विश्वनिर्मितीचे कोडे उलगडण्याच्या प्रक्रियेत डोकावण्याची खिडकी!

यावेळी जगभरातील नामवंत शास्त्रज्ञ या सभागृहात उपस्थित होते. घोषणेनंतर सर्वांनी आनंद साजरा केला आणि पीटर हिग्स यांचे अभिनंदन केले. या घोषणेच्या कार्यक्रमाची एक चित्रफीत मी कॉलेजमध्ये असताना पहिली होती. हे सगळं इतक्या बारकाईने आठवण्याचं कारण म्हणजे सर्नच्या ज्या मुख्य सभागृहात हिग्ज बोसॉन सापडल्याची घोषणा झाली त्याच सभागृहात महिनाभरापूर्वी आमची एक परिषद होती. त्या सभागृहात बसून हे सगळं आठवणं हा विस्मयकारी अनुभव होता.

आपण कुठून आलो, आपली निर्मिती कशी झाली, निसर्गातील विविध गोष्टींची निर्मिती कशी झाली, या सर्व निर्मितीच तत्व एकच की वेगवेगळं, रोजच्या जीवनात आपण गती, काळ-काम-वेग, घर्षण यासारख्या मूलभूत संकल्पना अनुभवतो त्यांचे काही नियम असतात का? आपलं जग ज्यापासून बनलं आहे त्या पदार्थांना वस्तुमान, आकारमान कशामुळे मिळतं असे अनेक प्रश्न आपल्या मनात कुतूहल जागरूक करतात. निसर्गात आढळणाऱ्या गोष्टींचं मूळ स्वरूप, त्यांचे मूलकण कोणते, त्या मूलकणांमध्ये नक्की काय हालचाली/ क्रिया होतात ज्यामुळे असंख्य मूलकण एकत्र येऊन, स्थिर राहून वस्तू तयार होते इ. अनेक मूलभूत प्रश्नांची उत्तरे आपल्याला अजून पूर्णतः मिळालेली नाहीत. पीटर हिग्स व सहकाऱ्यांनी मांडलेली हिग्ज मेकॅनिझमची संकल्पना व त्यातील हिग्ज कणाचा सर्न येथील एलएचसी प्रयोगातील शोध हे या मूलभूत प्रश्नांच्या उत्तरासाठी टाकलेलं एक पाऊल म्हणता येईल.

१९५० च्या सुमारास संशोधन हे प्रामुख्याने देशाच्या संरक्षणासाठी होत असे. याच वेळी युरोपमध्ये जागतिक दर्जाच्या संशोधनास चालना मिळावी व आंतरराष्ट्रीय सहयोगात वाढ व्हावी यासाठी फ्रान्स व स्वित्झर्लंडच्या सीमेवर सर्न या संस्थेची स्थापना झाली. विश्वाची निर्मिती, त्यातील मूलकणांचा अभ्यास व संशोधन याबरोबरच आंतरराष्ट्रीय पातळीवर शास्त्रज्ञ- संशोधकांना एकत्र आणणे, त्यांच्यातील सहयोग वृद्धिंगत करणे हे या संस्थेचे तत्व. डब्ल्यू, झेड, हिग्ज बोसॉन या मूलकणांचा शोध सर्न च्या प्रयोगशाळेत लागला. तसेच द्रव्य – प्रतिद्रव्य (मॅटर- अँटीमॅटर) याविषयीचे महत्वाचे संशोधन येथे झाले व सुरू आहे.

आपण शाळेत शिकतो त्यानुसार कणाद ऋषींनी पदार्थाचा सूक्ष्मतम कण म्हणजे अणू ही संकल्पना मांडली. पुढे संशोधनांती लक्षात आले कि अणू हा प्रोटॉन, न्यूट्रॉन, इलेक्ट्रॉनचा बनलेला असतो. त्यानंतर असे समजले कि प्रोटॉन व न्यूट्रॉन हे क्वार्क या मूलकणांचे बनलेले असतात. पदार्थविज्ञानातील स्टँडर्ड मॉडेल ऑफ प्रॅक्टिकल फिजिक्स हे या सर्व मूलकणांची विभागावार केलेली मांडणी होय. स्टँडर्ड मॉडेलमधील सर्व मूलकण आपल्याला आता सापडलेले आहेत परंतु तरीही काही प्रश्न अनुत्तरित आहेत. गुरुत्वाकर्षण बलाचा प्रतिनिधी असा एकही कण स्टँडर्ड मॉडेल मध्ये नाही. द्रव्य – प्रतिद्रव्य यामधील विषमतेविषयी अजून समजलेलं नाही. सुमारे ९५ टक्के विश्व ज्याचं बनलेला आहे ते डार्क मॅटर व डार्क एनर्जी यांबद्दल स्टँडर्ड मॉडेल स्पष्टीकरण देत नाही. अशा अनुत्तरित प्रश्नांवर सुद्धा सर्न मध्ये संशोधन चालते. मी ज्या परिषदेसाठी सर्न ला गेले होते ती परिषद अशाच स्टँडर्ड मॉडेलच्या पलीकडे जाऊन होणाऱ्या डार्क मॅटर, ॲस्ट्रो पार्टिकल फिजिक्स, द्रव्य – प्रतिद्रव्य विषमता इ. विषयांवरील संशोधनावर आधारित होती. आमच्या डार्क मॅटर वरील एका संशोधनाची त्यात निवड झाली होती.

स्वित्झर्लंड हा देश अतिशय निसर्गसौंदर्याने नटलेला. याची प्रचिती सर्न ला तसेच जवळ असलेल्या जिनिव्हा शहरात फिरताना येते. सर्न च्या कॅन्टीनमधून समोर दिसणारं माँट ब्लँकचं विहंगम दृश्य, तसेच संपूर्ण कॅम्पसभर सोबत करणाऱ्या आल्प्सच्या पर्वतरांगा, ऊनपावसाच्या खेळानंतर दिसणारं इंद्रधनुष्य हे सारं केवळ अवर्णनीय. भारत सरकारने सर्न ला भेट म्हणून दिलेली नटराजाची मूर्ती पाहताना व त्याखाली लिहिलेला भगवद्गीतेतील श्लोक वाचताना शब्दातीत भाव मनात येतात. एलएचसी हा प्रयोग २७ किलोमीटर परिघाच्या वर्तुळाकार भोगद्यात घडतो. प्रकाशाच्या वेगाच्या अगदी जवळ जाणाऱ्या गतीने प्रोटॉन कणाचे दोन एकरेषीय स्रोत या भोगद्यात प्रवास करतात. चार विविध ठिकाणी हे स्रोत एकमेकांवर आदळतात व त्यातून अब्जावधी कणांची निर्मिती होते. त्यातील बरेचसे कण हे एक सेकंदाच्याही अतिसूक्ष्म कालावधीत नाहीसे होतात. अब्जावधी कणांमधील जास्तीत जास्त कण आपल्याला निरीक्षणासाठी उपलब्ध व्हावे यासाठी प्रयोगात उत्तेजन प्रणाली (ट्रिगर्स) चा वापर होतो. मुळात प्रोटॉन हा अतिसूक्ष्म तसेच विद्युतभारवाहक कण असल्याने त्याचा स्रोत एकरेषीय व्हावा यासाठी अतिशक्तिशाली चुंबकीय बलाचा वापर केला.

परिषदेमध्ये आम्हाला ATLAS प्रयोगाच्या नियंत्रण कक्षाची सफर होती. नियंत्रण कक्षाबाहेरील भिंतीवर प्रोटॉन ज्यातून प्रवास करतात त्या भोगद्याची संरचना चित्ररूपात रेखाटली होती. आत जाताच ATLAS मध्ये प्रोटॉन स्रोत आत्ता कितव्यांदा एकमेकांवर आदळत आहेत व आत्तापर्यंत किती हिग्ज बोसॉन कण सापडले आहेत याचे आकडे स्क्रीनवर दिसत होते. त्यानंतर आम्हाला ज्यात हिग्ज बोसॉनची घोषणा झाली त्या कार्यक्रमाची ध्वनिचित्रफीत दाखवण्यात आली. ज्या प्रयोगात हिग्ज कण सापडला त्याच्याच नियंत्रण कक्षात उभे राहून त्या ऐतिहासिक क्षणाची ध्वनिचित्रफीत पाहणे हा शब्दातीत अनुभव होता. त्यानंतर सर्नचा इतिहास, बांधणी, तिथे सध्या सुरू असलेलं संशोधन याविषयी तिथे काम करणाऱ्या एका संशोधकाने आम्हाला विस्तृत माहिती दिली. सर्न मध्ये १९५७ साली उभारलेल्या सर्वात पहिल्या सिंक्रो सायक्लोट्रॉन या ॲक्सेलरेटर ची प्रतिकृती तसेच एलएचसी प्रयोगात वापरली जाणारी अतिशक्तिशाली चुंबके पाहायला मिळाली. नियंत्रण कक्षात अनेक स्क्रीन्सवर बोगद्यात सुरू असणाऱ्या हालचाली आलेखामार्फत दिसत होत्या. तेथे काम करणाऱ्या प्रत्येकाचं काम समजावून घेताना प्रयोगामध्ये साध्या व वरकरवी सोप्या गोष्टींमध्येदेखील किती दक्षता पाळावी लागते याचा प्रत्यय आला.

परिषदेदरम्यान एकदा मी कॅन्टीनमध्ये दुपारची जेवत असताना माझ्यासारखाच एक तरुण संशोधक मला भेटला. कुठून आलीस, कशावर काम करतेस इ. प्राथमिक बोलणं झाल्यावर मी कुतूहलाने त्याला विचारलं “प्रोटॉन्स प्रवास करतात तो गोलाकार बोगदा इथे कुठे आहे?”. त्यावर तो हसून म्हणाला “तू आत्ता जिथे जेवायला बसली आहेस तिथेच १०० मीटर खाली तो बोगदा आहे.” हे ऐकल्यावर आपण बसलोय तिथे खाली प्रोटॉन्स जवळजवळ प्रकाशाच्या वेगाने धावत आहेत हे समजल्याने मी अचंबित झाले. सर्न च्या परिसरात तेथील ज्या प्रयोगांमध्ये उल्लेखनीय शोध लागले अशा प्रयोगांची प्रतिकृती ठेवली आहे. मी आत्तापर्यंत पुस्तकांत/ शोधनिबंधांत वाचलेल्या अनेक संकल्पना ज्या प्रयोगांत पडताळून पाहिल्या गेल्या अशा प्रयोगांची प्रतिकृती तेथे पाहताना मन भारावून गेले.

हजारो शास्त्रज्ञ-संशोधकांचं योगदान असलेलं सर्न हे फक्त यूरोपातीलच नाही तर आंतरराष्ट्रीय पातळीवरील महत्वपूर्ण संशोधन केंद्र आहे. अतिसूक्ष्म प्रोटॉन जवळजवळ प्रकाशाच्या वेगाने गतिमान करणं व त्यातून प्रोटॉन्सचा एकरेषीय स्थिर स्रोत उत्पन्न करणं हा एक अभियंत्रिकी चमत्कार आहे. मूलकणांच्या संशोधनाबरोबरच सर्न मधील संशोधनाचा वैद्यकीय क्षेत्रातही उपयोग आढळतो. कॅन्सरसारख्या दुर्धर आजारावर उपाय असलेल्या हॅड्रॉन थेरपी विषयी सर्न मध्ये संशोधन करण्यात आले. तसेच तेथील संशोधनासाठी विकसित झालेल्या अतिशक्तिशाली चुंबक, मटेरियल ॲनालिसिस इ . तंत्रज्ञानाचा वापर इंडस्ट्रीत होतो. आज ज्या महाकाय माहितीस्रोताचं जाळं जगभर पसरलं आहे त्या वर्ल्ड वाइड वेब (डब्ल्यूडब्ल्यूडब्ल्यू) चा जन्म सर्न मध्ये झाला. प्रोटॉन्स आदळल्यावर निर्माण होणाऱ्या अब्जावधी कणांची माहिती हि जगभरातील संशोधकांना हाताळता यावी यासाठी सर्नमध्ये वर्ल्ड वाइड वेबची निर्मिती झाली.

परिषदेदरम्यान जगाच्या विविध भागातून आलेल्या संधोधकांशी चर्चा करायला मिळाली. त्यातून प्रत्येकाचा विश्वाच्या निर्मितीचं कोडं उलगडण्याचा ध्यास किती विविधांगी आहे हे जाणवलं. डोळ्यालाही न दिसणारे अतिसूक्ष्म मुलकण एकमेकांवर आदळून एलएचसीमध्ये अथांग विश्वाच्या उत्पत्तीवेळी असलेली परिस्थिती तयार केली जाते हे समजल्यावर अतिसूक्ष्म व अतिभव्य यांचा तोल साधण्याच्या निसर्गाच्या किमयेचं अप्रूप वाटलं. विश्वाच्या पसऱ्यात आपण किती लहान आहोत व अजूनही कितीतरी गोष्टी आपल्याला समजल्या नाहीत पण सर्न सारख्या मानवी कौशल्याने उभारलेल्या प्रयोगशाळेत काहीतरी समजेल अशी आशा वाटली.

radhikavinze@gmail.com