ડાર્ક મેટર (ભાગ-૨)
ડાર્ક મેટર પર વેરા રૂબીન નામની મહિલા ખગોળશાસ્ત્રીના સંશોધનપત્રને શરૂશરૂમાં પુરૂષોની જમાતમાં ગંભીરતાથી લેવામાં આવ્યું નહી. પણ ધીરે ધીરે અન્ય ખગોળશાસ્ત્રીઓ અને સંસ્થાઓને પણ અવલોકનના અંતે સમાન પ્રકારના પરિણામો મળવા લાગ્યાં. વસ્તુ જ્યારે નજર સામે સ્પષ્ટ નથી હોતી ત્યારે એમાં વિશ્વાસ કરવાનો કે ન કરવાનો પ્રશ્ન આવે છે. પણ વસ્તુ જ્યારે નજર સામે સ્પષ્ટ હોય છે ત્યારે એમાં વિશ્વાસ કરવાનો કે ન કરવાનો પ્રશ્ન જ આવતો નથી. જે સ્પષ્ટ છે એ જ તો ભૌતિક વાસ્તવિકતા છે. વેરાના અવલોકનોના પરિણામ જેવાં જ પરિણામો અન્ય વૈજ્ઞાનિકોને પણ મળી રહ્યાં હતાં એટલે એને નકારવાનો પ્રશ્ન ન હતો. એને સ્વીકાર્યાં સિવાય છૂટકો ન હતો. એટલે ન છૂટકે પણ અદૃશ્ય પદાર્થનું અસ્તિત્વ વૈજ્ઞાનિકોએ સ્વીકારવું પડ્યું. હવે આવો અદૃશ્ય પદાર્થ ખરેખરમાં મોજૂદ હોય તો કંઇ કેટલાય પ્રશ્નો ઉભા થાય છે. આવો પદાર્થ શેનો બનેલો હશે? જેમ પરમાણ્વિક કણો મળીને બ્રહ્માંડનો તમામ દૃશ્ય પદાર્થ બનાવે છે એમ કોઇ નવા ખાસ પ્રકારના કણો મળીને ડાર્ક મેટર નામનો અદૃશ્ય પદાર્થ બનાવતા હશે? અહીં અદૃશ્ય હોવાનો ભૌતિકવિજ્ઞાનીય અર્થ એ થાય કે એ પદાર્થ (કે એ પદાર્થના કણ) અન્ય કોઇ પદાર્થ (કે કણ) સાથે કોઇપણ પ્રકારની આંતરક્રિયા કરતાં નથી. આ કેવા ભેદી કણ હશે જે આપણી આજુબાજુ તો છે અને દર સેકન્ડે આકાશમાંથી આપણા પર વરસી તો રહ્યાં છે પણ આપણી સાથે કોઇપણ પ્રકારની આંતરક્રિયા સિવાય આપણી આરપાર નીકળી જાય છે!! બીજું કે ડાર્ક મેટર બનાવતા કણો અન્ય કોઇ પદાર્થ કે કણ સાથે આંતરક્રિયા નથી કરતાં, પણ શું એ કણો પોતાનીજ જાતિના અન્ય કણ (અન્ય ડાર્ક મેટર પાર્ટીકલ) સાથે આંતરક્રિયા કરે છે? જો ના, તો આ કણ ખરેખર ભેદી કહેવાય અને એનો પત્તો જ ના લગાડી શકાય (કે પછી પત્તો લગાડવો અતિશય મુશ્કેલ થઇ જાય)... અને જો હા, તો તો ગજબ થઇ જાય. અંદરઅંદર આંતરક્રિયા કરી આ કણોએ પોતાની અદૃશ્ય જમાતના ગ્રહો, તારાઓ અને આકાશગંગાઓ પણ બનાવી લીધા હોય તોય શું ખબર? ક્યાંક એવું તો નથી ને કે આ દૃશ્ય બ્રહ્માંડની સાથે સાથે એક આખું અદૃશ્ય બ્રહ્માંડ ઉભું થયું હોય!! પ્રશ્નો અઢળક હતાં. જવાબ એકેયના ન હતાં. સચોટ જવાબો તો આજે પણ ઉપલબ્ધ નથી. છતાં ડાર્ક મેટરનાં અભ્યાસમાં આપણે થોડાઘણાં આગળ વધ્યાં છીએ ખરા.
પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન અને ઇલેક્ટ્રોન મળીને સામાન્ય પદાર્થનો એક પરમાણુ બનાવે છે. આવા અનેક પરમાણુઓ ભેગા મળી બ્રહ્માંડના બ્રહ્માંડના વિશાળકાય બંધારણો બનાવે છે. એ સિવાય પણ અલગ અલગ પ્રકારના ઢગલાબંધ કણો આપણને મળી આવ્યાં છે. પરંતુ એ તમામે તમામ કણો અન્ય કણો સાથે વત્તા કે ઓછા પ્રમાણમાં આંતરક્રિયા તો જરૂર કરે છે. હજી સુધી આપણને એવો કોઇ કણ નથી મળી આવ્યો જે બિલકુલ પણ આંતરક્રિયા ન કરતો હોય! (જોકે બિલકુલ આંતરક્રિયા ન કરતો હોય એવો કણ મળી આવશે કઇ રીતે એ પણ એક પ્રશ્ન છે.) ડાર્ક મેટર શેનું બનેલું છે એનો કોઇ જવાબ આપણી પાસે નથી. જોકે નજીકના ગણી શકાય એવાં બે વૈક્લ્પિક ઉમેદવારો પર આંગળી ચીંધાઇ છે. આ ઉમેદવારો પર ભેદી ડાર્ક મેટરના નિર્માણનો આક્ષેપ લગાવવામાં આવ્યો છે. આરોપો હજી સાબિત થયાં નથી એટલે આ ઉમેદવારોને આરોપી ન ગણતાં આક્ષેપિત ગણીને આગળ વધીએ. ઉમેદવારી નોંધાવનાર આ બે કણો છે ન્યુટ્રિનો અને WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles).
જો પ્રોટોન અને ઇલેક્ટ્રોનને ભેગાં કરીએ તો ન્યુટ્રોન બને છે. બીજી તરફ જો ન્યુટ્રોનનું વિખંડન થવા દઇએ તો પ્રોટોન અને ઇલેક્ટ્રોનનું નિર્માણ થાય છે. હવે આ આખુંય ગણિત પ્રોટોન ઇલેક્ટ્રોન=ન્યુટ્રોન એ સમીકરણમાં બરાબર સેટ થતું ન હતું. પ્રાયોગિક સંશોધનો અને ગાણિતિક થિયરી અનુસાર સૂત્ર કંઇક આમ બેસતું હતું. પ્રોટોન ઇલેક્ટ્રોન x (કંઇક અજ્ઞાત વસ્તુ)=ન્યુટ્રોન... અહીં કંઇક અજ્ઞાત નાનકડી વસ્તુ એવી હતી જે હજી પ્રાયોગિક રીતે શોધાવાની બાકી હતી. પણ એ પદ મુક્યાં પછી જ સમીકરણ બેલેન્સ થતું હતું. વર્ષ ૧૯૩૩ માં ઓસ્ટ્રિયન ભૌતિકવિજ્ઞાની વૂલ્ફગેંગ પાઉલીએ ભારે ગાણિતીક માથાફોડીના અંતે એ ખૂટતું પદ શોધી કાઢ્યું. ન્યુટ્રોનની આગામી પેઢી તરીકે એને "ન્યુટ્રિનો" નામ આપવામાં આવ્યું. આ ન્યુટ્રિનો નો આંતરક્રિયા દર અત્યંત અત્યંત અત્યંત ઓછો હતો. એનું દળ નહીવત હતું. આ ન્યુટ્રિનો સાથે મળીને ગંઠાઇને ડાર્ક મેટર જેવો ભેદી પદાર્થ બનાવી શકે ખરા? આમ તો ન્યુટ્રિનો હળવાફૂલ જેવા અને સતત ફરતાં રહેતાં કણો હતાં એટલે એ સાથે મળીને ડાર્ક મેટર બનાવે એ જરા મુશ્કેલ લાગતું હોવા છતાં ન્યુટ્રિનોનાં સાવ પાંખી આંતરક્રિયાના ગુણધર્મને ધ્યાને લેતાં એ વિકલ્પ જરા હકારાત્મક લાગ્યો. ન્યુટ્રિનો જ ડાર્ક મેટર છે એટલે ડાર્ક મેટરનું રહસ્ય હવે ઉકેલાઇ ગયું હોવાનું મનાવા લાગ્યું. પરંતુ જેમ જેમ ન્યુટ્રિનો પર વધુ ને વધુ સંશોધનો થતાં ગયાં એમ એમ ન્યુટ્રિનો જ ડાર્ક મેટર હોવાની શક્યતાઓ ધૂંધળી દેખાવા લાગી. ન્યુટ્રિનો પર થયેલા વધુ સંશોધનોના અંતે ખબર પડી કે ન્યુટ્રિનોને સૂક્ષ્મ તો સૂક્ષ્મ પણ દળ તો છે જ! મોટેભાગે ન્યુટ્રિનો આપણી અને આપણી પૃથ્વીની (અને ફોર ધેટ મેટર દરેકે દરેક વસ્તુની) આરપાર નીકળી જાય છે. તેમ છતાં કરોડો મેં એક ન્યુટ્રિનો એવો જરૂર આવે છે જે યોગાનુયોગે એકાદ પરમાણુના ન્યુક્લિયસ કે ઇલેક્ટ્રોન સાથે ટકરાઇ જાય છે. મતલબ કે આંતરક્રિયા કરી નાંખે છે. આ બાબતની પ્રાયોગિક સાબિતી વર્ષ ૨૦૦૩ માં મળી. અમેરિકાના રેમન્ડ ડેવીસ અને જાપાનના માસાતોશી કોશીબા નામના બે ભૌતિકવિજ્ઞાનીઓ ન્યુટ્રિનોને કોઇપણ ભોગે ઝડપી લેવાના મરણિયા પ્રયાસો ઘણા વર્ષોથી કરી રહ્યાં હતાં. ભૂગર્ભમાં ખાસ્સે ઉંડે બનાવેલી પ્રયોગશાળામાં ટેટ્રાક્લોરોઇથિલીન નામનું કેમીકલ ભરેલી ટાંકીને અત્યંત સંવેદનશીલ ડીટેક્ટર સાથે જોડવામાં આવેલી. એ ડીટેક્ટર્સ અને સેન્સર્સ એટલા બધા સેન્સીટીવ હતાં કે એકાદ ન્યુટ્રિનો ભૂલથી પણ એકાદ ઇલેક્ટ્રોન સાથે ટકરાઇ જાય તો એના દ્વારા ઉત્પન્ન થતી અત્યંત સૂક્ષ્મ ઊર્જા પણ એનાથી માપી શકાતી હતી. ૨૦૦૩ માં એવી ટક્કર થઇ અને ડીટેક્ટર્સે એ માપી પણ ખરી. અદૃશ્ય રહેવા ટેવાયેલો ન્યુટ્રિનો આખરે પકડાયો ખરો. અને એજ કારણોસર ડેવીસ અને કોશીબાને નોબેલ પ્રાઇઝથી નવાજવામાં આવ્યાં. ન્યુટ્રિનો પ્રાયોગિક રીતે પકડાયા બાદ એ ખબર પડી ગઇ કે ન્યુટ્રિનો ખરેખર અત્યંત સૂક્ષ્મ દળ ધરાવે છે. માનો કે ઝપાટાબંધ ન્યુટ્રિનો ભેગા થઇને ડાર્ક મેટર બનાવી દે તો પણ એ દૃશ્ય પ્રકાશ કરતાં દસેક ગણું દળ પેદા કરી શકવા સક્ષમ નહીં બને. ધીરે ધીરે ભૌતિકવિજ્ઞાનીઓ ન્યુટ્રિનો પરથી પોતાની આશાઓ ઓછી કરતાં ગયાં. જોકે ઔપચારિક રીતે એવું કંઇ સ્વીકારાયું નથી કે ન્યુટ્રિનો ડાર્ક મેટર નથી પણ એમ થવાની સંભાવનાઓ ખાસ્સી ઓછી જણાય છે.
ન્યુટ્રિનો પાસેથી આશાઓ ઓછી થતાં બીજા ઉમેદવાર પાસેથી આશાઓ અને અરમાનો વધી ગયાં. આ બીજો ઉમેદવાર એટલે WIMPs (વિમ્પ્સ). Weakly Interacting Massive Particles. વિલિયમ શેક્સપિયરે એમના ખૂબ જાણીતા ઉપન્યાસ ધ મર્ચન્ટ ઓફ વેનીસમાં કહ્યું છે કે Whats there in a name? પણ અહીં તો WIMPs ના નામના ઘણુબધું હતું. અઢળક માહિતીઓ હતી. આ કણ એક તો Weakly Interacting એટલે કે અત્યંત નબળી આંતરક્રિયા (આદર્શ રીતે નહીવત આંતરક્રિયા) કરતો હોવો જોઇએ. બીજું કે એ Massive Particle એટલે કે દળદાર કણ હોવો જોઇએ. આ પાછો વિરોધાભાસ હતો. કણ દળદાર તો હોય અને પાછું એકદમ ઓછી આંતરક્રિયા કરતો હોય એવું કઇ રીતે શક્ય હતું? જો કણ દળદાર હોય તો એની આંતરક્રિયાઓ પણ સ્વાભાવિક રીતે વધારે હોવાની. પણ અહીં તો ડાર્ક મેટર તરીકે બંધ બેસવા માટે એ બે વિરોધાભાસી ગુણધર્મોની જ એકસાથે જરૂર હતી. ન્યુટ્રિનોની સાવ પાંખી આંતરક્રિયા એને ડાર્ક મેટર માટેનો આદર્શ ઉમેદવાર બનાવતી હતી પરંતુ એનું સાવ નહીવત દળ એની વિકેટ ખેરવી ગયું. આટલા પાંખા દળ સાથે મોટું ગુરૂત્વાકર્ષણ પેદા થાય એમ ન હતું. એટલે એવા કણની જરૂરિયાત ઉભી થઇ જે ન્યુટ્રિનો જેટલી પાંખી આંતરક્રિયા તો કરતો જ હોય પણ સાથે સાથે જરૂર પૂરતો દળદાર પણ હોય. એટલે WIMPs નો ખ્યાલ જન્મ્યો. હવે WIMPs નો ખ્યાલ ગાણિતિક રીતે એટલો જચી ગયો છે કે WIMPs અસ્તિત્વ ધરાવે જ છે એમ માની લેવામાં આવ્યું છે. એને પ્રાયોગિક રીતે શોધવાના જોરદાર પ્રયત્નો થઇ રહ્યાં છે. જોકે હજી સુધી WIMPs મળી આવ્યો નથી. છતાં તલાશ જારી છે. ક્યારે મળી આવે એ કહી શકાય તેમ નથી. બસ wait and watch કરવાનું છે.
