scorecardresearch

‘डब्लू बोझॉन’-आख्यानाचा सूत्रधार

 ‘मूलकण विज्ञान’ (पार्टिकल फिजिक्स) ही पदार्थविज्ञानाची एक उपशाखा. कठोर तर्कवाद, गहन गणिती सूत्रे, पुंजवाद आणि सापेक्षतावाद अशा अगम्य ज्ञानसाधनांच्या आधारे विकसित झालेले हे विज्ञान! पण काही झाले तरी हे मानवी ज्ञानविश्वच आहे.

माणिक कोतवाल

विश्वनिर्मितीच्या रहस्याच्या महाआख्यानात ‘देवकण’ म्हणून ओळख झालेला ‘हिग्ज बोझॉन’ मूलकण हा एक महानायक! परंतु या सर्व मूलकणांची सूत्रे हातात धरणारा मूलकण म्हणजे ‘डब्लू बोझॉन’!  जगविख्यात मूलकण – वैज्ञानिक डॉ. आशुतोष कोतवाल यांनी त्याबद्दल केलेल्या नव्या संशोधनाची ही ओळख..

 ‘मूलकण विज्ञान’ (पार्टिकल फिजिक्स) ही पदार्थविज्ञानाची एक उपशाखा. कठोर तर्कवाद, गहन गणिती सूत्रे, पुंजवाद आणि सापेक्षतावाद अशा अगम्य ज्ञानसाधनांच्या आधारे विकसित झालेले हे विज्ञान! पण काही झाले तरी हे मानवी ज्ञानविश्वच आहे. इथेही, कधी तरी नाटय़पूर्णता प्रवेश करतेच. सन २०२० च्या नोव्हेंबर महिन्यातील असाच एक दिवस! जगभरातले २२ वैज्ञानिक ‘झूम कॉल’वर श्वास रोखून बसले होते. ४.२ दशलक्ष ‘डब्लू बोझॉन्स’चे विश्लेषण आत्तापर्यंत झाले होते. पण आत्तापर्यंत ते विश्लेषण ‘एन्क्रिप्शन’च्या पडद्याआड दडवून ठेवण्यात आलेले होते. तो पडदा आज डॉ. आशुतोष कोतवाल यांच्याकडून उघडला जाऊन काही निष्कर्ष घोषित केला जायचा होता.

खरे तर, जगभरातले ४०० वैज्ञानिक या विश्लेषण प्रकल्पात आशुतोषच्या नेतृत्वाखाली सहभागी होते. विविध अंगांनी त्यांनी केलेले विश्लेषण आशुतोषने जाणीवपूर्वक एन्क्रिप्शन पद्धतीने ‘नजरेआड’ ठेवलेले होते. हेतू असा की, डब्लू (W) बोझॉनचे वस्तुमान, त्याच्या पूर्वी भाकीत केल्या गेलेल्या वस्तुमानापासून वेगळे असण्याचा संभव स्पष्ट दिसत होता. त्या नवीन वस्तुमानाच्या मोजणीमधील अचूकता अधिकाधिक वाढविण्याचा दृष्टीने अनेकविध तंत्रे आधी विकसित करून, मग त्यांचा काटेकोरपणे वापर करायचा होता. वैज्ञानिकांच्या विश्लेषण-कार्यात कोणताही पूर्वग्रह टाळावाच लागतो. अन्यथा, मोजणीमधील अचूकतेवर त्याचा परिणाम होऊ शकतो. म्हणून गेली १० वर्षे आशुतोषने ही ‘अंध-विश्लेषण पद्धती’ अनुसरलेली होती. आणि  नोव्हेंबर २०२० च्या या झूम-सभेमध्ये ही ‘डोळय़ावरची पट्टी’ तो काढणार होता. ‘डीक्रिप्शन’ पद्धतीने सर्व विदा – विश्लेषणाचे अंतिम निर्णायक मोजमाप करून डब्लू बोझॉनचे वस्तुमान घोषित होणार होते.

त्याच्या संगणक पडद्यावर ते वस्तुमान झळकले.. आणि जगभर विखुरलेल्या त्या बावीस जणांच्या अंतरांमधून अनामिक विस्मयाची एक त्सुनामी लाटच जणू तरंगत गेली. काही क्षण सर्वत्र एक नि:शब्दता कोंदटून राहिली. आणि मग एकच कल्लोळ झाला – ‘वॉव, अहो आश्चर्यम, हे काय नवीनच’.. 

विश्वाच्या अफाट, अज्ञात पोकळीतून जणू वज्राघातच झाला होता. मूलकण- विज्ञानाला आधारभूत असलेल्या ‘स्टॅण्डर्ड मॉडेल (एसएम) थिअरी’ने भाकीत केलेले डब्लू बोझॉन चे वस्तुमान ८०,३५७ ± 6 MeV मिलियन इलेक्ट्रॉन व्होल्टस असे होते. गेली दहा वर्षे अविरत प्रयत्न करून आशुतोषने ४.२ दशलक्ष डब्लू बोझॉन्सचा विदा खणून काढला, त्यासाठी स्वत: आधुनिक गणिती व संख्याशास्त्रीय तंत्रे विकसित केली. एवढय़ा महत्प्रयासानंतर आज त्याच्या पडद्यावर झळकणारे डब्लू बोझॉनचे वस्तुमान पूर्वी भाकीत केल्या गेलेल्या वस्तुमानापेक्षा सत्त्याहत्तर  टीश् ने अधिक होते. हे नवे वस्तुमान ८०.४३३±९.४ MeV इतके होते. ‘एसएम थिअरी’च्या सैद्धान्तिक बैठकीला हा मुळापासून धक्का होता.

एवढी मोठी विसंगती समोर येईल अशी कोणालाच अपेक्षा नव्हती. मूलकण विज्ञानाच्या उभारणीचा आधारस्तंभच उखडला जात आहे अशी एक विश्वासघात झाल्यासारखी भावना सर्वाच्या मनात निर्माण झाली.  या फरकामधून डब्लू बोझॉन आपले खरे रूप अधिक स्पष्टपणे मांडत होता. नियमांच्या चौकटीत न बसणारे वर्तन करीत होता. मूलकण विज्ञानाच्या प्रयोगांमधून अशा प्रकारचे नियमबाह्य प्रकार (अ‍ॅनोमॅलीज) अनेकदा समोर येतात. पण अधिकाधिक माहिती मिळत गेली आणि त्याचं विश्लेषण होत राहिलं की हे नियमबाह्य प्रकार म्हणजे केवळ एक संख्याशास्त्रीय तुक्का (फ्ल्यूक) होता असं कळत जातं. मात्र आत्ताच्या या निष्कर्षांचे स्वरूप नियमबाह्य असले तरी तेच वास्तव आहे, अशी आशुतोष आणि त्याच्या सहकाऱ्यांची पूर्ण खात्री होती. कारण, पूर्वीच्या मापनाच्या वेळी उपलब्ध असलेल्या माहितीच्या चौपटीने जास्त माहितीचे विश्लेषण आता तयार  होते : गेल्या १० वर्षांत, मूलकणांच्या ४५० ट्रिलियन टकरींची नोंद करून आणि त्यांची काटेकोर तपासणी!

शिवाय मूलकण शोधकाविषयचे (डिटेक्टर) वैज्ञानिकांचे ज्ञान आता अधिक समृद्ध झालेले होते. डब्लू बोझॉन या मूलकणाची इतर मूलकणांशी होणारी आंतरक्रिया कशी असते याबद्दलचे ज्ञानही खूप प्रगत झालेले होते. या मोजमापाच्या अचूकतेचा निर्देशांक पूर्वीच्या सर्वमान्य अचूकतेच्या निर्देशांकापेक्षाही दुपटीने काटेकोर असावा यासाठीही आशुतोषच्या चमूने पराकाष्ठा केली होती.

तेव्हा आत्ताचे हे मोजमाप संख्याशास्त्रीय चूक असण्याची शक्यता एक अब्जामध्ये एक, इतकी कमी होती. संख्याशास्त्रीय परिभाषेत या अचूकतेला ‘सेव्हन सिग्मा’ निर्देशांक दिला गेलेला आहे. मूलकण विज्ञानाच्या क्षेत्रामध्ये ‘फाइव्ह सिग्मा’च मान्य केला जातो. याचा अर्थ असा की, निदर्शनास आलेले संख्याशास्त्रीय विचलन (Deviation) अनमानधपक्याने मिळाले असल्याची शक्यता ही तर ३.५ दशलक्ष घडामोडींमध्ये एक, एवढी असते.

आशुतोष आणि डब्लू बोझॉन मूलकण यांच्यामधील नाते फार जुने व जिव्हाळय़ाचे आहे. अमेरिकेतील उच्चशिक्षण (हार्वर्डहून पीएच.डी.) संपवून तो डय़ूक विद्यापीठात पदार्थविज्ञानाचा प्राध्यापक झाला. त्याच वेळी, फर्मी राष्ट्रीय प्रयोगशाळेत सुरू असलेल्या सीडीएफ (कोलायडर डिटेक्टर ऑफ फर्मी लॅब) प्रयोगात तो सहभागी झाला. इलेक्ट्रॉनिक अभियांत्रिकीचे अद्ययावत ज्ञान, वैज्ञानिकाला आवश्यक अशी मर्मग्राही अंतर्दृष्टी आणि संगणकीय कौशल्य या तीनपदरी प्रतिभेच्या जोरावर तो सीडीएफ समूहाच्या डब्लू बोझॉन वस्तुमान प्रयोगाचा म्होरक्या बनला.

फर्मी प्रयोगशाळेमधील टेव्हाट्रॉन गतिवर्धक (अ‍ॅक्सिलरेटर) हा त्या काळी जगातील सर्वात सामर्थ्यवान. त्यामध्ये मूलकणांच्या टकरी घडवून आणल्या जातात. या टकरींतून फेकल्या जाणाऱ्या कणांच्या ‘कचऱ्या’चे बारकाईने निरीक्षण करावे लागते व डेटा जमवावा लागतो. या निरीक्षणांसाठी जो शोधक (कोलायडर डिटेक्टर) बसवलेला आहे तो तीनमजली आणि सहा हजार टन वजनाचा आहे. त्यात अतिउच्च ऊर्जा पातळीवर प्रोटॉन व प्रतिप्रोटॉन मूलकणांच्या टकरी घडवून आणल्या जातात. आशुतोषच्या चमूने अशा ४५० ट्रिलियन टकरींचा कचरा पिंजून, विंचरून काढला. या कचऱ्यामध्ये दडलेला डब्लू बोझॉन अतिशय अल्पायुषी असतो. एका सेकंदाच्या ट्रिलियनच्या ट्रिलियनावा अंश एवढय़ाच कालावधीचे त्याचे आयुष्य. त्यामुळेच या डब्लू बोझॉनचा अभ्यास हे खडतर आणि चिकाटीचे काम आहे. डब्लू बोझॉनचा विलय होतो तेव्हा त्याचे रूपांतर इलेक्ट्रॉन्स आणि म्युऑन्स या मूलकणांमध्ये होते. या रूपांतरित मूलकणांची ऊर्जा शोधकात साठून राहाते. ती मोजून वैज्ञानिक डब्लू बोझॉनचे अस्तित्व शोधतात व त्याचे गुणधर्म तपासतात. यातून मूळ डब्लू बोझॉनच्या ऊर्जेचा म्हणजेच पर्यायाने वस्तुमानाचा अंदाज बांधता येतो. यामुळेच आशुतोष म्हणतो, ‘शेरलॉक होम्ससारखं हे डिटेक्टिव्हचे काम आम्ही केले आहे. व्यक्ती फरार असते, पण तिच्या पायाचे ठसे मागे उरतातच!’ हे तो २००२ पासून करतो आहे, २०११ नंतरही करत राहिला आहे कारण त्याची खात्री आहे की या मूलकणाच्या मुठीमध्ये मूलकण विश्वाची अनेक रहस्ये घट्ट बांधली गेली आहेत.

विश्वनिर्मितीचे कोडे उलगडणारी ‘एसएम थिअरी’ सन १९७० पासून हळूहळू विकसित होत राहिली. सन २०१२ मध्ये हिग्ज बोझॉन या मूलकणाचे अस्तित्व सिद्ध झाले ते याच थिअरीच्या आधाराने! पण त्याच वेळी एका बाजूला ‘एसएम थिअरी’च्या काही त्रुटीही उघडय़ा पडू लागल्या होत्या. विश्वाच्या रचनेमधील अनुभवसिद्ध असे काही पैलू उदाहरणार्थ, कृष्ण तत्त्व, गुरुत्वाकर्षण, वगैरे यांचे वैज्ञानिक स्पष्टीकरण देण्यास हा ‘एसएम सिद्धान्त’ असमर्थ ठरू लागला. 

इथे कळीचा मुद्दा उपस्थित होतो. ‘एसएम सिद्धान्ता’ने भाकीत केलेल्या डब्लू बोझॉनच्या वस्तुमानापेक्षा नवीन वस्तुमान वेगळे, विपरीत आहे. त्याची अचूकताही मान्य झालेली आहे. म्हणजे या सिद्धान्ताच्या मुळावरच घाला पडलेला आहे. ‘इतकी वर्षे ज्या घरात विश्वासानं वावरलो त्याच घरात एक गुप्त रहस्यमय दालन दडलेलं सापडलंय असं वाटतं,’ असे आशुतोष म्हणतो. ‘वैज्ञानिक जगतावर वैचारिक वज्राघात’ झाला, तो याचमुळे! हे नवीन वास्तव पचवायला, त्याच्याशी तडजोड करायला वैज्ञानिक जगताने वेळ घेतला हे साहजिकच आहे.

दरम्यान, डब्लू बोझॉनच्या वस्तुमानावर प्रभाव टाकणारे कोणते घटक असतील आणि त्या घटकांचा वेध घेण्यासाठी कोणत्या नवीन दिशेने अभ्यास करता येईल किंवा आहे त्याच ‘एसएम सिद्धान्ता’चा कसा विस्तार करावा लागेल हा विचार वैज्ञानिक जगतात सुरू आहे. या ‘एसएम सिद्धान्ता’च्या नियमांमध्ये क्रांतिकारक उलथापालथ करण्याची आवश्यकता बोलून दाखवली जात आहे. काही ठिकाणी सुपरसिमेट्री सिद्धान्ताचा नव्याने फेरविचार सुरू झाला आहे. ‘एसएम सिद्धान्त’ जेथे अपुरा पडतो तेथे सुपरसिमेट्री सिद्धान्ताचा आधार घेणे श्रेयस्कर ठरत आहे. ‘एसएम सिद्धान्ता’ने ज्ञात करून दिलेल्या मूलकणांचे ‘सुपरसिमेट्रिक जुळे मूलकण’ शोधून काढण्याकडे आता वैज्ञानिक जग वळणार आहे. ते यशस्वी झाल्यास उलथापालथ मान्य होईल!  

असे झाले तर अतिशय उच्च पातळीच्या ऊर्जा विज्ञानाची नवी पहाट उगवणार आहे. त्यासाठी लागणारी महाकाय संशोधन यंत्रणा उभारण्याचा विचार नव्याने डोके वर काढणार आहे. शंभर कि.मी.च्या परिघातल्या ‘व्हेरी लार्ज ह्रेडोन कोलायडर’च्या (व्हीएलएचसी) संकल्पनेला गती देणारी अशी ही घटना. या ‘व्हीएलएचसी’चा आराखडा बनवण्याचे काम आशुतोषच्या हातून काही वर्षांपूर्वी पूर्ण झालेले आहे. आशुतोष आणि त्याचे सहकारी खूप अपेक्षा बाळगून भविष्याकडे पाहात आहेत. 

‘आम्ही एका खजिन्याच्या मागावर आहोत. घबाडाच्या दिशेने होणारी आमची वाटचाल ‘हॉट’ होत चालली आहे..’ अशा शब्दांत आशुतोषने आपली भावना व्यक्त केली आहे.

vijayykotwal@gmail.com

मराठीतील सर्व विशेष लेख ( Visheshlekh ) बातम्या वाचा. मराठी ताज्या बातम्या (Latest Marathi News) वाचण्यासाठी डाउनलोड करा लोकसत्ताचं Marathi News App.

Web Title: W bozon narrator creation mystery scientist new research ysh