வளாகத்தில் நடைபெற்ற செய்தியாளர் சந்திப்பில் இந்தப் பரிசை வரவேற்றனர். இஷிஹாரா நகோயாவிலிருந்து இணையவழியில் பங்கேற்றார்.

நோபல் பரிசு ஹால்சனைத் தனிப்பட்ட முறையில் குறிப்பிடுகிறது. எனினும், இந்த ஆய்வகத்தின் சாதனைகள் 14 நாடுகளில் உள்ள 58 நிறுவனங்களைச் சேர்ந்த சுமார் 450 விஞ்ஞானிகள் பங்கேற்ற சர்வதேச முயற்சிக்குச் சொந்தமானவை. கண்காணிப்புத் தரவுகளைப் புரிந்துகொள்வதிலும் அடுத்த தலைமுறை உபகரணங்களை வடிவமைப்பதிலும் சிறிய ஆய்வுக் குழு எவ்வாறு முக்கியப் பங்காற்றியது என்பதை சிபாவின் பங்கு காட்டுகிறது.

1988ஆம் ஆண்டின் யோசனையிலிருந்து ஒரு கன சதுர கிலோமீட்டர் ஆய்வகம் வரை

தென் துருவப் பனியைப் பயன்படுத்தி நியூட்ரினோக்களைக் கண்டறியும் தனது தொலைநோக்குப் பார்வையை ஹால்சன் முதன்முதலில் 1988ஆம் ஆண்டு முன்வைத்தார். 1944ஆம் ஆண்டு பெல்ஜியத்தின் டீனனில் பிறந்த அவர், 1969ஆம் ஆண்டு கு லுவென் பல்கலைக்கழகத்தில் முனைவர் பட்டம் பெற்று, விஸ்கான்சின்–மேடிசன் பல்கலைக்கழகப் பேராசிரியரானார். வழக்கமான ஆய்வகக் கலனை உருவாக்குவதற்குப் பதிலாக, இயற்கையான பனியின் மிகப்பெரிய பரப்பைத் துகள் கண்டறிவியாக மாற்ற வேண்டும் என்பது அவரது முன்மொழிவு.

முடிக்கப்பட்ட இந்த ஆய்வகம், அமுண்ட்சென்–ஸ்காட் தென் துருவ நிலையத்தின் கீழே உள்ள ஒரு கன சதுர கிலோமீட்டர் பனியைத் துகள் கண்டறிவியாகப் பயன்படுத்துகிறது. இதன் அசல் அணியில் 86 கேபிள்களில் பொருத்தப்பட்ட 5,160 ஒளியியல் தொகுதிகள் உள்ளன; ஒவ்வொரு கேபிளிலும் 60 தொகுதிகள் உள்ளன.

கட்டுமானம் 2004ஆம் ஆண்டு தொடங்கியது. அது முடிவடைந்த தேதியை வெவ்வேறு ஆதாரங்கள் வெவ்வேறாகக் குறிப்பிடுகின்றன: சிபாவின் திட்ட வரலாற்றின்படி 2010 டிசம்பரில் கட்டுமானம் முடிந்தது; நோபல் அறிவிப்பின்படி ஐஸ்கியூப் 2011ஆம் ஆண்டு நிறைவடைந்தது. அனைத்து 86 தொடர் வரிசைகளும் 2011ஆம் ஆண்டு முழுமையாகச் செயல்படத் தொடங்கின. இது நிறுவல் முடிவடைந்ததையும், முழு அணியைக் கொண்டு கண்காணிப்பு தொடங்கியதையும் வேறுபடுத்திக் காட்டுகிறது.

அசல் கட்டுமானச் செலவு 271 மில்லியன் அமெரிக்க டாலர் எனக் குறிப்பிடப்பட்டது; இதில் பெரும்பாலான நிதியை அமெரிக்க தேசிய அறிவியல் அறக்கட்டளை வழங்கியது. தனது பரிசு அறிக்கையில், ஐஸ்கியூப்பின் வடிவமைப்பு, கட்டுமானம், செயல்பாடு ஆகியவற்றில் இரண்டு தசாப்தங்களுக்கும் மேலாக முதலீடு செய்துள்ளதாக தேசிய அறிவியல் அறக்கட்டளை கூறுகிறது. தொலைதூர நிலையத்தில் கட்டுமானப் பணிகளுக்கு அமெரிக்க அண்டார்டிக் திட்டம் ஆதரவளித்தது.

இந்த யோசனையைச் செயல்படும் ஆய்வகமாக மாற்றிய ஹால்சனின் தலைமைப் பணியை இயற்பியலுக்கான நோபல் குழுத் தலைவர் மார்க் பியர்ஸ் பாராட்டினார்.

அற்புதமான கருவியை நமக்கு வழங்கிய சர்வதேச ஆய்வாளர்கள் மற்றும் பொறியாளர்கள் குழுவுக்குப் பிரான்சிஸ் ஹால்சன் தலைமை தாங்கியுள்ளார். அவரது விடாமுயற்சியும் அறிவியல் தொலைநோக்குப் பார்வையும் புதிய வகை வானியலுக்கு வழிவகுத்துள்ளன.

பொதுவாக பூமியைக் கடந்து செல்லும் துகள்களைப் பனி எவ்வாறு கண்டறிகிறது

நியூட்ரினோக்களுக்கு மின்சுமை இல்லை; அவை பொருளுடன் மிக அரிதாகவே வினைபுரிகின்றன. பெரும்பாலானவை கண்டறியக்கூடிய தடயமின்றி பூமியைக் கடந்து செல்கின்றன. இதனால் அவற்றைக் கண்காணிப்பது கடினம். ஆனால் அவை பயனுள்ள தகவல் தூதர்களாகவும் உள்ளன: மின்சுமை கொண்ட அண்டத் துகள்களின் பாதைகளைப் போல, காந்தப்புலங்கள் அவற்றின் பாதைகளை வளைக்காது.

இந்தக் கண்டறிவி நியூட்ரினோவை நேரடியாகப் படம் எடுப்பதில்லை. நியூட்ரினோ எப்போதாவது அணுக்கருவுடனோ எலக்ட்ரானுடனோ வினைபுரியும்போது, மின்சுமை கொண்ட துகள்கள் உருவாகின்றன. ஒரு மின்சுமை கொண்ட துகள், அந்தப் பொருளில் ஒளியின் வேகத்தைவிட வேகமாகச் செல்லும்போது உருவாகும் மங்கலான கதிர்வீச்சான செரென்கோவ் ஒளியை அந்தத் துகள்கள் வெளியிடக்கூடும்.

இந்த ஒளியின் நேரத்தையும் பிரகாசத்தையும் ஐஸ்கியூப்பின் ஒளியியல் உணரிகள் பதிவுசெய்கின்றன. அந்த அளவீடுகளைப் பயன்படுத்தி, உள்வரும் துகளின் ஆற்றலையும் திசையையும் ஆய்வாளர்கள் கணிக்கின்றனர். நியூட்ரினோ வினைகள் அரிதாக நடைபெறுவதற்கு ஈடுகொடுக்கும் வகையில், மிகப்பெரிய பனிப் பரப்பு பயன்படுத்தப்படுகிறது.

சிபாவின் ஐஸ்கியூப் திட்ட விளக்கத்தின்படி, அசல் தொகுதிகள் 1,450 முதல் 2,450 மீட்டர் ஆழத்தில் உள்ளன. வேறு சில ஆதாரங்கள் 1,400 முதல் 2,600 மீட்டர் வரையிலான பரந்த ஆழ வரம்பைக் குறிப்பிடுகின்றன. அண்மைய மேம்பாட்டுக்காக 2,600 மீட்டர் ஆழம் வரை துளையிடப்பட்டது. இந்தக் கட்டுமான ஆழத்தை அசல் உணரிகள் நிறுவப்பட்ட ஆழத்துடன் குழப்பக்கூடாது.

தொகுதிகளில் ஒளிப் பெருக்கிக் குழாய்கள் உள்ளன. இவை மிகச்சிறிய ஒளிப் பளிச்சிடல்களை அளவிடக்கூடிய மின்சமிக்ஞைகளாக மாற்றும் கருவிகள். ஜப்பானின் ஹமாமட்சுவைத் தலைமையிடமாகக் கொண்ட ஹமாமட்சு போட்டோனிக்ஸ் நிறுவனம் ஐஸ்கியூப் கண்டறிவிகளில் பயன்படுத்தப்படும் குழாய்களை உருவாக்கியது. இதன்மூலம் பல்கலைக்கழக ஆய்வாளர்களுடன் ஜப்பானியத் தொழில்துறைக்கும் பங்கு கிடைத்தது.

ஒளியைக் கண்டறிவது முதல் படிதான். விஸ்கான்சின் ஐஸ்கியூப் துகள் வானியற்பியல் மையத்தில் பணிபுரிந்து, தரவு செயலாக்கம் மற்றும் உருவகப்படுத்தல்களை ஒருங்கிணைக்கும் ஜுவான் கார்லோஸ் டியாஸ் வெலெஸ் கூறுவதன்படி, ஒரு நியூட்ரினோவைக் கண்டறிவதற்கு, அண்டக் கதிர்களால் உருவாகும் ஒரு மில்லியனுக்கும் அதிகமான மியூவான்களை ஐஸ்கியூப் கண்டறிகிறது. மியூவான்கள் மின்சுமை கொண்ட துகள்கள்; அவையும் பிரகாசமான தடங்களை உருவாக்கக்கூடும். எனவே, நியூட்ரினோ நிகழ்வுகளை அடையாளம் காண வேண்டிய பெரும் பின்னணிச் சமிக்ஞையை அவை ஏற்படுத்துகின்றன.

டியாஸ் வெலெஸின் கூற்றுப்படி, கண்காணிப்புத் தரவுகளைச் செயலாக்கவும் உருவகப்படுத்தல்களை உருவாக்கவும், பரவலாக்கப்பட்ட கணினி வலைப்பின்னல்களில் சுமார் 10,000 மையச் செயலாக்க அலகுகளும் (CPU) 1,000 வரைகலைச் செயலாக்க அலகுகளும் (GPU) பயன்படுத்தப்படுகின்றன. ஐஸ்கியூப் அளவீடுகளைப் புரிந்துகொள்ள ஆய்வாளர்களுக்கு தனது கணினி வசதிகளும் உதவுவதாக தேசிய அறிவியல் அறக்கட்டளை தெரிவித்துள்ளது.

சிபாவின் முதல் சமிக்ஞைகளும் கண்டுபிடிப்பு ஆண்டும்

2002ஆம் ஆண்டு ஐஸ்கியூப் கூட்டணி உருவானபோது சிபா பல்கலைக்கழகக் குழு அதில் இணைந்ததாகப் பல்கலைக்கழகம் கூறுகிறது. யோஷிடா 1990களில் இருந்தே ஹால்சனை அறிந்திருந்தார். ஆனால் இந்தத் திட்டத்தில் இணைவது பெரும் நிச்சயமற்ற தன்மையுடன் இருந்தது. உயர் ஆற்றல் அண்டத்தைப் பார்ப்பதற்கான நடைமுறை வழிமுறையாக நியூட்ரினோக்களைப் பயன்படுத்த முடியுமா என்பதில் பரவலான ஐயம் இருந்ததாக அவர் பல்கலைக்கழகத்தின் பரிசு குறித்த அறிக்கையில் நினைவுகூர்கிறார்.

2004ஆம் ஆண்டு முனைவர் பட்டம் பெற்ற பிறகு, 2005 ஜனவரியில் இஷிஹாரா விஸ்கான்சின் குழுவில் சேர்ந்தார்; 2006ஆம் ஆண்டு தனது ஆய்வுத் தளத்தைச் சிபாவுக்கு மாற்றினார். பணியாளர்களும் நிதியும் குறைவாக இருந்த குழு, மிகப்பெரிய கூட்டணிக்குள் தனித்துவமான பங்களிப்பை வழங்குவதற்காகத் தனக்கான தரவுப் பகுப்பாய்வு உத்தியை உருவாக்கியதாக அவர் விவரிக்கிறார்.

அந்த உத்தி, அபார ஆற்றல் கொண்ட இரண்டு நிகழ்வுகளை அடையாளம் காண உதவியது. சிபாவின் விரிவான திட்ட வரலாற்றின்படி, அவை 2011 ஆகஸ்டிலும் 2012 ஜனவரியிலும் பதிவாகின; அவற்றின் அளவிடப்பட்ட ஆற்றல்கள் முறையே 1.04 ± 0.16 மற்றும் 1.14 ± 0.17 பெட்டா எலக்ட்ரான் வோல்ட். பெட்டா எலக்ட்ரான் வோல்ட் (PeV) என்பது ஒரு குவாட்ரில்லியன் எலக்ட்ரான் வோல்ட் ஆகும். இது துகள்களின் ஆற்றலை அளவிடப் பயன்படும் அலகு.

பல்கலைக்கழகம் 2012 ஜூன் மாதம் நடைபெற்ற சர்வதேச மாநாட்டில் தொடக்கக் கண்டுபிடிப்புகளை முன்வைத்தது. 2013 ஜூலையில் ஃபிசிக்கல் ரிவியூ லெட்டர்ஸ் இதழில் ஆய்வறிக்கை வெளியானது; 2013 டிசம்பரில் மேலும் விரிவான பகுப்பாய்வு சயின்ஸ் இதழில் வெளியானது. இதனால்தான் சிபா 2012ஆம் ஆண்டின் கண்டுபிடிப்பு என்று குறிப்பிடும்போது, தேசிய அறிவியல் அறக்கட்டளையும் ஐஸ்கியூப்பின் நோபல் அறிவிப்பும் 2013ஆம் ஆண்டின் முக்கியக் கண்டுபிடிப்புகள் என்று குறிப்பிடுகின்றன.

முதல் இரண்டு நிகழ்வுகள் எப்போது பதிவானது என்பதில் அறிக்கைகள் வேறுபடுகின்றன: ஓர் அறிக்கை அவை 2013 மற்றும் 2014ஆம் ஆண்டுகளில் கண்டறியப்பட்டதாகக் குறிப்பிட, சிபாவின் விரிவான விளக்கம் அவை 2011 மற்றும் 2012ஆம் ஆண்டுகளில் பதிவானதாகக் கூறுகிறது. ஆற்றல் குறித்த சுருக்கங்களிலும் பல்கலைக்கழகத்தின் வரலாற்றுப் பதிவில் வேறுபாடுகள் உள்ளன. எனினும், தனித்தனி நிகழ்வுகளுக்கான மதிப்புகளையும் நிச்சயமற்ற அளவுகளையும் அது மேலே குறிப்பிட்டுள்ளது.

மேலும் ஆய்வு செய்ததில், தொடக்கத்தில் கண்டறியப்பட்ட இரண்டுடன் 26 நிகழ்வுகள் சேர்க்கப்பட்டன. 28 நிகழ்வுகளில் சுமார் 11 பின்னணி நிகழ்வுகள் இருக்கும் என எதிர்பார்க்கப்பட்டதாகவும், அவற்றின் ஆற்றல், வடிவம், வருகைத் திசை ஆகியவை நான்கு திட்டவிலகல்களுக்கு மேற்பட்ட புள்ளிவிவர நம்பகத்தன்மையுடன் அண்டத் தோற்றத்தை ஆதரித்ததாகவும் சிபா கூறுகிறது.

1987ஆம் ஆண்டு காமியோகாண்டே கண்டறிந்த நியூட்ரினோக்களுடன் ஒப்பிடும்போது, புதிய ஆற்றல் வரம்பு சுமார் 100 மில்லியன் மடங்கு அதிகம் என சிபா குறிப்பிடுகிறது. முன்பு கண்டறியப்பட்ட நியூட்ரினோக்களைவிட இவை ஒரு மில்லியன் மடங்குக்கும் அதிகமான ஆற்றலைக் கொண்டிருந்ததாக தேசிய அறிவியல் அறக்கட்டளை பொதுவாகக் கூறுகிறது. இந்த ஒப்பீடுகள் வெவ்வேறு அடிப்படை அளவுகளைப் பயன்படுத்துவதால், அவற்றை ஒரே அளவீடாகக் கருதக்கூடாது.

நியூட்ரினோவின் தடத்தைப் பின்தொடர்ந்து தொலைதூர விண்மீன் திரளைக் கண்டறிதல்

அண்ட நியூட்ரினோக்களைக் கண்டறிந்தது, இயற்கையான துகள் முடுக்கிகள் அவற்றை உருவாக்குகின்றன என்பதை உறுதிப்படுத்தியது. அவற்றின் மூலத்தைக் கண்டறிய இன்னொரு படி தேவைப்பட்டது: நியூட்ரினோ வந்திருக்கக்கூடிய திசையை மதிப்பிட்டு, பிற கருவிகள் மேற்கொண்ட கண்காணிப்புகளுடன் அதை இணைப்பது.

2017 செப்டம்பர் 22ஆம் தேதி, ஜப்பான் நேரப்படி, ஐஸ்கியூப் IC170922A எனப்படும் நிகழ்வைக் கண்டறிந்தது. காமா கதிர் செயற்கைக்கோள்களும் ஒளியியல் தொலைநோக்கிகளும் அந்த எச்சரிக்கையைப் பின்தொடர்ந்து கண்காணித்து, மிகப்பெரிய கருந்துளையுடன் தொடர்புடைய பிளேசரான TXS 0506+056 உடன் அந்த நிகழ்வை இணைத்தன. இந்தக் கண்டுபிடிப்புகள் 2018ஆம் ஆண்டு அறிவிக்கப்பட்டு, சயின்ஸ் இதழில் வெளியிடப்பட்டன.

பிளேசர் என்பது பூமியை நோக்கி வலுவான ஜெட் கற்றையை வெளியிடும் செயலில் உள்ள விண்மீன் திரளின் மையப்பகுதி. 2018ஆம் ஆண்டின் முடிவு, நியூட்ரினோ அந்தப் பிளேசரிலிருந்து வந்திருக்கக்கூடும் என்பதற்கான ஆதாரம் என்று அசல் அறிக்கை விவரிக்கிறது. நியூட்ரினோ மூலத்தை முதன்முதலில் அடையாளம் கண்டதாக சிபா கூறுகிறது; வேறொரு விண்மீன் திரளில் உள்ள மிகப்பெரிய கருந்துளையிலிருந்து நியூட்ரினோக்கள் வந்ததற்கான உறுதியான சான்று 2018ஆம் ஆண்டு கிடைத்ததாக தேசிய அறிவியல் அறக்கட்டளை தெரிவிக்கிறது.

இந்தத் தொடர்பைக் கண்டறிய, பல்வேறு தூதுவர்கள் வழி வானியல் எனப்படும் அணுகுமுறை உதவியது. ஒரே அண்டச் செயல்பாட்டை நியூட்ரினோக்கள் மற்றும் பல வகையான மின்காந்தக் கதிர்வீச்சுகள் உள்ளிட்ட வெவ்வேறு சமிக்ஞைகள் வழியாக ஆய்வு செய்வதே இதன் பொருள். ஒளியால் மட்டும் பெற முடியாத தகவலை நியூட்ரினோ வழங்கியது; அதேவேளை, அதன் திசையில் இருந்த பொருளை அடையாளம் காண தொலைநோக்கிக் கண்காணிப்புகள் உதவின.

உயர் ஆற்றல் அண்டத்தைக் கண்காணிப்பதில் நிபுணத்துவம் பெற்ற ஹிரோஷிமா பல்கலைக்கழகப் பேராசிரியர் யசுஷி புகாசாவா, கண்டறிவிகளை உருவாக்கி ஒன்றிணைத்ததிலும், உலகெங்குமுள்ள ஆய்வகங்களுக்கு நியூட்ரினோத் தகவல்களை விரைவாக அனுப்பும் அமைப்பை உருவாக்கியதிலும் சிபாவுக்குப் பங்குண்டு எனப் பாராட்டினார். அந்த எச்சரிக்கை அமைப்பு, பல்வேறு ஆய்வகங்கள் ஒருங்கிணைந்து தொடர்ந்து கண்காணிக்க வழிவகுத்தது.

NGC 1068 என்றும் மெசியர் 77 என்றும் அழைக்கப்படும் மற்றொரு விண்மீன் திரளிலிருந்து நியூட்ரினோ வெளிப்படுவதற்கான ஆதாரங்களை ஐஸ்கியூப் பின்னர் அறிவித்தது. 2023ஆம் ஆண்டு பால்வீதியில் நியூட்ரினோ கண்காணிப்புகளை அறிவித்த ஐஸ்கியூப், நியூட்ரினோக்களின் அடிப்படையில் நமது விண்மீன் திரளின் முதல் படத்தை உருவாக்கியதாக தேசிய அறிவியல் அறக்கட்டளை கூறுகிறது. தனித்தனி துகள்களைக் கண்டறிவதிலிருந்து அவற்றின் மூலங்களை வரைபடமிடும் நோக்குக்கு இந்த முன்னேற்றம் வழிவகுக்கிறது.

அரிதான எதிர்நியூட்ரினோ வினை துகள் இயற்பியலைச் சோதிக்கிறது

2021ஆம் ஆண்டு நேச்சர் இதழில் வெளியான ஒரு கண்டுபிடிப்பிலும் சிபா பங்களித்தது: எலக்ட்ரான் எதிர்நியூட்ரினோவின் மூலம் கிளாஷோ அதிர்வை முதன்முதலில் கண்டறிந்ததே அது. எதிர்நியூட்ரினோ என்பது நியூட்ரினோவின் எதிர்ப்பொருள் இணைத் துகள்.

கிளாஷோ அதிர்வு என்பது, எலக்ட்ரான் எதிர்நியூட்ரினோ ஒன்று எலக்ட்ரானுடன் மோதும்போது, பலவீன விசையில் பங்காற்றும் துகளான W போசானை உருவாக்கும் என முன்கணிக்கப்பட்ட வினையாகும். இந்த நிகழ்வைக் கவனித்தது, அறியப்பட்ட அடிப்படைத் துகள்களையும் அவற்றின் வினைகளையும் விளக்கும் கோட்பாடான செந்தர மாதிரியின் கணிப்பைச் சோதித்தது.

இந்தச் சாதனை, ஐஸ்கியூப்புக்கு ஒன்றோடொன்று தொடர்புடைய இரண்டு நோக்கங்களை அளிக்கிறது. உயர் ஆற்றல் துகள்களை உருவாக்கும் அண்டச் சூழல்களை ஆய்வு செய்வதோடு, மனிதர்கள் உருவாக்கிய முடுக்கிகளில் ஆய்வு செய்வது கடினமான ஆற்றல் மட்டங்களில் அடிப்படை இயற்பியலையும் இந்தத் துகள்களைப் பயன்படுத்திச் சோதிக்க முடியும்.

நியூட்ரினோ அலைவுகளைக் கண்டுபிடித்ததற்காக 2015ஆம் ஆண்டுக்கான இயற்பியலுக்கான நோபல் பரிசைப் பகிர்ந்துகொண்ட டோக்கியோ பல்கலைக்கழகப் பேராசிரியர் தகாஅகி கஜிதா, ஹால்சனுக்கான பரிசை வரவேற்றார். அண்டக் கதிர்கள் எங்கிருந்து வருகின்றன, அவை எவ்வாறு முடுக்கப்படுகின்றன என்பதைப் புரிந்துகொள்வதற்கான நீண்டகால எதிர்பார்ப்பை நிறைவேற்றும் படியாக ஐஸ்கியூப்பை அவர் விவரித்தார்.

ஜனவரியில் 600க்கும் மேற்பட்ட புதிய கண்டறிவிகள் நிறுவப்பட்டன

சிபாவின் பொறியியல் பங்களிப்பு பெரிதும் விரிவடைந்துள்ள நிலையில் இந்தப் பரிசு அறிவிக்கப்பட்டுள்ளது. பிப்ரவரி 13ஆம் தேதி வெளியான பல்கலைக்கழகத்தின் மேம்பாட்டுப் பணி நிறைவடைந்த அறிவிப்பின்படி, நிறுவல் 2026 ஜனவரி 21ஆம் தேதி முடிவடைந்தது.

சுமார் 40 ஆய்வாளர்கள் மற்றும் பொறியாளர்கள் கொண்ட சிறப்புக் குழு, 2025 நவம்பர் பிற்பகுதியில் தொடங்கி சுமார் இரண்டரை மாதங்கள் பணியாற்றியது. அவர்கள் ஆறு ஆழ்துளைக் கிணறுகளைத் தோண்டி, ஏற்கெனவே இருந்த கண்டறிவியின் மையப் பகுதியில் 600க்கும் மேற்பட்ட புதிய ஒளியியல் தொகுதிகளை நிறுவினர்.

புதிய தொகுதிகளில் சுமார் 40 சதவீதம் டி-எக் (D-Egg) கண்டறிவிகள். சிபாவின் ஹாட்ரான் வானியற்பியலுக்கான சர்வதேச மையம் ஒரு தசாப்தத்துக்கும் மேலாக அவற்றை வடிவமைத்து தயாரித்தது. ஜெர்மனி மற்றும் அமெரிக்கக் குழுக்கள் மற்றொரு வகைக் கண்டறிவியான எம்-டிஓஎம்-ஐ (mDOM) வழங்கின.

ஒவ்வொரு டி-எக் கருவியிலும், எதிரெதிர்த் திசைகளில் பொருத்தப்பட்ட இரண்டு உணர்திறன் மிக்க ஒளி உணரிகள் கண்ணாடி உறைக்குள் உள்ளன. மேலிருந்தும் கீழிருந்தும் வரும் ஒளியைப் பதிவுசெய்வது, அதன் திசையையும் தீவிரத்தையும் அளவிட உதவுகிறது. குறுகிய துளையிடப்பட்ட குழிகளுக்குள் பொருந்தும் வகையிலும் இந்த உறை வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. தயாரிப்புப் பணிக்குத் தலைமை தாங்கிய இஷிஹாரா, அண்டார்டிகாவில் நிறுவும் குழுவிலும் பங்கேற்றார்.

கட்டுமானப் பணிக்கான கால அட்டவணை கடினமானதாக இருந்தது. 2,600 மீட்டர் ஆழம் வரை சென்று, விரும்பிய வடிவிலான துளையை உருவாக்க வெந்நீர் துளையிடும் பணி சுமார் 60 மணி நேரம் எடுத்தது. பின்னர், துளை உறைந்து மூடப்படுவதற்கு முன் சுமார் 110 ஒன்றோடொன்று இணைக்கப்பட்ட கண்டறிவிகளைக் குழிக்குள் இறக்க, நிறுவல் குழுவுக்கு 30 மணி நேரமே இருந்தது.

ஐஸ்கியூப்-ஜென்2 (IceCube-Gen2) திட்டத்தின் மேம்பாட்டுக்காக சிபாவில் தயாரிக்கப்பட்ட ஐந்து முன்னோட்டக் கண்டறிவிகள் நிறுவப்பட்டதாகவும் பல்கலைக்கழகம் தெரிவிக்கிறது. உள்நாட்டு நிறுவனங்கள், பட்டமேற்படிப்பு மாணவர்கள், இளம் ஆய்வாளர்கள் ஆகியோர் கண்டறிவிகளை உருவாக்குவதிலும் தயாரிப்பதிலும் பங்கேற்றனர். இதனால் தரவுப் பகுப்பாய்வைத் தாண்டியும் ஜப்பானின் பங்களிப்பு விரிந்தது.

குறைந்த ஆற்றல் நியூட்ரினோக்களைக் கண்டறியப் பெரிய இலக்கு

குறைந்த ஆற்றல் நியூட்ரினோக்களிலிருந்து வெளிப்படும் மங்கலான ஒளியைக் கண்டறிவதற்காக, இந்த மேம்பாட்டில் உணரிகள் ஒன்றுக்கொன்று நெருக்கமாக அமைக்கப்பட்டுள்ளன. இது கிகா எலக்ட்ரான் வோல்ட் (GeV) அளவிலான ஆற்றல் வரம்பை இலக்காகக் கொண்டதுடன், சுற்றியுள்ள பனியில் ஒளி பயணிக்கும் விதத்தை மேலும் துல்லியமாக அளவிட உதவுகிறது. பனியைப் பற்றிய மேம்பட்ட புரிதல், நியூட்ரினோக்களின் வருகைத் திசையை இன்னும் துல்லியமாகக் கணிக்க உதவும்.

இந்த மேம்பாட்டின் பயனுள்ள கண்டறிதல் பரப்பு சுமார் இரண்டு மில்லியன் டன் நீருக்கு இணையானது; சூப்பர்-காமியோகாண்டேவின் பரப்பு சுமார் 50,000 டன் என சிபா குறிப்பிடுகிறது. இந்த எண்ணிக்கைகள் சுமார் 40 மடங்கு வித்தியாசத்தைக் காட்டுகின்றன. கருவிகளின் அமைப்பும் கண்காணிப்பு முறைகளும் வேறுபடுவதால், பரப்பளவு மட்டுமே உணர்திறனையோ துல்லியத்தையோ தீர்மானிப்பதில்லை.

அடர்த்தியான இந்தக் கருவி அமைப்பு, மிக உயர்ந்த ஆற்றல் வானியலுக்குப் பெயர்பெற்ற ஆய்வகத்தை மற்றொரு துகள் ஆற்றல் வரம்புக்கும் விரிவுபடுத்துகிறது. பாரிய விண்மீன்கள் ஈர்ப்புவிசையால் சரிந்து கருந்துளைகள் உருவாகும்போது வெளிப்படும் நியூட்ரினோக்களை ஆய்வு செய்வது ஒரு சாத்தியமான ஆராய்ச்சி இலக்கு என சிபா குறிப்பிடுகிறது; இது ஏற்கெனவே செய்யப்பட்ட கண்காணிப்பு அல்ல.

கண்காணிப்பு கால அட்டவணை மேலும் தெளிவுபடுத்தப்பட்டுள்ளது. பிப்ரவரியில் வெளியிட்ட அறிவிப்பில், பனி மீண்டும் உறைந்த பிறகு, 2026 கோடைக்காலத்தை ஒட்டி கண்காணிப்பு தொடங்கும் என சிபா எதிர்பார்த்தது. அதற்கு முன் தகவல் தொடர்புச் சோதனைகள், அளவுத்திருத்தம், கண்டறிவிகளைத் துல்லியமாகப் பொருத்துதல் ஆகியவை மேற்கொள்ளப்பட வேண்டும்.

ஆனால் அக்டோபரில் வெளியிட்ட ஐஸ்கியூப்பின் நோபல் பரிசு அறிவிப்பு, இந்த மேம்பாட்டிலிருந்து முதலாவது அறிவியல் தரவு 2026ஆம் ஆண்டின் பிற்பகுதியில் கிடைக்கும் என எதிர்பார்க்கப்படுவதாகக் கூறுகிறது. கோடைக்காலத்திலேயே முழுமையான அறிவியல் கண்காணிப்பு தொடங்கியதை அது உறுதிப்படுத்தவில்லை.

தற்போதைய ஆய்வகத்தின் எட்டு மடங்கு பரப்பளவு கொண்ட ஒளியியல் அணியை அமைத்து, இன்னும் அதிக ஆற்றல் நியூட்ரினோக்களைக் கண்டறிவதற்கான வானொலி உணரிகளையும் சேர்ப்பது முன்மொழியப்பட்ட ஐஸ்கியூப்-ஜென்2 திட்டத்தின் நோக்கம். அது இன்னும் ஒரு முன்மொழிவுதான்; அதன் கட்டுமானம் எப்போது தொடங்கும் அல்லது நிறைவடையும் என்பதை அறிவிப்புகள் குறிப்பிடவில்லை.

பரிசுக்கு வழிவகுத்த முக்கிய மைல்கற்கள்

கருவியை முன்மொழிந்தது, கட்டியமைத்தது, நிகழ்வுகளைப் பதிவுசெய்தது, பகுப்பாய்வுகளை முன்வைத்தது, முடிவுகளை வெளியிட்டது என ஐஸ்கியூப்பின் வரலாற்றில் பல கட்டங்கள் உள்ளன. இவை சில நேரங்களில் ஒரே கண்டுபிடிப்பு ஆண்டாகச் சுருக்கிக் குறிப்பிடப்படுகின்றன.

• 1988: தென் துருவத்தில் நியூட்ரினோக்களைக் கண்டறியும் தனது யோசனையை ஹால்சன் முதன்முதலில் முன்வைக்கிறார்.
• 2002: ஐஸ்கியூப் கூட்டணி உருவாகிறது; அதன் ஒரே ஜப்பானிய நிறுவனமாக சிபா இணைகிறது.
• 2004–2011: கட்டுமானம் தொடங்கி, முழுமையான ஆய்வகம் செயல்பாட்டுக்கு வருகிறது.
• 2011–2013: முதல் முக்கிய நிகழ்வுகள் பதிவாகி, 2012 ஜூனில் முன்வைக்கப்பட்டு, 2013ஆம் ஆண்டு ஆய்விதழ்களில் விவரிக்கப்படுகின்றன.
• 2017–2018: IC170922A நிகழ்வு, TXS 0506+056 பிளேசருடனான தொடர்பையும் கண்டுபிடிப்புகள் வெளியிடப்படுவதையும் நோக்கி வழிவகுக்கிறது.
• 2021: கிளாஷோ அதிர்வின் முதல் கண்டறிதல் வெளியிடப்படுகிறது.
• 2023: பால்வீதியில் நியூட்ரினோ கண்காணிப்புகளை ஐஸ்கியூப் அறிவிக்கிறது.
• 2026 ஜனவரி 21: ஐஸ்கியூப் மேம்பாட்டின் நிறுவல் நிறைவடைகிறது.
• 2026 அக்டோபர் 6: இயற்பியலுக்கான நோபல் பரிசு ஹால்சனுக்கு வழங்கப்படுவதாக அறிவிக்கப்படுகிறது.

யோஷிடாவின் கூற்றுப்படி, கூட்டணி தொடங்கியபோது ஐந்து நாடுகள் இதில் பங்கேற்றன; இன்று அது 14 நாடுகளாக வளர்ந்துள்ளது. சிபாவின் திட்டப் பக்கத்தில் 2020ஆம் ஆண்டு 12 நாடுகளைச் சேர்ந்த 53 நிறுவனங்களின் சுமார் 300 ஆய்வாளர்கள் குறிப்பிடப்பட்டிருந்தனர்; தற்போது 58 நிறுவனங்களைச் சேர்ந்த சுமார் 450 ஆய்வாளர்கள் உள்ளனர்.

ஐஸ்கியூப்பின் முதன்மை ஆய்வாளரான ஹால்சன், பரிசு குறித்த தனது பதிலில் அந்தக் கூட்டுப் பணியையே மையமாகக் குறிப்பிட்டார்.

இந்தச் சிறந்த கூட்டணிக்குத் தகுதியான அங்கீகாரத்தை இறுதியாகப் பெற்றுத் தந்தது எனக்கு மிகுந்த நிம்மதியை அளிக்கிறது.

சிபாவைப் பொறுத்தவரை, அடுத்த உறுதியான மைல்கல் 2026ஆம் ஆண்டின் பிற்பகுதியில் எதிர்பார்க்கப்படும் மேம்பாட்டின் முதல் அறிவியல் தரவு வெளியீடாகும். முன்மொழியப்பட்ட பெரிய ஆய்வகத்துக்கான தயாரிப்புகளையும் அதன் ஆய்வாளர்கள் மேற்கொண்டு வருகின்றனர். அதேசமயம், ஐஸ்கியூப் கண்டறியும் துகள்களை உருவாக்கும் அண்ட முடுக்கிகளைத் தொடர்ந்து தேடி வருகின்றனர்.

முக்கிய அம்சங்கள்

• ஐஸ்கியூப் திட்டத்துக்காகவும் அண்ட நியூட்ரினோக்கள் குறித்த கண்டுபிடிப்புகளுக்காகவும் பிரான்சிஸ் ஹால்சனுக்கு 2026ஆம் ஆண்டுக்கான இயற்பியலுக்கான நோபல் பரிசு வழங்கப்பட்டுள்ளது.
• சிபா பல்கலைக்கழகம் 2002ஆம் ஆண்டு முதல் பங்கேற்று வருகிறது; கூட்டணியின் ஒரே ஜப்பானிய நிறுவனமாக அது தொடர்கிறது.
• ஆரம்பகால அண்ட சமிக்ஞைகள், பிளேசர் மூலம், முதல் கிளாஷோ அதிர்வு நிகழ்வு ஆகியவற்றை அடையாளம் காண சிபா உதவியது.
• அசல் ஆய்வகத்தில் அண்டார்டிக் பனியின் ஒரு கன சதுர கிலோமீட்டர் பரப்பில் 5,160 ஒளியியல் தொகுதிகள் உள்ளன.
• அண்மையில் நிறுவப்பட்ட 600க்கும் மேற்பட்ட மேம்பாட்டுக் கண்டறிவிகளில் சுமார் 40 சதவீதம் சிபாவில் தயாரிக்கப்பட்டவை.
• மேம்பாட்டின் முதல் அறிவியல் தரவு 2026ஆம் ஆண்டின் பிற்பகுதியில் வெளியாகும் என எதிர்பார்க்கப்படுகிறது; ஐஸ்கியூப்-ஜென்2 இன்னும் முன்மொழிவாகவே உள்ளது.