– डॉ. अरुण हेबळेकर
काही महिन्यांपूर्वी इटली आणि स्वित्झर्लंड देशांच्या सीमेवरील सीईआरएन (सर्न) नावाच्या संस्थेने लार्ज हॅड्रॉन कोलायडर (लाहेको) नावाचं एक राक्षसी उपकरण बांधलं. त्यात विश्वाच्या निर्मितीच्या वेळी अस्तित्वात असलेले मूलकण जे सध्या अस्तित्वात असलेल्या मूलकणांच्या निर्मितीला कारणीभूत झाले असावेत असा दावा व्यक्त केला जातो, त्याचं समर्थन करण्यासाठी प्रयोग केले जाणार होते. दहा अब्ज डॉलर्सचं हे उपकरण बांधायला आपल्या देशानंही दहा करोड डॉलर्स दिले. त्यामुळे आपल्या संशोधकांना त्यावर काम करायला संधी मिळू शकली. आत्ता त्या संस्थेनं तसा एक मूलकण अथवा त्या वर्गात मोडणारा मूलकण सापडला आहे असं जाहीर केलंय. त्या प्रयोगावर काम करणार्या दोन समूहांनी त्यांच्या यशाची टक्केवारी जी सांगितलीय (९९.९७९ आणि १००) ती पाहता यश हमखास मिळालंय असंच म्हणावं लागेल.
अब्जावधी प्रयोगांमधील ३०० प्रयोग हे सिध्द करताहेत. हा मूलकण बोसॉन मूलकणांच्या वर्गात मोडतो. बोसॉन हे नाव भारतीय शास्त्रज्ञ सत्येंद्रनाथ बोस यांच्या १९२५ सालातील त्या मूलकणांच्या संशोधनातील कामगिरीच्या स्मरणार्थ त्या वर्गाला दिलं गेलंय. पीटर हिग्स या ब्रिटिश शास्त्रज्ञानं त्या आता सापडलाय असा दावा केल्या गेलेल्या मूलकणाचं १९६४ साली भाकित केलं होतं. आपण थोडक्यात या सर्व गोष्टींचा परामर्श घ्यायचा आहे.
भौतिक शास्त्रातील संशोधनात विसाव्या शतकात भयानक मोठ्या प्रमाणात भर पडली. पुंजीय (क्वांटम) भौतिकशास्त्र, आण्विक आणि अणुगर्भीय भौतिकशास्त्र, मूलकणीय भौतिकशास्त्र, खगोलशास्त्र अशा बहुविध अंगांनी आपलं ज्ञान भरारी मारत गेलं. याच शतकात इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन आणि न्युट्रॉन या मूलकणांचा शोध लावला गेला. आपलं शरीर ज्याचं बनलंय तो अणू एक अणुगर्भ आणि त्याभोवती ङ्गिरणारा इलेक्ट्रॉन यांनी बनलंय ते कळलं. अणुगर्भात न्युट्रॉन आणि प्रोटॉन वसले आहेत याचा शोध लागला. इलेक्ट्रॉन आणि प्रोटॉन विद्युतभारीत असून न्युट्रॉन हा भारहीन आहे हे कळलं. इलेक्ट्रॉन सर्वात हलका आणि प्रोटॉन आणि न्युट्रॉन जड आहेत हे कळलं. हे सारं कळत असतानाच या तीन मूलकणांशिवाय आणखीन काही मूलकण आहेत हे कळलं. आणि त्यांपैकी काही मूलकण इलेक्ट्रॉनसारख्या सर्वात हलक्या मूलकणापेक्षाही हलके आणि लहान असून इतर सारे मूलकण या कणांपासून बनले असावेत असे दावे केले गेले. त्यांपैकी एका वर्गाला ‘क्वार्क्स’ असं नाव देण्यात आलं.
शोध इथं थांबला नव्हता. तो पुढं जात असतानाच काही संशोधन समांतर चाललं होतं. त्यातील एक म्हणजे या मूलकणांचं वर्गीकरण. अणू कसा बनला आहे याचा अभ्यास करत असताना असं जाणवलं की सर्वप्रथम एका मूलतत्त्वाच्या अणूत जितके प्रोटॉन आहेत तितकेच इलेक्ट्रॉन असायला हवेत. मूलतत्त्वाच्या रासायनिक गुणांचं समर्थन करण्यासाठी अणूमधील इलेक्ट्रॉन्सना काही विशिष्ट स्थानंच घ्यावी लागतात. ती ठरवताना जाणवलं की दोन इलेक्ट्रॉन एकाच स्थानावर बसू शकत नाही. त्यांचे गुणधर्म त्यांना एकत्र बसू देत नाहीत. त्या गुणधर्मामुळे अनेक इलेक्ट्रॉन्स एकत्र आले असता त्यांच्या ऊर्जा आणि त्यांची पुंजीय स्थानं एका विशिष्ट संख्याशास्त्रीय सूत्राचं पालन करतात. त्या सूत्राला ङ्गर्मी–डिरॅक संख्यासूत्र असं नाव देण्यात आलं. आणि हे सूत्र पाळणार्या सर्व मूलकणांना ङ्गर्मिऑन्स अशी संज्ञा पडली. (इटलीतील लोक याचा गाजावाजा का करत नाहीत तेच कळत नाही!) या ङ्गर्मि–डिरॅकचा एक गुणधर्म म्हणजे ते आपल्या आसाभोवती ङ्गिरताना (सारेच मूलकण आपल्या एका काल्पनिक आसाभोवती ङ्गिरतात असं मानलं जातं आणि त्या ङ्गिरण्याला स्पिन असं म्हटलं जातं.) त्यांचा कोनीय संवेग एका विशिष्ट मापाच्या अर्ध्या मूल्याचा असतो. इंग्रजीत त्याला ‘स्पिन हाङ्ग’ असं म्हणतात. सार्याच ङ्गर्मिऑन्सचा स्पिन हाङ्ग अथवा त्याचा पूर्णांकीय गुणाकार इतका असतो. उदा : १/२ अथवा ३/२ वगैरे. परंतु ३/२ वा त्यापेक्षाही वरच्या गुणाकाराचे ङ्गर्मिऑन सध्यातरी लेखकाला माहीत नाहीत. असो. प्रश्न असा पडतो, हा स्पिन जो आपण म्हणतो तो केवळ १/२ इतकाच असू शकतो का? उत्तर नाही असं आहे. तो १, २, ३ असे पूर्णांकीयही असू शकतो. परंतु १/३ अथवा ३/४ वगैरे अपूर्णांकीय असू शकत नाहीत. तसं असल्यास १, २ वगैरे पूर्णांकीय स्पिनवाले मूलकण कोणतं संख्याशास्त्रीय सूत्र पाळतात? असा प्रश्न एका भारतीय शिक्षकाला पडला आणि त्यानं ते सूत्र शोधून काढलं. त्यावरील निबंध त्यांनी एका शास्त्रीय संशोधन पत्रिकेला पाठवला असता त्यांनी तो परत पाठवला. परंतु बोसांनी चिकाटी न सोडता तो निबंध आईन्स्टाईनना पाठवला. आईन्स्टाईननी त्यात किंचित सुधारणा करून पाठवल्यानंतर त्याला प्रसिद्ध करण्यात आलं. या सूत्राला बोस–आईन्स्टाईन संख्याशास्त्रीय सूत्र म्हटलं जातं. आणि जे मूलकण हे सूत्र पाळतात त्यांना बोसॉन म्हटलं जातं. एक लक्षात घ्यायला हवं, बोसना ईश्वरीय कणाची माहिती होती का नव्हती ते आपल्याला माहीत नाही. हे संख्याशास्त्र पाळणारे काही प्रमुख मूलकण म्हणजे काही अतिशय जड मूलकण आणि प्रकाश कण (ङ्गोटॉन).
विसाव्या शतकाच्या तिसर्या आणि चौथ्या दशकांत खगोलशास्त्रीय संशोधनात एडविन हबल यांनी आकाशातील तारे आणि इतर तारकापूंजांचा अभ्यास करताना एक शोध लावला, ज्यानं विश्वाच्या उत्पत्तीबद्दल काही प्रश्न उभे केले. त्याला दिसून आलं की सारेच मोठाले तारकापूंज ज्यांना आपण दीर्घिका म्हणतो, त्या एकमेकांपासून दूर पळताहेत. या शोधामुळे एक ङ्गलित झालं. कधीतरी या सर्व दीर्घिका (आपली आकाशगंगा धरून) एकत्र होत्या आणि त्या सुमारे १६०० अब्ज वर्षांपूर्वी अचानक स्ङ्गोट होऊन दूर ङ्गेकल्या गेल्या आणि त्या अजूनही दूर पळत आहेत. एका विस्तारणार्या विश्वाचा शोध लागला. या शोधाला पुष्टी मिळत गेल्या आणि आजच्या घटकेला या महास्ङ्गोटजन्य विश्वाला सबळ पुरावा आहे असं बहुतांश मानलं जातं. विश्वाच्या उत्पत्तीनंतरच्या पहिल्या तीन मिनिटात (आपल्या आजच्या मापन पध्दतीतील) अस्तित्वात असलेल्या मूलकणांपैकी कोणताही मूलकण आज अस्तित्वात नाहीय असं काही गणितांच्या निष्पन्नावरून मानलं जातं. परंतु एक कण, जो त्याच्या विशिष्ट गुणधर्मामुळे कदाचित त्याकाळी अस्तित्वात होता आणि आजही एका गुप्त आणि आंतरिक अवस्थेत अस्तित्वात आहे. त्या कणाच्या अस्तित्वाचं भाकित एका मूलकण संशोधकानं १९६४–६५ साली केलं होतं. परंतु एका वेगळ्याच संदर्भात.
विसाव्या शतकाच्या पहिल्या दोन दशकांत अणुगर्भाच्या शोधामुळे खळबळ माजली होती. प्रोटॉनसारखे एकापेक्षा अधिक घन विद्युतभारित मूलकण अणुगर्भासारख्या छोट्या जागेत एकत्र राहू कसे शकतात? त्यांच्यावरील एकसम विद्युतभार त्यांना एकमेकांपासून दूर कसा काय लोटत नाहीय? आणि एक न्युट्रॉन आणि एक प्रोटॉन एकत्र कसे काय राहू शकतात? या प्रश्नांचं उत्तर युकावा नावाच्या एका जपानी शास्त्रज्ञानं दिलं. त्यांच्या मते हे सारे अणुगर्भीय मूलकण एका देवाण–घेवाणीतून एकत्र राहतात. त्यांच्यामध्ये एक विनिमय होतो. एका मूलकणाचा. त्याला त्यांनी मिसॉन असं नाव दिलं. हा विनिमय मिसॉन दोन मूलकणांना एकत्र ठेवतो. त्यामधून एक विनिमय प्रेरणा निर्माण होते, ज्या प्रेरणेची शक्ती एखाद्या विद्युतचुंबकीय शक्तीपेक्षा लाखो पटीने अधिक असते. ही मूलकण विनिमय प्रेरणा सर्वज्ञात प्रेरणांमध्ये अत्यंत शक्तिमान मानली जाते. त्यानंतर कमी शक्तीची येते ती विद्युत चुंबकीय शक्ती. त्याहीपेक्षा कमी शक्तीची एक प्रेरणा मानली जाते जीला कमजोर प्रेरणा अथवा वीक इंटरएक्शन वा ङ्गोर्स म्हटलं जातं. ही प्रेरणा एखाद्या अणुगर्भातून जेव्हा एखादा इलेक्ट्रॉन (बीटा रेडियो एक्टीव्हीटी हा प्रकार कॅन्सरच्या उपचारात रेडिएशन थेरपीच्या नावाने ओळखल्या जाणार्या प्रकारासारखा असतो) उत्सर्जित होतो तेव्हा कार्यरत असते. अब्दुस सलाम, वीनबर्ग आणि ग्लॅशोव्ह यांनी त्याचा शोध लावला आणि सांगितलं की ही प्रेरणा विद्युत चुंबकीय प्रेरणेचाच एक भाग आहे. आता त्या दोन्ही प्रेरणांना एकत्र करून विद्युत–अबला प्रेरणा (इलेक्ट्रो–वीक ङ्गोर्स) असं म्हटलं जातं. सर्व प्रेरणांमध्ये अतिशय दुबळी समजली जाणारी प्रेरणा म्हणजे गुरुत्वाकर्षणीय प्रेरणा. सर्वात शक्तिमान प्रेरणेत एक मिसॉन मूलकण कार्यरत असतो. त्याच धर्तीवर इलेक्ट्रो–वीक प्रेरणेत दोन मूलकणांमधील आकर्षण राखण्याचं काम एक प्रकाश–कण (ङ्गोटॉन) करतो. गुरुत्वाकर्षणीय प्रेरणेत दोन मूलकणांना एकत्र करणारा विनिमय मूलकण कोण? पीटर हिग्सनी म्हटलं, हे काम एक मूलकण करतो, ज्याचा स्पिन एक पूर्णांक आहे, ज्याच्यावर विद्युतभार नाहीय आणि ज्याचं वजन एका अणूपेक्षा कमी आहे. आणि हाच मूलकण त्या मूलकणाला अथवा त्या मूलकणामार्ङ्गत वस्तूला जडत्वाचा गुण प्रदान करतो. जसे क्वार्क्स इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन वगैरेंना विद्युतभार प्रदान करतात तसंच हा मूलकण दोन मूलकणांना गुरुत्वाकर्षणानं जोडून ठेवत असताना त्यांना जडत्व अथवा वस्तुमान प्रदान करतो. त्याला दुसरं नाव देता आलं नसावं म्हणून त्याला हिग्सचा मूलकण म्हणतात. आणि त्याचा स्पिन पूर्णांक असल्यानं त्याला हिग्सीयन बोसॉन म्हणतात. हा ग्रॅव्हिटॉन नव्हे. ग्रॅव्हिटॉन हा एक काल्पनिक मूलकण जो दोन दूरवरच्या वस्तूंमध्ये गुरुत्वाकर्षणाची प्रेरणा कार्यरत ठेवतो.
सर्नमधील लाहेकोमध्ये महास्ङ्गोटानं जन्म घेत असलेल्या विश्वाच्या तत्कालीन स्थितीची निर्मिती करून त्या अवस्थेत मिळणार्या मूलकणांचा अभ्यास करायचा हेतू असावा. त्यांमध्ये हा हिग्सीयन बोसॉनचा समावेश होता. आणि आता तो सापालाय असा दावा केला जात आहे. तो सापडला असल्यास काय सिद्ध होतं?
१. त्या महास्ङ्गोटाच्या काळी हा मूलकण अस्तित्वात होता या दाव्याला पुष्टी मिळते.
२. हा मूलकण खरोखर (?) इतर मूलकणांना वस्तुमान प्रदान करतो.
३. हा मूलकण केवळ अति उच्च तापमानावर स्वतंत्रपणे काही क्षणांपर्यंत अस्तित्वात राहू शकतो.
४. त्याची उत्पत्ती सर्नसारख्या प्रयोगशाळेत होऊ शकते; इतरत्र नाही.
५. आणखीन काय? माहीत नाही!
मिडियावाले आणि सर्नवाल्यांनी इतका गाजावाजा का करावा? मिडियावाल्यांना त्यांच्या बातम्यांमधील स्लॉट भरायचा होता. तेच तेच पुन्हा पुन्हा घासून बोथट होईपर्यंत आपल्या अस्तित्वाचं समर्थन करायचं होतं. पोटासाठी. आणि सर्नवाल्यांना? अब्जावधी डॉलर्स खर्चून बांधलेल्या उपकरणाचं समर्थन करायला नको का? वाटतं, दहा करोड डॉलर्स नव्हे, त्यातील थोडेसे खर्चून देशातील सार्या बोअरवेल्स बुजवल्या गेल्या असत्या तर माहीला एक जीवन तरी जगता आलं असतं. हा शोध आपण तरी माहीला अर्पण करू या! गालिबचे दोन शेर आठवतात–
हजारो ख्वाहिशें ऐसी के हर ख्वाहिश पे दम निकले|
बहुत निकले मेरे अरमान लेकिन ङ्गिर भी कम निकले॥
हमको भी मालूम है जन्नत की (हिग्सबोसॉन की) हकिकत लेकिन|
दिल को (दुनिया को) बहलाने गालिब ये खयाल अच्छा है॥