डॉ. राजीव चिटणीस

आइन्स्टाइनच्या विशिष्ट सापेक्षतावादानुसार गतीत असलेली वस्तू लहान आकाराची दिसते, तिचे वस्तुमान वाढलेले आढळते, तसेच तिच्याबाबतीत काळही मंदावतो. या मंदावलेल्या काळाचे उत्तम उदाहरण म्हणजे म्युऑनचा वातावरणातला प्रवास. वैश्विक किरण जेव्हा वातावरणात शिरतात, तेव्हा त्यातील कणांची वातावरणातील रेणूंशी क्रिया होऊन म्युऑन या अत्यंत अस्थिर कणांची निर्मिती होते. म्युऑनची ही निर्मिती पृथ्वीच्या पृष्ठभागापासून सुमारे दहा किलोमीटर उंचीवर होते. हे कण इतके अस्थिर आहेत की त्यांचे सरासरी आयुष्य फक्त २.३ मायक्रोसेकंद इतकेच आहे. (एक मायक्रोसेकंद म्हणजे सेकंदाचा दहा लाखावा भाग.) त्यामुळे हे म्युऑन कण प्रकाशाच्या तुलनेत सुमारे ९९.९ टक्के वेगाने प्रवास करत असूनही, ऱ्हास होण्यापूर्वी ते फक्त सातशे मीटरचा प्रवास करू शकतात. तरीही ते दहा किलोमीटर अंतरावर असणाऱ्या पृथ्वीच्या पृष्ठभागापर्यंत पोहोचू शकतात. याचे कारण, गतीमुळे त्यांचे घडय़ाळ मंदावून होणारी त्यांच्या ऱ्हासाच्या कालावधीतली वाढ, हे आहे. प्रचंड वेगामुळे या कणांच्याबाबतीत काळ जवळजवळ वीसपट मंदावतो. त्यामुळे त्यांचे सरासरी आयुष्य वीसपटींनी वाढते व ते वीसपट अधिक अंतर पार करू शकतात. यामुळेच हे कण पृथ्वीच्या, दहा किलोमीटर अंतरावरील पृष्ठभागापर्यंत पोचू शकतात.

म्युऑनच्या या प्रवासाचा ब्रुनो रोस्सी आणि डेव्हिड हॉल यांनी १९४१ साली अमेरिकेतील माऊंट वॉशिंग्टन या सुमारे दोन हजार मीटर उंचीच्या डोंगरावर, थोडय़ा वेगळ्या प्रकारे अभ्यास केला. या दोन हजार मीटरच्या प्रवासात म्युऑनचा किती प्रमाणात ऱ्हास होतो, याचे विशिष्ट सापेक्षतावादावर आधारलेले गणित या शास्त्रज्ञांनी मांडले. त्यानंतर या शास्त्रज्ञांनी, या डोंगराच्या माथ्यावर तसेच त्याच्या पायथ्याशी म्युऑनची संख्या मोजणारी उपकरणे ठेवली व त्याद्वारे या दोन हजार मीटरच्या प्रवासात किती म्युऑनचा ऱ्हास होतो, हे शोधून काढले. हा ऱ्हास अपेक्षेइतका असल्याचे या शास्त्रज्ञांना आढळले. काळाचे मंदावणे सिद्ध करणारे असे अनेक प्रयोग आतापर्यंत केले गेले आहेत. असाच एक प्रयोग स्वित्र्झलडमधील सर्न या संस्थेत १९७५ साली केला गेला. या प्रयोगशाळेत अत्यंत वेगवान म्युऑनची निर्मिती केली गेली. प्रचंड वेगामुळे या म्युऑनचे घडय़ाळ मंदावून, त्यांचे सरासरी आयुष्य सुमारे २५ पटींनी वाढले असल्याचे संशोधकांनी नोंदवले.

मराठी विज्ञान परिषद, वि. ना. पुरव मार्ग,  चुनाभट्टी,  मुंबई २२

office@mavipamumbai.org