आपल्या शहरातील ताज्या बातम्या आणि ई-पेपर मिळवा मोफत

डाउनलोड करा

हिग्ज बोसॉन सापडला... पुढे काय?

9 वर्षांपूर्वी
  • कॉपी लिंक

हिग्ज बोसॉन शोधण्यासाठी जी मोठी प्रयोगशाळा बांधण्यात आलेली आहे व सूक्ष्म कणांना प्रकाशाच्या गतीएवढा किंवा किंचितसा कमी वेग बहाल करण्यासाठी जी टेक्नॉलॉजी वापरण्यात आलेली आहे, ती कालांतराने वेगाशी निगडित अनेक उद्योग क्षेत्रांत नक्कीच वापरली जाईल.
4 जुलैच्या हिग्ज बोसॉनच्या तथाकथित अस्तित्वासंबंधीच्या घोषणेनंतर डॉ. पीटर हिग्ज हे नाव सर्वसामान्यांच्या परिचयाचे झाले आहे. या वैज्ञानिकानेच 1964 मध्ये प्रकाशित केलेल्या शोधपत्रात सैद्धांतिक स्वरूपात एका सूक्ष्म कणाची तसेच अमूर्त अशा ‘क्षेत्राची’ कल्पना मांडली होती. पण अशाच स्वरूपाची कल्पना अन्य काही वैज्ञानिकांनीसुद्धा शोधपत्राद्वारे जगासमोर आणली होती. अशाच सहा वैज्ञानिकांचा 2010 मध्ये अमेरिकन फिजिकल सोसायटीने हिग्ज कणाच्या शोधासंबंधी मौलिक योगदानाबद्दल सत्कार केला होता.
क्वांटम भौतिक विज्ञान अणुरेणू व त्याहूनही छोट्या असणाºया कणांच्या गुणवैशिष्ट्यांचा अभ्यास व संशोधन करते. या वैज्ञानिक शाखेने अनेक चमत्कारी व सरस गोष्टी सिद्ध केलेल्या आहेत. गेल्या शतकाच्या मध्यावर या शाखेचा जन्म झाला व अनेकांच्या अतिशय महत्त्वपूर्ण योगदानानंतर स्टँडर्ड मॉडेलचा सिद्धांत उदयास आला. वैज्ञानिक सिद्धांत हे शब्दांचे खेळ नसतात. त्यांच्यात एक अपरिहार्यता अंगभूतपणे दडलेली असते. न्यूटन व आइन्स्टाइनसारख्यांच्या सिद्धांताने जगाला अनेक नवीन ज्ञानोपासनेची कवाडे खुली करून दिली होती. स्टँटर्ड मॉडेलसुद्धा अशाच प्रकारची कामगिरी पार पाडत आहे. विश्वाची उत्पत्ती, जीवनाचा आरंभ, वैश्विक घटक व इतर अनेक नैसर्गिक क्रिया-प्रक्रियांची जडणघडण समजून घेण्यासाठी स्टँडर्ड मॉडेल अव्याहतपणे झाले आहे. सूक्ष्म कणांची रचना व त्यांच्यात असणारा परस्परसंबंध समजून घेणे अतिशय गरजेचे ठरते. त्याच कारणासाठी प्रोटॉन व इलेक्ट्रॉनसारख्या कणांना उच्च तापमानीय पर्यावरणात नेऊन तेथे त्यांना अणूंवर प्रचंड मोठ्या वेगाने आदळवण्याचा प्रयोग हाती घेण्यात आला. अशा प्रयोगांतून अनेक नवीन कणांचा शोध लागत गेला. पण हे सारेच कण अस्थिर असल्याने काही मिनिटांत किंवा सेकंदांत नष्ट पावतात. काही कण प्रोटॉनपेक्षा कमी किंवा जास्त ‘जड’ असतात. प्रोटॉनपेक्षा ‘हलक्या’ कणांना म्युआॅन म्हणतात. जे इलेक्ट्रॉनसारखेच वागतात, पण फक्त दोन मायक्रो सेकंद जिवंत राहून स्वत:ला एक इलेक्ट्रॉन व दोन न्यूट्रिनोमध्ये रूपांतरित करतात. पण म्युआॅन हे पायॉन (ढ्रङ्मल्ल) पासून निर्माण झालेले असतात. उच्च तापमानात प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन व अणूच्या टकरीमुळे मेसॉन (टी२ङ्मल्ल)सुद्धा निर्माण होतात. या साºया सूक्ष्म कणांचा गोषवारा ‘स्टँडर्ड मॉडेल’मध्ये देण्यात आला आहे. त्याचबरोबर बलवाहक घटकांबाबतही या मॉडेलमध्ये ऊहापोह करण्यात आलेला आहे. यानुसार सहा क्वार्क, सहा लेप्टॉन व चार बलवाहक कण अस्तित्वात आहेत, जे प्रयोगाद्वारे ‘सापडलेले’सुद्धा आहेत. हिग्ज बोसॉनचे भाकीतसुद्धा या मॉडेलने केलेले आहे. ज्याचा शोध घेण्याचा आटापिटा गेली काही दशके सुरू होता, जो आता संभवत: संपलेला आहे. पण हिग्ज बोसॉन आहे तरी काय? या विश्वातील प्रत्येक पदार्थाला वस्तुमान असते. ते एक अंगभूत गुणवैशिष्ट्य आहे.
पदार्थाचे ‘वजन’ वस्तुमानाशी अतूटपणे निगडित आहे. त्यामुळेच वेगवेगळ्या वस्तूंच्या वजनामध्ये फरक असतो. पण हे वजन कशामुळे व कोणामुळे उत्पन्न होते? ते निर्माण होते अणूंमुळे. ‘जितके जास्त अणू तितके जास्त वजन’ ही एक सर्वसाधारण व सर्वमान्य धारणा आहे. पण ही धारणा चुकीची आहे, अशी सैद्धांतिक मांडणी 1964 व त्यापूर्वी हिग्ज व इतर काही शास्त्रज्ञांनी मांडली होती. त्यांनी असे सांगितले की वस्तुमान हे काही सूक्ष्म कणांचे अंगभूत गुणवैशिष्ट्य नाही. हे जे ‘काही’ सूक्ष्म कण आहेत, त्यांना ‘वजन’ नसतेच मुळी! पण जर त्या सूक्ष्म कणांना वजन अथवा वस्तुमान नसेल तर त्यांचे असण्याचे संकेत आपल्याला कसे कळणार? त्यासाठी त्या वैज्ञानिकांनी एक मार्ग सुचवला. त्यांनी असे सांगितले की, चुंबकीय क्षेत्राप्रमाणेच साºया विश्वात एक अदृश्य क्षेत्र पसरलेले व व्यापलेले आहे. या अदृश्य क्षेत्राचा संबंध त्या कणाशी प्रस्थापित झाल्यानंतर त्या कणाला वस्तुमान ‘लाभते’. या अदृश्य क्षेत्राला हिग्ज क्षेत्र म्हटले जाते.
विश्वात चार प्रकारचे बल कार्यरत आहे. शक्तिशाली बल, क्षीण बल, विद्युत्चुंबकीय बल व गुरुत्वाकर्षीय बल. स्टँडर्ड मॉडेल पहिल्या तीन बलांचा गोषवारा देऊ शकते, पण गुरुत्वाकर्षणाबाबत व त्याच्या सापेक्षरीत्या क्षीण बलाच्या गुणवैशिष्ट्यांबाबत कोणतेही ठाम ठोकताळे बांधू शकत नाही. सृष्टीची कार्यप्रणाली या चारही बलांवर अवलंबून असल्याने त्यांना एकत्रित बांधून ठेवणारा सिद्धांत निर्माण होणे ही काळाची गरज आहे. त्यासाठी आणखी नवे प्रयोग पार पाडणे क्रमप्राप्त ठरते. वस्तुमान किंवा मॅटर हा आपल्याला ज्ञात असणाºया विश्वाचा फक्त 4% भाग आहे. उरलेला डार्क मॅटर व डार्क एनर्जीने व्यापलेला आहे. त्यांच्या ‘असण्याचा’ व अस्तित्वात असणाºया गुणवैशिष्ट्यांचा अन्वयार्थ लावणे अजूनही बाकी आहे. मूलभूत विज्ञान व अप्लाइड विज्ञान यात जमीन-अस्मानाचा फरक असतो. सृष्टीच्या नियमांचे आकलन होण्यासाठीच मूलभूत विज्ञान हाती घेतले जाते. त्याचा समाजाला कोणता फायदा वा तोटा होणार याचा आलेख कधी मांडण्यात येत नसतो. तशी त्याची गरजही नसते. डोंगर ‘असतात’ म्हणून गिर्यारोहक गिर्यारोहण करतात. न्यूटनने जेव्हा गुरुत्वाकर्षणाचा शोध लावला तेव्हा जगाला अर्थकारणाच्या दृष्टीने फायदा झाला नाही. पण नंतर त्यांनी दिलेल्या गुरुत्वाकर्षणाच्या समीकरणामुळे उपग्रह गुरुत्वाकर्षणाचे क्षेत्र भेदून अवकाशात अगदी ब्रह्मांडाच्या कक्षेबाहेर जाऊ शकले. आइन्स्टाइनच्या सापेक्षता सिद्धांतामुळे व त्यातून निर्माण झालेल्या समीकरणामुळे जगाला अणुऊर्जा मिळाली.
मूलभूत विज्ञान संशोधनाचे फायदे कधी लगेच हाती लागतात किंवा अनेक वर्षांनंतर त्याचे फळ चाखायला मिळते. हिग्ज बोसॉन शोधण्यासाठी जी मोठी प्रयोगशाळा बांधण्यात आलेली आहे व सूक्ष्म कणांना प्रकाशाच्या गतीएवढा किंवा किंचितसा कमी वेग बहाल करण्यासाठी जी टेक्नॉलॉजी वापरण्यात आलेली आहे, ती कालांतराने वेगाशी निगडित अनेक उद्योग क्षेत्रांत नक्कीच वापरली जाऊ लागेल. वैद्यकीय क्षेत्रात व वैद्यकीय उपकरणांत तसेच सैनिकी क्षेत्रात या टेक्नॉलॉजीचे वापर संभवतात. कदाचित हिग्ज कणाच्या माध्यमातून एका नव्या सिद्धांताचाही उगम होईल किंवा सृष्टीच्या उत्पत्तीची अनमोल गुरुकिल्लीही आपल्या हाती लागेल. सूक्ष्म कणांचे विज्ञान इथेच संपणारे नाही!