ලෝක පාලක බල - ( ක්වොන්ටම් භෞතික විද්‍යාව ලිපි අංක 2)

භෞතික විද්‍යාවේ ගැබුරු සිද්ධාන්ත ගැන කතා කරන ලිපි මාලාවේ තවත් ලිපියක් අරගෙන ඔන්න ආවා. අද ලිපියෙන් කතා කරන්න යන්නේ, මූලික බලයන් සම්බන්දවයි.

පලමුව මිතුරන්ට  කියන්න අවශ්‍යයි, පෙර ලිපි කියවලා නැත්තම් ඒවා පලමුව කියවලා මේ ලිපිය සමග සම්බන්ද වෙන්න කියලා. එවිට තේරුම් ගන්න පහසු වේවි. එම ලිපිවල සබැදියාවන් පහත දක්වලා තියනවා.

උපපරමාණුක අංශුවෙන් ඔබ්බට

සම්මත මොඩලය ගැන කතා කරපු ලිපියෙදි මූලික අංශුන් වර්ග දෙකක් වන ක්වාක්ස් හා ලෙප්ටොන් ගැන පැහැදිලි කිරිමක් සිදුකලා. මේ ලිපිය මගින් එහි දිගුවක් ලෙස බෝසෝන වර්ග ගැන හා මූලික බල ගැන මා දන්නා ආකාරට සරලව පැහැදිලි කිරිමක් සිදුකරන්න බලාපොරොත්තු වෙනවා.

ක්වාක්ස් - ක්වාක්ස් අතර මෙන්ම, ක්වාක්ස් - ලෙප්ටොන් අතර ආකර්ෂණයන් තිබුනේ නැතිනම් මෙලොව පරමානුවක් පවතින්න විදිහක් නැ. අංශූන් අතර අන්තර් සබදතාව අත්‍යවශයයි.  මේ නිසා මේ අංශූන් අතර අන්තර් ආකර්ශණයක් විම සදහා කිසියම් වූ බලයක් අවශ්‍යමයි. 

ඒ අනුව මූලික බලයන් 4ක් අපට හමුවෙනවා.

1. ශක්තිමත් න්‍යෂ්ඨි බල (Strong force)
2. දුර්වල න්‍යෂ්ඨි බල (weak force)
3. විද්යුත් චුම්බක බල (Electromagnetic force)
4. ගුරුත්වය (Gravity)

මේ බලයන් රැගෙන යන්න නැත්තම් වාහකයා ලෙස කටයුතු කරන අංශුන් වර්ගයක් තියනවා. මේවා හදුන්වන්නේ  gauge boson / ගේජ් බෝසෝන කියන නමින්. මේ අංශුන් වල උදව්වෙන් තමයි මේ එක් එක් බලයන් හුවමාරු වෙන්නේ.

gauge boson / ගේජ් බෝසෝන වර්ග 4ක් තියනවා

1. ග්ලුවෝන්ස් (gluon)
2. පෝටෝන (photon)
3. W බෝසෝන
4. Z බෝසෝන

අපි දැන් මේ බලයන් එකිනෙක ගැන කතාකරමු.

ශක්තිමත් න්‍යෂ්ඨි බල (Strong force)

ශක්තිමත් බල/ Strong force ගැන එදිනෙදා කතා වෙනවා අඩුයි. නමුත් මේ ශක්තිමත් බල/ Strong force ඉතා වැදගත්.  මෙම    Strong force නිසා තමයි, පරමානුක න්‍යෂ්ඨිය යහතින් තියෙන්නේ. ඒ කියන්නේ න්‍යෂ්ඨියේ තියන නියුට්‍රෝන හා ප්‍රෝටෝන  එකතු කරලා තියාගන්නේ.

නියුට්‍රෝන හා ප්‍රෝටෝන කියන උපපරමාණුක අංශු හැදිලා තියෙන්නෙත් තවත් කුඩා අශූන් වන ක්වාක්ස් වලින්. මේ ගැන පෙර ලිපියෙන් අපි කතා කලා.  නැවතත් මතක් කලොත්, නියුට්‍රෝනය හැදිලා තියෙන්නේ ඩවුන් ක්වාක්ස් දෙකකින් හා එක ටොප් ක්වාක්ස් එකකින්. ප්‍රෝටෝනය හැදිලා තියෙන්නේ ටොප් ක්වාක්ස් දෙකකින් හා එක ඩවුන් ක්වාක්ස් එකකින්. 

ප්‍රෝටෝන ධන ආරෝපිතයිනේ. ඉතින් න්‍යෂ්ඨිය තුල ප්‍රෝටෝන තියෙනකොට ඒවායේ අරෝපණ සමාන බැවින් එකිනෙක විකර්ෂණය වෙන්න ගන්නවා. ඉතින් මේ විකර්ෂණය නවත්වන්න බලවත් ශක්තියක් අවශ්‍ය වෙනවා. ඒ වගේම නියුට්‍රෝන හා ප්‍රෝටෝන තුල තියන ක්වාක්ස් එකට බැදලා තියාගන්නත් බලවත් ශක්තියක් අවශ්‍ය වෙනවා. මේ ශක්තිය තමයි,Strong force ලෙස හදුන්වන්නේ. Strong force තමයි, මූලික බල 4න් බලවත්ම බලය වෙන්නේ. මෙහි ශක්තිය 1ක් කියලා සලකනවා. නමුත් Strong force ක්‍රියාත්මක වෙන්නේ 10^-15 m ඉතාම සුලු පරාසයක පමණයි.  මෙහි ගේජ් බෝසෝනය වෙන්නේ  ග්ලුවෝන්ස් (gluon) නම් බෝසෝනයයි.

දුර්වල න්‍යෂ්ඨික බල (weak force)

 හිරු අහසේ දිලෙන්නේත්, අපිට හිරුගෙන් එලිය ලැබෙන්නේත්, කාබන්  14 පරික්ෂණය මගින් කාල නිර්ණය කරන්න හැකියාව ලැබිලා තියෙන්නෙත් paricle decay නිසායි. සරලව කියනවානම් අස්ථායි අංශුවක් තවත් අංශුවක් බවට පත්වෙනවා. මේ කියන weak force නිසා තමයි paricle decay ඇතිවෙන්නේ. අන්න ඒ නිසා තමයි විකිරණශිලි මූලද්‍රව්‍ය පවතින්නේ.

 weak force  ක්‍රියාත්මක වන පරාසය 10^-18m වගේ බොහොම පොඩියි. ආසන්න ලෙස ප්‍රෝටෝනය විශ්කම්බයෙන් 0.1% ක වගේ ප්‍රමාණයක්. ඒ වගේම ශක්තිය අතින් ගත්තාම, Strong force එකෙන් 10^-6 වගේ කුඩා බලවත් කමක් තමයි පවතින්නේ.

මෙහි බල වාහක බෝසෝන වන්නේ  W හා  Z යන ගේජ් බෝසෝන වර්ග දෙකයි. 

weak force  ක්‍රියාත්මක වන හැටි සරලව කිව්වොත්, ඉහත ගේජ් බෝසෝන මගින් ක්වාක්ස් වලින් හැදිලා තියන උපපරමානුක අංශු වල තියන ක්වාක්ස් වෙනස් කරනවා. ඒ හේතුවෙන් උපපරමාණුවම වෙනස් වෙනවා.

උදාහරණයක් ලෙස අපි හිතමු, ප්‍රෝටෝනයක තියන අප් ක්වාස් 2න් එකක් ඩවුන් ක්වාක් එකක් වුනා කියලා. එතකොට එම ප්‍රොෙටා්නය තුල ඩවුන් ක්වාස් දෙකක්( පෙර තිබු ඩවුන් ක්වාස්ක් එකත් ඇතුලුව) හා අප් ගක්වාක්ස් එකක් තියනවා. දැන් මේ අංශුවට තවදුරටත් ප්‍රෝටෝනය  කියන්න බැ. දැන් ඒක නියුට්‍රෝනයක්.  පරමාණුක න්‍යෂ්ටියේ තියන එක උපපරමාණුක අංශූවක් වෙනස් උනා කියලා කියන්නේ, මුලු පරමාණුවම වෙනස් වෙනවා. ඒ කියන්නේ නව මුලද්‍රව්‍යයක් හැදෙනවා. මෙන්න මෙහෙමයි weak force ක්‍රියාත්මක වන හැටි සරලවම කිව්වොත්.

මේක ටිකක් අවුල් වගේ ඇති. මේ ගැන තවත් පැහැදිලි කරන්නම් ක්වොන්ටම් වර්ණ ඇසුරින්. ක්වොන්ටම් වර්ණ ගැන ඉදිරි ලිපියකදි කතා කරමු.

විදයුත් චුම්බක බල (Electro magnetic force)

විදයුත් චුම්බක බල නම් තරමක් කන වැකෙන බලයක්. විදයුත් චුම්බක බල ක්‍රියාත්මක වෙන්නේ ආරෝපිත අංශුන් අතරයි. විදයුත් චුම්බක බල, පරමාණු හා අණු බැද තබාගන්න උපකාරි වෙනවා. 

මෙහි බන්දන මැදිහත්කරු ලෙස කටයුතු කරන ගේජ් බෝසෝනය වන්නේ පෝටෝනයයි. විදයුත් චුම්බක බලවල පරාසය අනන්තය දක්වා විහිදි යනවා. එමෙන්ම මෙහි බලවත්කම  1/137 වගේ වෙනවා.  එබැවින්  මෙය දෙවැනි වන්නේ  Strong force එකට පමණයි.

ගුරුත්වය (Gravity)

ඉහත සියලුම බල අතුරින් අපට සමීපතම බලය තමයි ගුරුත්වය. ගුරුත්වය නිසා තමයි අපි මේ පෘතුවිය මත ඉන්නේ වගේ පෘතුවිය හිරු වටා යන්නෙත්. නමුත් ගුරුත්වය ක්‍රියාත්මක වන්නේ කොහොමද කියලා හරියටම පැහැදිලි කිරිමක් තවමත් නැ. අපි පොඩිකාලේ ඉදන්ම ඉගෙන ගන්න නිවුටන්ගේ ගුරුත්වාකර්ෂණය ගැන කියපු කතා අදට එතරම්ම වලංගු නැ. අයින්ස්ටයින් නම් කියන්නේ අවකාශ කාලයේ වක්‍රතාව නිසා ගුරුත්වය දැනෙනවා කියලා.

ගුරුත්ව තරංග ගැන  ලියපු මේ  ලිපිය කියවලා ඔයාලාට නියුටන් කියපු දේවලුයි අයින්ස්ටයින් කියපු දේවල් ගැන තවදුරටත් දැනගන්න පුලුවන්.

ගුරුත්වය ක්‍රියාත්මක වෙන්නේ ‘‘ග්‍රැවිටෝන්‘‘ හරහා යැයි කල්පිත මතයක් පවතිනවා. නමුදු මේ ගැන තවමත් පරික්ෂනාත්මකව තහවුරු කරලා නැ. එ නිසා ග්‍රැවිටෝන්, ගේජ් බෝසෝනයක් ලෙස පිලිගන්නේ නැ.

ඒ වගේම මූලික බල 4න් දුර්වලම බලය ලෙස සලකන්නේ ගුරුත්වය තමයි. නමුත් මේ ගැනත් වාද විවාද පවතිනවා. ගුරුත්ව බලය තවත් මානයකට කාන්දු වෙනවා නැතිනම් ඩාර්ක් එනර්ජ්/අදුරු ශක්තිය බවට පත්වෙනවා කියලාත් මතයක් පවතිනවා. අපි මේ ගැනත් ඉදිරියේදි කතා කරමු.

ඊලගට අපිට කතා කරන්න තියෙන්නේ අංශු වලට ස්කන්දයක් ලබාදෙන, පසුගිය සමයේ මහත් ආන්දෝලනයක් ඇතිකල අංශුවක් ගැන.

ඒ තමයි හිග්ස් බෝසෝනය.

ඊලග ලිපියෙන් හමුවන තෙක් සුබ දවසක්.

- රොෂින් ප්‍රනාන්දු
වෛද්‍ය ශිෂ්‍ය