હિગ્સ બોઝોન The God Particle (ભાગ-૧)
ઘટના અત્યારે હાલ તો જરાક જૂની લાગશે અને માનસપટ પર ઝડપથી તાજી નહીં થાય છતાં યાદ કરી લઇએ. તારીખ હતી ૪ થી જુલાઇ, ૨૦૧૨. આમ તો ૪ થી જુલાઇ એટલે અમેરિકાનો સ્વતંત્રતા દિવસ. પરંતુ ૨૦૧૨ના વર્ષે એ દિવસે વિશ્વના ઇતિહાસની સૌથી મોટી પ્રયોગશાળા (ટેકનીકલી સૌથી મોટા પાર્ટીકલ એક્સીલરેટર) ખાતે હિગ્સ બોઝોન નામના અજાયબ કણ એટલે કે પાર્ટીકલની શોધ થઇ હોવાનું જાહેર કરવામાં આવ્યું. અણુ કરતાંય નાના એવાં પરમાણુ, પરમાણુ કરતાંય નાના એવાં પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન અને ઇલેક્ટ્રોન જેવાં પરમાણ્વિક કણો અને પરમાણ્વિક કણોથી પણ નાના એવાં મૂળભૂત કણોના સમુદાયમાં અત્યંત અગત્યનું સ્થાન ધરાવતો કણ એટલે હિગ્સ બોઝોન. હિગ્સ બોઝોનને ડિટેક્ટ કરવો મુશ્કેલ હતો કારણ કે એને ઉત્પન્ન કરવા માટે બ્રહ્માંડની શરૂઆતમાં હતાં એવાં (બિગ-બેંગ જેવા) સંજોગો મિનિએચર સ્કેલ પર પાર્ટીકલ એક્સીલરેટરમાં પેદા કરવા પડે એમ હતાં. સ્વીટ્ઝર્લેન્ડના જીનીવા ખાતે ફ્રાન્સ-સ્વીટ્ઝર્લેન્ડની સરહદ નજીક વિશ્વનું સૌથી મોટું પાર્ટીકલ એક્સીલરેટર બનાવવામાં આવ્યું છે, જેનો પરિઘ ૮૬ કિમી જેટલો અધધધ... વધારે છે. પાર્ટીકલ એક્સીલરેટર એટલે એના નામમાંજ દર્શાવ્યા મુજબ પાર્ટીકલને એક્સીલરેટ એટલે કે પ્રવેગિત કરે એવું ભુંગળા છાપ સાધન.
દુનિયામાં અલગ અલગ સાઇઝના ઘણાં પાર્ટીકલ એક્સીલરેટર મોજૂદ છે. પરંતુ આ પ્રયોગશાળા, જેનું ટુંકુ નામ CERN છે, નું LHC (લાર્જ હેડ્રોન કોલાઇડર) વિશ્વનું સૌથી મોટું મશીન છે. ભુગર્ભમાં વર્તુળાકારે ૮૬ કિ.મી. સુધી એનો પથારો પથરાયેલો છે. એમાં પ્રોટોન-ન્યુટ્રોન જેવા કણોને ગોળ ફુદરડી ફેરવીને પ્રકાશની ગતિની અત્યંત નજીકની ગતિ સુધી પ્રવેગિત કરવામાં આવે છે. આવા બે સુપરફાસ્ટ પ્રોટોનને એકબીજાની વિરૂધ્ધ દિશામાં મોકલી સામસામા માથા ભટકાવવા જેવો ખેલ પાડવામાં આવે છે. અંગ્રજીમાં જેના માટે head on collision શબ્દ વપરાય છે એ પ્રકારની લાખો મેં એક જેવી ટક્કર થાય એટલે અતિશય ધ્રુજારી અનુભવતા બંને પ્રોટોન એકબીજામાં ભળી જાય છે અને કુદરતી ઉર્જાની સરવાણી વહી નીકળે છે. ઉર્જાના એ ફુવારામાં કેટલાક રંગબેરંગી કણો સામેલ હોય છે. સામાન્ય સંજોગોમાં જોવા મળતા ન હોય એવા આ પ્રકારના પરમાણ્વિક કણોનો ઉંડો અભ્યાસ કરવામાં આવે છે. મેળવેલ ડેટાનું એનાલિસિસ કરી મળેલા કણોની ઓળખ પરેડ કરવામાં આવે છે. અથાગ પ્રયત્નો પછી થિયરી સાથે મેળ ખાતો હોય એવો કોઇ ને કોઇ કણ મળી જ આવે છે.
૪ થી જુલાઇ, ૨૦૧૨ ના રોજ સંજોગો સામાન્ય કરતાં જરા અલગ હતાં. અતિશય ઉંચી ઊર્જા પર બે પ્રોટોનની head on collision કરવાની હતી. એ અથડામણ વખતે અથડામણની જગ્યાએ (અતિસૂક્ષ્મ જગ્યામાં) ધગધગતી ઊર્જા ઉત્પન્ન થવાનો અંદાજો હતો. એ અતિસૂક્ષ્મ જગ્યા પર સ્પેસટાઇમ તો સ્વાભાવિક રીતે મોજૂદ છે જ!! હવે આ સૂક્ષ્મ જગ્યા પર જમા થયેલ અતિશય વધુ ઊર્જા એટલા ભાગના સ્પેસટાઇમ પર શી અસર કરશે એ ચર્ચાનો વિષય હતો. વધુ સારા શબ્દોમાં કહીએ તો એ ઉર્જાથી સ્પેસટાઇમ કેટલી હદે મરોડાય છે એના પર ઘણા વૈજ્ઞાનિકોની નજર હતી. બની શકે કે સૂક્ષ્મ સ્થાન પર ઉર્જાનો અતિશય ભરાવો એટલા ભાગના સ્પેસટાઇમને અત્યાધિક મરોડી નાંખે. સૂક્ષ્મ સ્થાને સૂક્ષ્મ સમય માટે પણ સ્પેસટાઇમ અત્યાધિક મરોડાય કે તરત જ બ્લેક હોલ જન્મ લઇ લે છે. હવે, માનો કે એ ક્ષણ પત્યા પછી કોઇ કારણસર બ્લેક હોલ એના ક્ષણભરના અસ્તિત્વની લીલા સંકેલી ન શક્યો અને સ્પેસટાઇમમાંથી એના મૂળીયા ઉખડી ન શક્યા, તો શું થશે? બ્લેક હોલ મોટો ને મોટો થતો જશે અને પૃથ્વીને એના પેટમાં સમાવી લેશે તો? સાયન્સ ફિક્શન જેવી લાગતી આ કલ્પના ઘણાબધા વૈજ્ઞાનિકોને દહેશતપૂર્ણ લાગી. વર્ષ ૨૦૦૮માં જ્યારે આ પ્રયોગનો પ્રથમ તબક્કો થયો ત્યારેજ સામાન્ય માણસમાં આ પ્રકારની સનસની ફેલાઇ હતી અને ગુજરાતી અખબારો સહિત વિશ્વભરના અખબારોએ એને સનસનીખેજ કવરેજ આપ્યું હતું. ચાર વર્ષ પછી વર્ષ ૨૦૧૨માં પણ વૈજ્ઞાનિક આલમ આ પ્રકારની દહેશત ફેલાઇ. વૈજ્ઞાનિક આલમ સિવાયના લોકો પણ ફરી એકવાર પૃથ્વી પર બ્લેક હોલ બની શકે છે એ દહેશતનો શિકાર બન્યા. વૈજ્ઞાનિકોએ આ પ્રકારના પ્રયોગો જ ના કરવા જોઇએ એવા કોમન મેન છાપ મંતવ્યોના ઢગલાં થઇ ગયાં. છતાં એ પ્રયોગ થયો. હિગ્સ બોઝોન ડિટેક્ટ પણ થયો. બ્લેક હોલ ન બન્યો. દહેશત ખોટી પડી. ડીસેમ્બર ૨૦૧૨માં મય સંસ્કૃતિનું કેલેન્ડર પુરૂં થવાના કારણે પ્રલયની જે કલ્પનાઓ કરવામાં આવેલી એજ પ્રકારના પ્રલયની કલ્પના આ સમયે પણ થઇ, પરંતુ આખરે એ બધી કલ્પનાઓ પર પૂર્ણવિરામ મુકાઇ ગયું. જોકે એકાદ ભૌતિકવિજ્ઞાનીએ રમૂજમાં એવું પણ કહ્યું હતું કે બ્લેક હોલ બને અને દુનિયા એમાં ખેંચાઇ જાય તોય શું? એનો ડર રાખવાથી શું ફાયદો? ભૌતિકવિજ્ઞાનના માણસ માટે બ્લેક હોલમાં સમાઇ જવાથી વધારે આદર્શ મૃત્યુ બીજું કયું હોઇ શકે? તો... આ સનસની ફેલાવનાર સનસનીખેજ હિગ્સ બોઝોન ઉર્ફે ગોડ પાર્ટીકલ શું છે? એને ગોડ પાર્ટીકલ એવું નામ કેમ આપવામાં આવ્યું?
સજીવ કે નિર્જીવ કોઇપણ પદાર્થ પરમાણુઓનો બનેલો હોય છે. પરમાણુઓ પરમાણ્વિક કણો ધરાવે છે. પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન અને ઇલેક્ટ્રોન જેવાં જાણીતાં પરમાણ્વિક કણો ઉપરાંત સામાન્ય સંજોગોમાં ઓછાં જોવા મળતાં (મતલબ કે અસામાન્ય સંજોગોમાં વધુ જોવા મળતાં) હોય એવાં ઓછા જાણીતા અન્ય કણો પણ ઢગલાબંધ છે. આ બધા કણોની યોગ્ય ગોઠવણી કરીને એક પ્રાણીસંગ્રહાલય (કે કણસંગ્રહાલય!!) બનાવવામાં આવેલું છે. કણોની આ પ્રકારની ગોઠવણીને સ્ટાન્ડર્ડ મોડેલ કહે છે. હિગ્સ બોઝોન આ સ્ટાન્ડર્ડ મોડેલમાંના અનેક કણ પૈકીનો એક કણ છે. હિગ્સની થિયરીનો થોડોક ઇતિહાસ ફંફોસીએ તો જાણવા મળે છે કે હિગ્સ બોઝોનની થિયરીનું નિર્માણ વર્ષ ૧૯૬૪માં સ્કોટલેન્ડની એડિનબર્ગ યુનિવર્સિટિના ભૌતિકવિજ્ઞાની પીટર હિગ્સ તથા ફ્રાંકોઇસ એંગ્લર્ટે કર્યું. એમના સિવાય અન્ય ૬ ભૌતિકવિજ્ઞાનીઓએ આ થિયરીના અલગ અલગ ભાગોનો વિકાસ કરવામાં પોતપોતાનું યોગદાન આપ્યું હતું, છતાં આ નવા કણ સાથે પીટર હિગ્સનું નામ જોડાયું. હિગ્સ બોઝોનની શોધ માટે પીટર હિગ્સ અને ફ્રાંકોઇસ એંગ્લર્ટને ડીસેમ્બર, ૨૦૧૩માં વર્ષ ૨૦૧૩નું નોબેલ પ્રાઇઝ એનાયત કરવામાં આવ્યું.
હિગ્સ બોઝોન એક એવો કણ છે જે હિગ્સ ફિલ્ડનું નિર્માણ કરે છે. આ હિગ્સ ફિલ્ડ (ક્ષેત્ર) બ્રહ્માંડમાં ચારેતરફ ફેલાયેલું છે. જેમ ચુંબક પોતાનામાંથી ચારેતરફ ચુંબકીય ક્ષેત્ર ફેલાવે છે એમ હિગ્સ બોઝોન પોતાનામાંથી હિગ્સ ક્ષેત્ર ચારેતરફ ફેલાવે છે, અને આ ચારેતરફ એટલે આખું બ્રહ્માંડ. આમાં કંઇ બાકી રહેતું નથી. આ હિગ્સ ફિલ્ડ શરૂ કઇ રીતે થયું હશે એ સમજવા બ્રહ્માંડના શરૂઆતના સમય સુધીનું (અર્થાત બિગ-બેંગ સુધીનું) ટાઇમ ટ્રાવેલ કરવું પડશે. બિગ-બેંગ નામનો એ મહાવિસ્ફોટ થયો એને હજી નેનો સેકન્ડ (10^-9 સેકન્ડ) થી વધુ સમય નથી વીત્યો. અત્યારે હાલ તો બ્રહ્માંડ એ ઉર્જાનો ધગધગતો પ્રવાહ છે. તરતજ ઉર્જાના બનેલા દળરહિત કણો અહીંતહીં ઘુમવા લાગે છે. હજી સુધી દળ નામની મૂળભૂત રાશી અસ્તિત્વમાં આવી નથી. બધું દળરહિત છે. માત્ર ઉર્જાથી ખદબદે છે. અચાનક કોઇ જાદુગરે જંતર-મંતરની લાકડી ફેરવી (સીધા શબ્દોમાં કહીએ તો શું થયું એ ભગવાન જાણે!) અને હિગ્સ-ફિલ્ડ હરકતમાં આવ્યું. હિગ્સ ફિલ્ડ સમજવા માટે એક મોટી બોટલની કલ્પના કરો. એમાં વારંવાર એક લખોટીને મુક્ત પતન કરવા દેવામાં આવે છે. બોટલના મુખ પાસેથી લખોટી છોડી મુકીએ છીએ એવી ધબ દઇને એ બોટલના તળિયે પડે છે. વારંવાર પ્રયોગનું એક જ પરિણામ છે. (કારણ કે ગુરૂત્વાકર્ષણ બળ બદલાતું નથી.) હવે લખોટીને પડતી મુક્યા પછી તરતજ કોઇ જાદુથી બોટલમાં પાણી પ્રગટ થઇ જાય તો શું થશે? અચાનક પ્રગટ થતું પાણીનું માધ્યમ લખોટીની ગતિને અવરોધશે, એટલે એને તળિયે પહોંચતા જરાક વધુ સમય લાગશે. જો લખોટીએ પાણીની જગ્યાએ તેલના માધ્યમમાંથી આગળ વધવાનું હોય તો તળિયે પહોંચવામાં એને હજી વધારે વિલંબ થશે કારણ કે તેલનું માધ્યમ વધુ ઘટ્ટ અને સ્નીગ્ધ છે. હજી ગુરૂત્વાકર્ષણ બળ તો એટલું જ લાગે છે પણ વચ્ચે કોઇક એવું માધ્યમ આવી ગયું જેણે ગતિનો અમુક ભાગ અવરોધી દીધો. બિલકુલ આ જ રીતે શરૂઆતના બાળ બ્રહ્માંડમાં માત્ર ઉર્જાના બનેલા દળરહિત કણો પ્રકાશની ઝડપે અહીંતહીં દોડાદોડી કરતાં હતાં. કોઇ એક ક્ષણે હિગ્સ ફિલ્ડ હરકતમાં આવ્યું. આ ફિલ્ડ સાથેની આંતરક્રિયાથી પ્રકાશની ઝડપે દોડતા કણોની ઝડપમાં ખાસ્સો ઘટાડો થયો. જે પ્રમાણમાપમાં ગતિ ઓછી થઇ એ જ પ્રમાણમાપમાં એમનું દળ વધ્યું. આમ, બ્રહ્માંડમાં દળ નામની ભૌતિક રાશિના શ્રીગણેશ થયાં.
