‘ગૉડ પાર્ટિકલ’ : હલ્લાગુલ્લા અને હકીકત

જુલાઇ ૪,૨૦૧૨. યુરોપીઅન ઓર્ગેનાઇઝેશન ફોર ન્યુક્લીઅર રીસર્ચ (યુરોપીઅન ટૂંકાક્ષરીઃ ‘સર્ન’) દ્વારા હિગ્સ બોસોન/ Higgs Boson જેવા પાર્ટિકલનો અણસાર મળ્યાની જાહેરાત થઇ. એ સાથે જ ઉત્તેજનાભર્યો માહોલ સર્જાયો. હિગ્સ બોસોનની કલ્પના સાથે સંકળાયેલા ૮૩ વર્ષના બ્રિટિશ ભૌતિકશાસ્ત્રી પીટર હિગ્સ સહિત દુનિયાભરના ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ રોમાંચિત બન્યા.

હિગ્સ બોસોનની જાહેરાત પછી પીટર હિગ્સ/Peter Higgs (right)

બ્રહ્માંડ શાનું બનેલું છે- તેના મૂળ ઘટકો-કણો કયા છે, તેનો ખ્યાલ આપતા ‘સ્ટાન્ડર્ડ મોડેલ’માં ૧૬માંથી ૧૫ કણોની હયાતી પુરવાર થઇ ચૂકી હતી. છેલ્લે ૧૯૯૫માં અમેરિકાના ભૌતિકશાસ્ત્રીઓએ ટોપ ક્વાર્કનું અસ્તિત્ત્વ પણ પુરવાર કરી દીઘું હતું. બસ, એક હિગ્સ-બોસોનનું અસ્તિત્ત્વ હજુ સુધી થિયરી પૂરતું સીમિત હતું. 

બ્રહ્માંડના સર્જન માટે કારણભૂત એવા બિગ બેન્ગ પછી તરતની ઘડીઓમાં હિગ્સ-બોસોનનું મહત્ત્વ જોતાં, આમજનતામાં પ્રચારપ્રસાર માટે તેને નામ અપાયું :‘ગૉડ પાર્ટિકલ’. આ નામથી લોકોને તેનું મહત્ત્વ સમજાવવાની જરૂર ન રહે એ ખરું, પણ એ નામ ધરાર ગેરરસ્તે દોરનારું હતું. તેના પાપે શુદ્ધ વિજ્ઞાનની ભગવાન સાથે ભૂલભરેલી ભેળસેળ થતી હતી. તેથી ઘણાખરા વિજ્ઞાનીઓ હિગ્સ બોસોનને ‘ગૉડ પાર્ટિકલ’ તરીકે ઓળખવા રાજી નથી.

હિગ્સ-બોસોનના અસ્તિત્ત્વ અંગેની જાહેરાત પછી પણ  ‘ગૉડ પાર્ટિકલ’ અને ‘ગૉડ’ વચ્ચેનો ગોટાળો ચાલુ રહ્યો છે. ઘણાં લખાણોમાં ‘ગૉડ પાર્ટિકલ’ને ઇશ્વરીય કે દૈવી તત્ત્વ ગણાવીને, તેના અસ્તિત્ત્વથી ‘માણસે ભગવાન સાથે સંકળાયેલું દૈવી તત્ત્વ શોધી કાઢ્‌યું’ અથવા ‘માણસ ભગવાનની શોધમાં સાવ નજીક પહોંચી ગયો’- એવાં ભૂલભરેલાં અર્થઘટન થયાં. એ સિવાય બીજી ઘણી ગૂંચો સર્જાઇ છે. તેના તાણાવાણા છૂટા પાડીને, હિગ્સ બોસોનનો આખો મામલો, બને એટલા સરળ શબ્દોમાં સમજવાની કોશિશ કરીએ.

હિગ્સ-બોસોનનો મહિમા

ભૌતિકશાસ્ત્રીઓના અનુમાન પ્રમાણે, ૧૩.૭ અબજ વર્ષ પહેલાં એક બિગ બેન્ગ એટલે કે મહાવિસ્ફોટ થયો. તેમાંથી દળ (માસ) વગરના કણો અને રેડિએશન (વિકિરણ) સ્વરૂપે એનર્જી (ઊર્જા) પેદા થયાં.

પણ એક મિનીટ. જે દળ વગરના હોય તેમને કણ કેવી રીતે કહેવાય? તેનો જવાબ છેઃ ‘કણ’ વિશેની સામાન્ય સમજણ કરતાં ભૌતિકશાસ્ત્રનો ખ્યાલ સાવ અલગ છે. કણની વર્તણૂંક અને બ્રહ્માંડમાં તેમની ભૂમિકા સમજાવતાં સમીકરણોમાં કણોને દળવિહીન- માસલેસ ગણવામાં આવ્યા છે.

કણો દળ ધરાવે છે એવું ધારવામાં આવે તેની સાથે જ, બ્રહ્માંડની રચના સમજાવતાં - અને અત્યાર લગી સાચાં નીવડેલાં- સમીકરણ ખોટાં પુરવાર થાય. માટે, એવો રસ્તો કાઢવો પડે કે જેથી સાપ ન મરે અને લાઠી ન તૂટે. કણોની મૂળભૂત પ્રકૃતિ દળવિહીન રહે, છતાં વાસ્તવિક દુનિયામાં જોવા મળતા કણના દળનો ખુલાસો આપી શકાય.


આ હેતુ માટે ‘હિગ્સ ફિલ્ડ’ની કલ્પના કરવામાં આવીઃ બિગ બેન્ગ પછી પેદા થયેલા દળ વગરના કણ અદૃશ્ય રગડા જેવા ‘હિગ્સ ફિલ્ડ’માં આવ્યા. તેમને ઓછાવત્તા પ્રમાણમાં ‘રગડો’ ચોંટ્યો, એટલે તે દળ ધરાવતા થયા અને તેમની ઝડપમાં ઘટાડો થયો.  ક્વાર્ક અને ઇલેક્ટ્રોન જેવા બધા કણોને રગડો એકસરખો ચોંટ્યો નહીં. એટલે તેમનું દળ જુદું જુદું હોય છે. પ્રકાશના મૂળભૂત ઘટક એવા ફોટોન કણો દળવિહીન હોય છે. તેનો અર્થ એ થયો કે હિગ્સ ફિલ્ડમાંથી તે પાણીમાં માછલું તરી નીકળે એમ પસાર થઇ ગયા. હિગ્સ ફિલ્ડનો રગડો તેમને ચોંટ્યો નહીં. એટલે તેમની પ્રકાશઝડપ જળવાઇ રહી. 


કણોના દળની સમસ્યાનો નીવેડો તો જાણે હિગ્સ ફિલ્ડની કલ્પનાથી આવી ગયો, પણ હિગ્સ ફિલ્ડ પોતે શાનું બનેલું હોય? બ્રહ્માંડનાં ચાર મૂળભૂત પરિબળોમાંથી ગુરૂત્વાકર્ષણને બાદ કરતાં બાકીનાં ત્રણ- ઇલેક્ટ્રો મેગ્નેટિઝમ/ વિદ્યુત ચુંબકત્વ, વીક ફોર્સ અને સ્ટ્રોંગ ફોર્સ વર્તે છે આખા ક્ષેત્ર/ફિલ્ડની જેમ, પણ તે મૂળભૂત રીતે કણોના બનેલા હોય છે.

બરફગોળો બરફની અસંખ્ય કરચોનો બનેલો હોય છે. છતાં, તેનું અસ્તિત્ત્વ અને તેની અસર આખા બરફગોળા તરીકે નથી હોતાં? એવી જ રીતે, બધા કણોને દળ આપનાર હિગ્સ ફિલ્ડની અસર ભલે આખા રગડા તરીકે થતી હોય, પણ એ રગડો અનેક મૂળભૂત કણોનો બનેલો હોવો જોઇએ.

પરમાણુથી નાના- સબએટમિક- કણો તેમના ગુણધર્મોના આધારે ફર્મિઓન અને બોસોન એમ બે ભાગમાં વહેંચાયેલા છે. તેમાંથી હિગ્સ ફિલ્ડના કણ ‘બોસોન’ પ્રકારના હોવાથી, તે હિગ્સ બોસોન તરીકે ઓળખાયા. આગળ જણાવ્યું તેમ, ભૌતિકશાસ્ત્રના સ્ટાન્ડર્ડ મોડેલ પ્રમાણે, હિગ્સ ફિલ્ડ દળ વગરના કણોને દળ બક્ષે છે. એ હિસાબે હિગ્સ ફિલ્ડના ઘટકકણ એવા હિગ્સ બોસોન પોતે બાકીના બધા જાણીતા કણો કરતાં ઘણા વધારે દમદાર- દળદાર હોવા જોઇએ.એવું ભૌતિકશાસ્ત્રીઓનું ગણતરીપૂર્વકનું અનુમાન હતું.

કલ્પનાને સાચી પાડતો પ્રયોગ

અત્યાર લગી ઓઝલ રહેલા હિગ્સ બોસોનની ભાળ શી રીતે મેળવવી? એ માટે બિગ બેન્ગ જેવા સંજોગો સર્જવા પડે. આ હેતુથી જીનીવા (સ્વિત્ઝર્લેન્ડ)માં લાર્જ હેડ્રન કોલાઇડર ઊભું કરવામાં આવ્યું. તેની ૨૭ કિલોમીટર લાંબી ટનલમાં પ્રકાશની ગતિથી થોડીક જ ઓછી ગતિ ધરાવતા પ્રોટોન વચ્ચે અનેક ટક્કરો થઇ. બિગ બેન્ગ નહીં, સ્મોલ બેન્ગ હી સહી.

ટક્કરો નાના પાયે થવા છતાં, પરિસ્થિતિ અને પરિબળો બિગ બેન્ગ સાથે સામ્ય ધરાવતાં હોવાથી, આ ટક્કરમાંથી પણ ઉર્જા અને કણો છૂટાં પડવાં જોઇએ. ભૌતિકશાસ્ત્રીઓના અનુમાન પ્રમાણે, હિગ્સ ફિલ્ડ રચાવું જોઇએ અને તેમાંથી દળ મેળવીને ક્વાર્ક અને ઇલેક્ટ્રોન જેવા જાણીતા કણો ઉપરાંત બનવા જોઇએ.

હિગ્સ ફિલ્ડ એટલે હિગ્સ બોસોન કણોનો સમુહ, પણ તેમની મુશ્કેલી એ છે કે તેમનું અસ્તિત્ત્વ કલ્પી પણ ન શકાય એટલા ઓછા સમય માટે હોય છે. એ ગણતરીમાં ‘પલ-દો પલ’ તો યુગ જેવડાં લાગે. ભૌતિકશાસ્ત્રીઓના મતે, હિગ્સ બોસોન પેદા થાય તો પણ તે માંડ એક ઝેપ્ટોસેકન્ડ ટકે.

હવે આ ઝેપ્ટો સેકન્ડ એટલે શું? જવાબ છેઃ (મન મજબૂત કરીને વાંચજો) એક સેકન્ડના એક અબજમા ભાગનો એક અબજમો ભાગ અને તેનો પણ એક હજારમો ભાગ. આટલા સમય માટે પેદા થતા હિગ્સ બોસોનને ઝડપવો એટલે વીજળીના ઝબકારે મોતી પરોવવા કરતાં ઘણું વધારે કપરું કામ. વળી, હિગ્સ બોસોન કહેવાય ભલે પાર્ટિકલ, પણ તેનું અસ્તિત્ત્વ કંઇ નરી આંખે જોવાનું ન હોય. તેનું અસ્તિત્ત્વ ફક્ત વઘુ પડતા દળથી ઓળખવાનું હોય.

લાર્જ હેડ્રન કોલાઇડરમાં ટક્કર થાય ત્યારે સેકંડની લાખો તસવીરો લેવાતી હોય.  દર સેકન્ડે ૩૦ લાખ ડીવીડી ભરાય એટલો ડેટા પેદા થતો હોય, જેનું ૩૪ દેશોનાં ૧૦ હજાર કમ્પ્યુટર પર પૃથક્કરણ થાય. ૧૦ હજાર ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ એ પરિણામોનો અભ્યાસ કરે. આ રીતે થતી પરિણામોની ચકાસણીમાં બે જુદી જુદી સંશોધક ટુકડીઓને અલગ અલગ રીતે, ૧૨૫ અબજ ઇલેક્ટ્રોન વોલ્ટ જેટલું જંગી દળ ધરાવતા, પરમાણુથી પણ નાના કણની એંધાણી મળી.

બ્રહ્માંડના બધા મૂળભૂત કણો વિશે ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ જાણતા હતા, પણ તેમાંથી એકેયનું દળ આટલું ન હતું. બીજી તરફ, હિગ્સ સહિતના ઘણા ભૌતિકશાસ્ત્રીઓએ જે હિગ્સ ફિલ્ડની કલ્પના કરી હતી, તેના ઘટકો આટલા દળદાર હતા. લાર્જ હેડ્રન કોલાઇડરમાંથી મળેલાં પરિણામનો એ કલ્પના સાથે મેળ ખાધો. એટલે પૂરતી ચકાસણી કર્યા પછી, સલામતીપૂર્વક એવી જાહેરાત કરવામાં આવી કે પ્રોટોનની ટક્કરમાં તેમને પ્રચંડ દળ ધરાવતો નવો કણ લાઘ્યો છે, જે હિગ્સ બોસોન જેવો હોવાની સંભાવના છે.

આટલા વર્ણન પરથી એ સ્પષ્ટ છે કે હિગ્સ બોસોનની આખી વાતમાં કશું દૈવી કે ઇશ્વરીય નથી. બઘું સદંતર ભૌતિક અને વૈજ્ઞાનિક છે.

હવે શું ?

ભૌતિકશાસ્ત્રનું વર્ષ ૨૦૦૪ માટેનું નોબેલ પારિતોષિક મેળવનાર ડેવિડ ગ્રોસે કહ્યું છે તેમ, ‘અત્યારે હાથ લાગેલો જણાતો કણ હિગ્સ બોસોન નહીં, પણ હિગ્સ કણ છે- ઇટ્‌સ નોટ ધ હિગ્સ બોસોન બટ એ હિગ્સ.’ આ કણ બોસોનની વ્યાખ્યા પ્રમાણેનાં લક્ષણો ધરાવે છે કે કેમ તેની પૂરી ચકાસણી હજુ થશે.

હિગ્સ બોસોનના અસ્તિત્ત્વની પાકી ખાતરી થઇ જાય, તો સૃષ્ટિના મૂળભૂત ઘટકકણો/ બિલ્ડિંગ બ્લોક્સ વિશેની યાદી સંપૂર્ણ બને છે અથવા એમ કહી શકાય કે, અત્યાર સુધીની જેટલા ઘટકોની કલ્પના કરવામાં આવી હતી એ સૌનું અસ્તિત્ત્વ પુરવાર થાય છે. પરંતુ લાર્જ હેડ્રન કોલાઇડરમાં થતી ટક્કરોમાંથી બીજા, અજાણ્યા કણો મળી આવવાની શક્યતા પણ ઊભી રહે છે. એ સિવાય ઘણા સવાલ પણ ઊભા થાય. જેમ કે, ૧૨૫ અબજ ઇલેક્ટ્રોન વોલ્ટનું દળ ધરાવતો અને અત્યારે ‘હિગ્સ બોસોન’ માની લેવાયેલો કણ તે હિગ્સ બોસોનનો એકમાત્ર પ્રકાર છે કે તેના બીજા વઘુ-ઓછું દળ ધરાવતા પ્રકારો પણ છે? એકથી વધારે પ્રકારના હિગ્સ બોસોન હોય તો તેમના વિઘટનનાં પરિણામ જુદાં જુદાં આવે છે? એવી જિજ્ઞાસા શમાવવા માટે, વઘુ પ્રયોગો અને પરિણામોનાં વઘુ પૃથક્કરણોની રાહ જોવી પડશે. હિગ્સ બોસોન તરીકે મનાયેલા કણનું અસ્તિત્ત્વ સાબીત થયા પછી, તેનાં લક્ષણો અને ગુણધર્મોની ચકાસણીનું તથા તે બીજા કણો સાથે કેવી રીતે વર્તે છે, તે જાણવાનું કામ વર્ષો સુધી ચાલશે.

ભૌતિકશાસ્ત્રની ઘણી શોધોની જેમ હિગ્સ બોસોનના અસ્તિત્ત્વનું પ્રમાણ અત્યારે સામાન્ય માણસને કશા કામમાં આવે એવું જણાતું નથી. પરંતુ બ્રહ્માંડની ઉત્પત્તિ અને તેનો વિસ્તાર જાણવાની અદમ્ય જિજ્ઞાસા મનુષ્યને બીજાં પ્રાણીઓથી જુદો પાડતું મહત્ત્વનું લક્ષણ છે. એ સફરમાં જ્ઞાનની સાથે આડપેદાશ તરીકે ભૌતિક સુખસગવડની ચીજો નીપજી આવતી હોય છે. એક સદી પહેલાં,ઇ.સ. ૧૮૯૭માં ઇલેક્ટ્રોનનું અસ્તિત્ત્વ પુરવાર થયું ત્યારે લોકોને ભાગ્યે જ અંદાજ હશે કે તે વીજળી જેવી માનવજીવનમાં મહત્ત્વનો ફેરફાર આણનારી શોધ માટે કારણભૂત બનશે. એવી જ રીતે, હિગ્સ બોસોનની ભાળ મેળવવા નિમિત્તે થતા પ્રયોગોના આડફાયદા અત્યારે દેખાતા નથી, પણ ભવિષ્યમાં એ નહીં જ મળે એવું શી રીતે કહેવાય?

પણ ત્યાં સુધી ‘હિગ્સ બોસોન’ને તેના બગડેલા નામ (‘ગૉડ પાર્ટિકલ’)ને બદલે સાચા નામે ઓળખવાની ટેવ પાડી લેવામાં કશું ખોટું નથી.