બ્રહ્માંડ સર્જનનો મહા-વિસ્ફોટ

 (પ્રકાશન: ૨૭ નવેમ્બર ૨૦૦૬.)

નસીબ અને નોબલ પ્રાઈઝ વચ્ચે સંતાકુકડી  રમનાર વૈજ્ઞાનિકની વ્યથા-કથા

આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈન જે ભૂમિ ઉપર ફર્યા હતા, એ કર્મભૂમીની આ કહાની છે. પ્રિન્સટન યુનિવર્સિટી, ન્યુજર્સીનાં ભોયરામાં આવેલ કાફેટેરીયામાં ચાર વૈજ્ઞાનિકો ઉત્તેજીત થઈ વાતો કરી રહ્યાં હતાં. ચારેયને ગરમાગરમ લંચ કરતાં, લેટેસ્ટ ગરમાગરમ ન્યુઝમાં વધારે રસ હોય તેવું લાગતું હતું. બપોરના એક વાગ્યા ઉપર ગણતરીની મીનીટો વીતી હતી. ચારેય જેની ચર્ચા કરતા થાક્યા ન હતા, એ ગરમાગરમ સમાચાર, COBE નામના ઉપગ્રહના અવલોકનો એ આપ્યા હતાં. COBE ઉપગ્રહનું પૂરું નામ છે, ‘કોસ્મીક બેક્ઝાઉન્ડ એક્સપ્લોરર', કોબ ઉપગ્રહ બ્રહ્માંડની ઉત્પત્તિને લગતા પ્રશ્નોના નિરાકરણ માટે અંતરિક્ષમાં ધકેલવામાં આવ્યો હતો. ચર્ચા કરી રહેલ ચાર વૈજ્ઞાનિકોમાં ફિલીપ જેમ્સ એડવિન પિબલ્સ, અન્ય ત્રણ રૂથ ડાલી, ડેવિડ સ્પેગેલ અને નિલ યુરોક કરતાં વધારે સિનિયર અને પ્રસિદ્ધ છે. પીબલ્સે ડાલી પાસે પેન માગી, પ્લેટ નીચે રાખેલ પેપર નેપકીનને લઈ, તેણે તેનાં ઉપર એક ગ્રાફ ચીતરી કાઢ્યો. બાકીના ત્રણ સામે એ ગ્રાફ ધરીને બોલ્યો, ‘‘કોબનાં અવલોકનો પ્રમાણે બ્રહ્માંડની ઉત્પત્તિ અને મહાવિસ્ફોટ (બિગબેંગ) સમયની સ્થિતી આ રહી હશે. તેમનામાં રહેલ બે વૈજ્ઞાનિક ડેવિડ સ્પેગેલ અને નિલ ટુરાક બોલ્યા, “યુ આર રાઈટ”

૧૯૮૮થી અંતરિક્ષમાં ગયેલ COBE ઉપગ્રહે, કોસ્મીક બેગ્રાઉન્ડ રેડિયેશન તરીકે ઓળખાતા રેડિયેશનની પુરતી માહિતી મેળવી ઠંડા માઈક્રોવેવ રેડિયેશનનાં પ્રમાણ અને બ્રહ્માંડના તાપમાનને લગતો મેપ તૈયાર કરવા પુરતો મસાલો એકઠો કરી લીધો હતો. કોબનાં અવલોકનનાં હોટ ન્યૂઝ એ હતાં કે, “બ્રહ્માંડના ૧,૦૦,૦૦૦ વિસ્તારની સામે એક ભાગમાં તાપમાનનો તફાવત જોવા મળતો હતો.'' કોબનાં આપેલ આંકડાઓનો ઉપયોગ કરી ફિલીપ્સ પીબલ્સે નવી ગણતરીઓ મુકી હતી. તેનાં મગજમાં બ્રહ્માંડ સર્જન સમયનાં બિગબેંગનું ચિત્ર જીવંત થઈ રહ્યું હતું. ઉપગ્રહનાં અવલોકનો બ્રહ્માંડ વિધાને લગતાં બિગબેગ થિયરીને સાચી સાબિત કરી રહ્યાં હતાં. જે મહાવિસ્ફોટની થિયરીને સત્યતાની મોહર ૧૯૬૫ જ લાગી ચુકી હતી, જ્યારે પ્રથમવાર કોસ્મિક બેકગ્રાઉન્ડ રેડિયેશન તરીકે ઓળખાતાં માઈક્રો રેડિયેશનને પૃથ્વી ઉપર ઝીલી શકાયું હતું, આ ઘટના સૌથી વધારે ખુશ માનવી ફિલીપ પીબલ્સ હતો. કોસ્મીક બેકગ્રાઉન્ડ રેડિયેશનને અકસ્માતે જ એ કરનાર વૈજ્ઞાનિક, બેલ લેબોરેટરીનાં આર્નો પેન્ઝીયાસ અને રોબર્ટ વિલ્સન હતાં. તેમણે આ રેડિયેશ અંતરીક્ષનાં એક પ્રકારનાં ઘોંઘાટ તરીકે સ્વીકારી લીધું હતું.

કોસ્મીક બેકગ્રાઉન્ડ રેડિયેશન અને બિગ વચ્ચેનો સબંધ દર્શાવનાર વૈજ્ઞાનિક ફિલીપ્સ પીબલ્સ હતાં. આર્નો પેન્ઝીઆસ અને રોબર્ટ વિલ્સન રેડિયેશનનાં પુરાવા મેળવે તે, પહેલાંજ તેણે આ વિષય ઉપર રિસર્ચ પેપર્સ પ્રકાશીત કરી નાખ્યું હતું. કોસ્મીક બેકગ્રાઉન્ડ રેડિયેશન પર લખેલ પેપર આર્નો પેન્ઝીયાસ અને રોબર્ટ વિલ્સને  વૈજ્ઞાનિકે વાચ્યું ત્યારે, તેમને ખબર પડી કે તેમણે મોટી શોધ કરી નાખી છે. 

ફિલીપ્સ પિબલ્સને પોતાની બાળપણની વાત યાદ આવી ગઈ.  તેણે તેનાં પિતાને એકવાર પૂછ્યું હતું, “આ દુનિયાનું અસ્તિત્ત્વ કઈ રીતે સર્જાયું હતું? પાપા? હવે આ સવાલ તેનાં બાળક તેને પૂછી રહ્યાં હતાં? પોતાનાં સંતાનોને સૃષ્ટિ સર્જન સમજાવતા પીબલ્સે  સત્યકથાની શરૂઆત કરી! મારો વ્હાલાં, બ્રહ્માંડનું સર્જન એક ખુબજ નાનાં બિંદુમાંથી થયું હતું. આ બિંદુ “બિગબેંગ' નામે ઓળખાતાં મહાવિસ્ફોટમાં (બિંદુ સ્વરૂપે રહેલ બધોજ) પદાર્થ અંતરિક્ષની દસેય દીશામાં ફેલાયો. વિસ્ફોટ જેમજેમ વિસ્તરતો ગયો તેમ તેમ, બ્રહ્માંડનો વિસ્તાર પણ વધતો ગયો. મહાવિસ્ફોટ સમયે પેદા થયેલ અદ્રશ્ય પ્રકાશ (રેડીયેશન) પણ ધીરે ધીરે ઘટતો ગયું. ગરમાગરમ બ્રહ્માંડ ધીરે ધીરે ઠરવા લાગ્યું. દૂર સુધી ફેંકાયેલ દ્રવ્ય હવે એક નાના પદાર્થનાં ગઠ્ઠા સ્વરૂપે વિવિધ સ્થળે એકઠું થવા લાગ્યું. આ ગઠ્ઠાએ આગ પકડી અને તારા સર્જન પામ્યાં. આવાં અન્ય અગનગોળા જેવા તારાઓ એકઠા થઈ એક તારા વિશ્વ - *ગેલેક્સી'નું સર્જન કર્યું. આ સમગ્ર પ્રક્રિયા દરમ્યાન મહાવિસ્ફોટ તો આગળ વધતો જ રહ્યો. આજે પણ આ વિસ્ફોટની સીમારેખાઓ વિસ્તરી રહી છે. સીમાઓ સાથે અદ્રશ્ય પ્રકાસ વિસ્તરતો રહ્યો છે. અદ્રશ્ય પ્રકાસ હવે વધારે લાલ બની રહ્યો છે. તેની ઘટ્ટતા વધી રહી છે. તેનું તાપમાન ઘટી રહ્યું છે. બ્રહ્માંડ ઠંડું પડી રહ્યું છે. આ મહાવિસ્ફોટનું વિસ્તરણ ચાલુજ રહેશે. મહાવિસ્ફોટનો અંત કદી નહી આવે. કદી નહીં! ‘‘પીબલ્સનાં બાળકને લાગ્યું કે પાપાની વાત કદાચ સાચી હશે. પરંતુ વાતમાં કાંઈ માલ નથી. નક્કામી બાળવાર્તા કહી મારો સમય તેઓ બગાડી રહ્યાં છે.

    પીબલ્સ પોતાનાં સંશોધનો વિશે કહે છે કે “મને જે શ્રેષ્ઠ લાગ્યું છે તે સત્ય છે." મહાવિસ્ફોટનો આખો ઇતિહાસ મેં આલેખ્યો છે. મારી આખી કેરીઅર બિગબેંગના વિસ્ફોટ પછીનાં બ્રહ્માંડના અંતરાયો અનેઆગાહી કરવામાં ગુજરી છે, હા, બ્રહ્માંડ આજે પણ વિસ્તરી રહ્યું છે. અદ્રશ્ય પ્રકાસ જેને મે બાળવાર્તામાં વર્ણવ્યો એ ખરેખર એક પ્રકારનું માઈક્રોવેવ રેડિયેશન છે. મહાવિસ્ફોટ સમયે સર્જાયેલ સંગીત આજે પણ,  આપણે બેકગ્રાઉન્ડ મ્યુઝીક તરીકે સાંભળીએ છીએ. બેકગ્રાઉન્ડ રેડીયેશન ધીરે ધીરે ઠંડુ પડી ગયું છે. આજે તેનું તાપમાન એબ્સોલ્યુટ ઝીરો કરતાં ત્રણ ડિગ્રી વધારે છે. મહાવિસ્ફોટ સમયે વીખરાયેલ પદાર્થ આજે અનેક તારા વિશ્વ, તારા વિશ્વના સમુહ અને સુપર ક્લસ્ટર ઓફ ગેલેક્ષીમાં ફેરવાઈ ગયું છે. પરંતુ આ તારા વિષેનું બંધારણ કે મુળભૂત ઢાંચો ઘડાયો કઈ રીતે? ત્યારથી આજના સમય સુધીમાં બ્રહ્માંડ કઈ રીતે સર્જાયું? આ સમસ્યાનો ઉકેલ પીબલ્સે પોતાની મેળે જ મેળવ્યો છે.

ફિલીપ્સ પીબલ્સની ગણતરીઓ મુજબ બ્રહ્માંડ સર્જનની ક્ષણે એટલે બિગબેંગ મોમેન્ટ પર તાપમાન 1 × 1010 ડીગ્રી કેલ્વીન હતું. અત્યારે તે સમયના “ પ્રમાણ કરતાં નવ ગણું ઉત્તરોત્તર ઘટતું ગયું છે. આજે તે લગભગ ૧૦ ડિગ્રી કેલ્વીન જેટલું છે. તેણે આ ઘટનાને લગતું ગણીત અને સંશોધન પત્ર ૧૯૯૩માં પ્રકાશન માટે મોકલી આપ્યું હતું. ફિલીપ્સ પીબલ્સને ખ્યાલ નહોતો , પરંતુ આવી જ ગણતરી આજથી ૫૮ વર્ષ પહેલાં ૧૯૪૮માં રાલ્ફ એ આલ્ફર, જ્યોર્જ ગેમોવ અને રોબર્ટ હરમાન મુકી ચુક્યાં હતાં. જ્હોન હોપકિન્સ એપ્લાઇડ ફિઝીક્સ લેબોરેટરીમાં આ ત્રણ મહાન વૈજ્ઞાનિકોની ગણતરી બતાવે છે કે, ‘‘કોસ્મીક બેકગ્રાઉન્ડ રેડિયેશનનું તાપમાન પ ડિગ્રી કેલ્વીનની આજુબાજુ હોવું જોઈએ. બ્રહ્માંડ સર્જન અને મહાવિસ્ફોટ જેવી વિશાળ ઘટના અને કરોડો વર્ષ પહેલાંની સ્થિતિના આંકલન કરતાં ત્રણ વૈજ્ઞાનનકોનો પાંચ ડિગ્રીનો અંદાજ અને પીબલ્સનો ૧૦° કેલ્વીનનાં અંદાજ, બેઉની ગણતરી  વચ્ચે મોટો આંકડાકીય તફાવત ગણવો ન જોઈએ.

પીબલ્સને રાલ્ફ એ આલ્ફર, જ્યોર્જ ગેમોવ અને રોબર્ટ હરમાનની ગણતરીનો ખ્યાલ કે જાણકારી ન હતી. પોતાનાં પેપર્સ પ્રકાશિત કરતી વખતે એટલે જ તેણે કે ઉલ્લેખ કર્યો ન હતો. જ્યોર્જ ગેમોવનું ૧૯૬૮માં અવસાન થયું. રાલ્ફ એ આલ્ફર અને રોબર્ટ હરમાનને લાગે છે, વિજ્ઞાન જગતે તેમની યોગ્ય કદર કરી નથી. આ પ્રકારની લાગણી પીબલ્સ પણ અનુભવે છે. ૧૯૦૮માં આર્નો પેન્ઝીયાસ અને રોબર્ટ વિલ્સનને બેકગ્રાઉન્ડ રેડીયેશન માટે ‘નોબેલ પ્રાઈઝ' આપવામાં આવે છે. ‘કોસ્મીક બેકગ્રાઉન્ડ રેડિયેશન'ની સાચી ઓળખ, રેડિયેશનનાં અસ્તિત્ત્વનાં પુરાવા મેળવતાં પહેલા, પીબલ્સે આપી હતી. છતાં નોબેલ પ્રાઈઝ આપનારાં આંખને કાન વડે ઢાંકી દે છે. હવે જોવા કે જાણવાની કોઈ ફિકર જ નહીં! આખી ઘટના વિશે વિનયપૂર્વક વર્તતા પીબલ્સ જવાબ આપે છે કે, ‘‘મને પોતાને સમજાતુ નથી કે ‘આલ્ફર-ગેમોવ-હરમાનની ગણતરીઓને મેં ધ્યાનમાં કેમ ન લીધી? મને લાગે છે કે, મને બેકગ્રાઉન્ડ રીસર્ચ કરવું ગમતું નથી. હું શું વિચારું છું? એ નક્કી કરવાનું મને પહેલાં ગમે છે, ત્યારબાદ બીજાએ વિશે શું વિચાર્યું છે. તે જાણવાનું હું પસંદ કરીશ! જો તમે પહેલેથી જ બીજા શું વિચારે છે? તેના પ્રભાવમાં આવી જાવ તો, તમે નક્કી કઈ રીતે કરી શકો કે તમે શું વિચારો છો?’ તમને લાગે છે કે તમે અન્યની દરકાર ન કરી એટલે નોબલ પ્રાઈઝથી તમે વંચિત રહ્યાં છો? અઘરા સવાલનો આસાન જવાબ આપતાં પીબલ્સ કહે છે કે, હું એ રીતે વિચારતો નથી! કદાચ નોબલ પ્રાઈઝ મેળવવા માટે ઉમરલાયક બનવું જરૂરી હશે. હું એ પ્રમાણે કદાચ ‘યંગ’ ગણાઉ, વૈજ્ઞાનિકની વાતમાં વૈચારિક તથ્ય અને સત્ય બંને છે. પીબલ્સ તેનાં બિગબેંગનાં સંશોધન અને ગણતરીઓમાં ‘યુવાન’ જરૂર કહી શકાય. બાકી જ્યારે તેણે આ ‘યંગ’ હોવાનો જવાબ આપ્યો, ત્યારે તેની ઉંમર - ૫૭ વર્ષની હતી. ફરી એકવાર ૨૦૦૬માં નસીબ તેને છેતરી ગયું છે. 2006માં ભૌતિકશાસ્ત્રમાં નોબેલ પુરસ્કાર જ્હોન સી. માથર અને જ્યોર્જ એફ. સ્મૂટને "બ્લેકબોડી સ્વરૂપ અને કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ રેડિયેશનની એનિસોટ્રોપીની શોધ માટે" સંયુક્ત રીતે એનાયત કરવામાં આવ્યુંહતું. પોતાની વૈજ્ઞાનિક ગણતરીમાં ફિલીપ્સ પીબલ્સ સાચો હોવા છતાં, નસીબે તેની ગણતરી ઉંધી પાડી નાખી છે. તેનું નસીબે બે વાર નોબલ પ્રાઈઝ સાથે સંતાકુકડી રમી ચુક્યું છે. ‘નસીબ આડે પાંદડું એટલે જ ન આવે નોબલનું નોતરું. ’’ નોબેલ પ્રાઈઝ ન મળ્યા કરતાં તેના આ ક્ષેત્રમાં પ્રદાન માટે નોબેલ કમીટીએ તેમનાં નામનો ઉલ્લેખ પણ ન કર્યો તે વાતનું દુ:ખ વધારે વ્યથિત કરનારું છે. 

ફિલીપ્સ પીબલ્સ, દુનિયાના ફર્સ્ટ ક્લાસ ડિપાર્ટમેન્ટ અને  'ટોપ રેન્કડ” યુનિવર્સીટીના મેમ્બર અને પ્રોફેસર છે, જેની સાથે આલ્બર્ટ આઈનસ્ટાઈનનું નામ સંકળાયેલું છે. પ્રિન્સ્ટનમાં ભૌતિક શાસ્ત્રનાં ડિપાર્ટમેન્ટને નોબેલ પ્રાઈઝ સાથે નજીકનો નાતો રહ્યો છે. અહીં ૧૨ નોબેલ પ્રાઈઝ વિનર વૈજ્ઞાનિક એકસાથે સેવા આપે છે. ફિલીપ્સ પીબલ્સ અહીં ખુબજ જાણીતા છે. કારણ કે તેની આ કર્મભુમીએ તેનાં કાર્યને દીશા આપી છે. પીબલ્સની બુદ્ધિક્ષમતાએ બિગબેંગ સાથે સંકળાયેલ લગભગ બધી જ સૈધ્ધાંતિક બાબતોની સમજ આપી છે. મહાવિસ્ફોટ સમયે સૌ પ્રથમ કયું તત્વ બન્યું હશે? આ વાસ્તિક સવાલને ગણતરીઓ સાથે સમજાવતા પિબલ્સ કહે છે, ‘“પુષ્કળ પ્રમાણમાં હાઈડ્રોજન, હાઈડ્રોજનનો આઈસોટોપ ડ્યુટેરીઅમ અને હિલીયમનું સર્જન થયું છે. તેની ગણતરી, અને કોબ ઉપગ્રહનાં અવલોકનનો સાર એટલે કે ‘કોસ્મીક માઈક્રોવેવ રેડિયેશનનું ઉષ્ણતામાન 5ડીગ્રી K ‘બિગબેંગ’ની થિયરીને સત્ય અને સચોટ સાબીત કરે છે. ‘અવલોકન નિષ્ણાંતો સિધ્ધાંત અને સાબીતીઓ વચ્ચે રહેલ ગેપ શોધવાનો પ્રયત કરે છે.'

૧૯૬૬માં ફિલીપ્સ પીબલ્સે ગણતરી કરી રજુઆત કરી હતી કે બિગબેંગ બાદ સર્જાયેલ પ્રથમ માળખાકિય દ્રવ્ય નાનાં વાદળ સ્વરૂપે હતું. આ વાદળનું દ્રવ્યમાન આપણા સુર્ય કરતાં દસલાખ ગણું  વધારે હતું. અવલોકનોએ પીબલ્સની વાતને સમર્થન આપ્યું નથી છતાં, આજે ગ્લોબ્યુલર સ્ટાર ક્લસ્ટર તરીકે ઓળખાતાં તારાવિશ્વની આજુબાજુ આવેલ આ પ્રકારનાં ઝુમખાનું દ્રવ્યમાન સુર્યનાં દ્રવ્યમાન કરતાં દસલાખ ગણું થાય છે. પોતાનાં કોમ્પ્યુટર ઉપર “n-બોડી ' તરીકે તૈયાર કરેલ કોમ્પ્યુટર પ્રોગ્રામ 'બિગબેંગ’ બાદ સર્જાયેલ વિવિધ ગેલેક્ષીઓ, તેના વિસ્તરણ અને તેમની વચ્ચે લાગતાં આંતરિક ગુરૂત્વાકર્ષણ વગેરેને ધ્યાનમાં રાખી, તારા વિશ્વનો એક સંભવિત નકશો તૈયાર કરી આપે છે. શરૂઆતનાં ૩૦૦-૬૦૦ નાના ટપકાં વિશાળ બ્રહ્માંડની રચના કરે છે. પીબલ્સનાં કોમ્પ્યુટરમાં તૈયાર થયેલ નકશા અને અવલોકનો ધ્વારા મળેલ નકશાઓને વૈજ્ઞાનિકો તપાસી રહ્યા છે. વૈજ્ઞાનિકો કેલીફોર્નિયાની લીક ઓબ્ઝરવેટરીએ તૈયાર કરેલ તારા વિશ્વનાં નકશા સાથે પીબલ્સનાં નકશાઓની સરખામણી કરી રહ્યા છે. આ નવાં નકશામાં અંદાજે વીસ લાખ તારા વિશ્વ (ગેલેક્ષી)નો સમાવેશ થાય છે. ફીલીપ્સ પીબલ્સે તૈયાર કરેલ નકશા, તમને એક નવીન પ્રકારની આર્ટ જેવા લાગશે. બ્રહ્માંડને લગતા તેણે શોધેલ આંકડાશાસ્ત્રને ‘કો-રિલેશન ફંકશન” કહે છે. જે બતાવે છેકે લીક ઓબ્ઝરવેટીનાં નકશા ઉપર કેટલી ડીગ્રી ઉપર ચોક્કસ ગેલેક્ષી આવેલી છે. આજે સૈધાંતિક  રીતે અને અવલોકનો વડે મળતાં પરિણામોનો સ્વીકાર કે અસ્વીકાર કરવા, “કો રિલેશન ફંક્શન' વપરાય છે. પીબલ્સ કહે છે “મારાં પગ દૂધ (સિધ્ધાંત-થીયરી) અને દહી (અવલોકન-ઓબ્ઝર્વેશન) બંનેમાં રાખેલ છે. જ્યારે સિધ્ધાંતની વાત આવે ત્યારે હું અવલોકનને વધારે વેઈટેઝ આપું છું…”

ફિલીપ્સ પીબલ્સે તેનાં શોખ અને સંશોધનને ભૌતિકશાસ્ત્રની સમસ્યા ગણી, ૧૯૭૧માં ‘ફિઝીકલ કોસ્મોલોજી' નામની ટેક્ષ્ટબુક આપી છે. નવાં સંશોધનો અને કોબ ઉપગ્રહનાં અવલોકન આધારીત નવું પુસ્તક “ડાર્ક બુક ઓન કોસ્મોલોજી” આપી છે. જે ફિઝીકલ કોસ્મોલોજીને અપડેટ કરી વધારે આગળ વિસ્તરે છે. હવે કોઈ તેને પુછે છેકે તમારા નવા પુસ્તકનું ટાઈટલ શું હશે? ત્યારે, થોડાંક ખીજાઈ તેઓ જવાબ આપે છે, ‘ધ રિવેન્જ ઓફ ફિજીકલ કોસ્મોલોજી'' કદાચ તેને નોબલ પ્રાઈઝ ન મળવાનો વસવસો ગુસ્સામાં ઠલવાતો હશે. આગામી નવાં પુસ્તકને તે મજાકીય સ્વરે “ધ ડીક્લાઈન એન્ડ ફોલ ઓફ ફિઝીકલ કોસ્મોલોજી'' કહે છે.

કોબ ઉપગ્રહનાં અવલોકનો તાપમાનનાં તફાવતને દર્શાવે છે. જે પરોક્ષ રીતે દ્રવ્યમાનમાં જોવા મળતાં ફેરફારને પણ નોંધે છે. હવે વૈજ્ઞાનિકો નવાં પુરાવા પ્રમાણે ગણતરી મુકીને કહે છેકે ‘“મહાવિસ્ફોટ અને બ્રહ્માંડ સર્જન સમયે ઓડીનરી મેટર અને રેડિયેશનની સાથે સાથે એક નવો સૈધ્ધાન્તિક પદાર્થ પણ જન્મ્યો હશે. જેને વૈજ્ઞાનિકો ‘ડાર્ક મેટર તરીકે ઓળખે છે. COBEનાં અવલોકનો બ્રહ્માંડનાં અમુક વિસ્તારમાં આ ઠંડા કોલ્ડ મેટરના ધબ્બા દર્શાવે છે. પીબલ્સને “ડાર્ક મેટર” આઈડીયા ગમ્યો નથી. તેને લાગે છે કે “ડાર્ક મેટર” એ સૈધ્ધાન્તિક વાત પુરતું યોગ્ય છે. તેણે આલેખેલા બ્રહ્માંડને કુદરતમાં નિહાળવા મળતા વિકિરણ (રેડિયેશન) અને સર્વમાન્ય પદાર્થ (ઓર્ડીનરી મેટર) વડે તેણે સમજાવવા પ્રયત્ન કર્યો છે. જેમાં પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન જેવાં ભારે કણસમુહ ‘બેરીઓન્સ’નાં અસ્તિત્ત્વ સાથેનાં સંબંધોથી શરૂઆત કરે છે. બેરીઓન્સથી શરૂ થયેલ બ્રહ્માંડ, છેવટે લાખો તારાવિશ્વ સુધી પહોંચે છે. તમે ડાર્કમેટરને શા માટે માટે અવગણો છો? આ સવાલનો જવાબ આપતા ફિલીપ્સ કહે છે ‘બ્રહ્માંડ સર્જનની શરૂઆતની ક્ષણો આપમેળે જ કુદરત (nature) વડે ગોઠવાઈ હતી. બ્રહ્માંડ સર્જન સમયે ડાર્ક મેટર'ના સર્જનની વાત સૈધ્ધાન્તિક રીતે સ્વાભાવિક છે. કોલ્ડ ડાર્ક મેટરને અસ્તિત્વ આપતાં, ડાર્ક મેટરનાં પરમાણુઓ કાલ્પનિક છે. જ્યારે બેરીઓન્સનું અસ્તિત્વ આપણે વાસ્તવિક રીતે પુરવાર કર્યું છે. મને લાગે છે કે સૌંદર્યશાસ્ત્રમાં શ્રેષ્ઠ લાગતી આપણી થિયરી અવલોકનો સાથે બરાબર મેળ ન ખાતી હોય તો આપણી પાસે જે હાજર છે, તે બેરીઓન્સનાં બ્રહ્માંડથી ચલાવી લેવું જોઈએ.

પીબલ્સની બ્રહ્માંડ કથા ચાર્મિગ છે. એક બીંદુનો મહાવિસ્ફોટ થાય છે. વિકીરણ અને દ્રવ્ય બહારની તરફ ફંગોળાય છે. દ્રવ્ય અંદરની તરફ ખેંચાય છે, ત્યારે કોસ્મીક ક્લાઉડ સર્જાય છે. બ્રહ્માંડિય વાદળ ધુમરીઓ લે છે.  અંતે આ વાદળ-મંથન તારા વિશ્વમાં ફેરવાઈ જાય છે. તારા વિશ્વ, તારાવિશ્વનાં સમુહમાં ફેરવાતા જાય છે. કથા અદભૂત છે. કારણ કે તેમાંની મોટા ભાગની વાતો સત્ય અને અવલોકનોની નજીક છે. ૧૯૮૮ અને ૧૯૯૦માં ‘અ કોસ્મીક બુક' અને ‘અ કોસ્મીક બુક ઓફ ફિનોમીના' નામનાં બે લેખ, અન્ય સાથી વૈજ્ઞાનિક સાથે તેણે ‘નેચર' મેગેઝીનમાં પ્રકાશિત કર્યાં હતાં. બ્રહ્માંડની થિયરીની માફક જીવનમાં પણ જે ઉપલબ્ધ છે. તેનાથી ફિલીપ્સ પીબલ્સ ખુશ છે. નસીબ અને નોબેલ પ્રાઈઝની સંતાકુકડી રમવાની ઉંમર અને સમય હવે તેના માટે વીતી ગયો છે. નોબેલ ન મળવાનો એક આંતરીક ઝટકો, હજી તેને ક્યારેક ખટકે છે. પરંતુ તે ઉમેરે છે કે, ‘'મને વિજ્ઞાન ગમે છે કારણ કે સમસ્યાનો ઉકેલ કઈ રીતે આવે છે, તે મને સમજાય છે. આ મારી અંગત વાત છે. કદાચ હું આ અર્થમાં સ્વાર્થી છું. હું મારી જાતને સંતોષવા હંમેશા પ્રાથમિકતા આપું છું. કારણ કે વિજ્ઞાનને વાસ્તવિકતા સાથે સાંકળવાનું મને ગમે છે.'' કદાચ વાસ્તવિકતાને ફિલીપ્સ પીબલ્સે તેની જીંદગી સાથે પણ કનેક્ટ કરી દીધી છે એટલે જ તેને જીંદગી જીવવા લાયક લાગે છે.

તા.ક. આ લેખ ૨૦૦૬માં નોબેલ પ્રાઈઝ જાહેર થયા બાદ લખ્યો હતો. ફિલીપ્સ પીબલ્સનું દુખ અને વસવસો, તેનાં કોસ્મોલોજી ક્ષેત્રમાં આપેલ યોગદાનનો પડઘો પાડતું હતું. છેવટે નોબેલ કમિટીની નજરમાં  ફિલીપ્સ પીબલ્સનું કોસ્મોલોજી ક્ષેત્રમાં આપેલ યોગદાન આવી જાય છે અને લગભગ ૧૩ વર્ષના વનવાસ બાદ તેમને ૨૦૧૯માં નોબેલ  પ્રાઈઝ એનાયત થાય છે. હવે ફિલીપ્સ પીબલ્સ ખુશ હશે, કે “ નોબેલ કમીટીમેં દેર હે, અંધેર નહિ.”.

એક  આડવાત 13 ડિસેમ્બર થી 19 ડિસેમ્બર 1995 વચ્ચે,  પુનામાં આવેલ  ઇન્ટર યુનિવર્સિટી સેન્ટર ફોર એપ્લાઇડ એસ્ટ્રોનોમી ખાતે ગ્રેવિટેશન અને કોસ્મોલોજી ઉપર આંતરરાષ્ટ્રીય કોન્ફરન્સ  થઈ હતી.  જેમાં ફિલીપ જે.ઈ. પિબલ્સે ભાગ લીધો હતો અને પ્રથમ દિવસનું પ્રસંગિક પ્રવચન તેમણે કર્યું હતું.  જેમાં ભારતના લગભગ 105 વૈજ્ઞાનિકો અને વિદેશના 55 વૈજ્ઞાનિકોએ ભાગ લીધો હતો.  કોન્ફરન્સ અને  વર્કશોપ દરમિયાન આપેલ પ્રવચનોનું   સુંદર પુસ્તક  ધુરંધર અને થાનું પદ્મનાભને  સંકલન કરીને  ઇન્ટરનેશનલ પબ્લીશર,  સ્પ્રિંજર દ્વારા  પ્રકાશિત કર્યું છે.

 આઇન્સ્ટાઇનની શકવર્તી શોધ પછીની નવી દુનિયાનું દર્શન

“ધ  ઓરીજીન  ઓફ માસ” 

આતરરાષ્ટ્રીય સમુદાયે ઉજવેલ “ધ યર ઓફ ફિઝીક્સ” હવે પૂર્ણતાનાં આરે આવી પહોંચ્યું છે. આઈનસ્ટાઈની ભૌતિક વિજ્ઞાનને મળેલ ખુલ્ય ભેટનાં અનુસંધાનમાં આ વર્ષ ઉજવાઈ ગયું. ન્યુટનને કલ્પેલ ભૌતિક વિજ્ઞાનને આલ્બર્ટ આઈનસ્ટાઈને નવો દ્રષ્ટિકોણ આપી રજુ કર્યું. કહેવાય છેકે આઈનસ્ટાઈને પરંપરાગત ચાલ્યાં આવતાં ભૌતિકશાસ્ત્રનાં ચહેરા પર કોસ્મેટીક સર્જરી કરી નવો રૂપ રંગ આપી દીધો છે. આઈનસ્ટાઈનનાં ઉજવણીનાં એક કાર્યક્રમમાં વાચકે વેધક સવાલ કર્યો. “આઈનસ્ટાઈનનાં યોગદાનની એક સદી બાદ આજનું ભૌતિકશાસ્ત્ર ક્યાં આવીને ઉભું છે?” આ સવાલનો જવાબ વિશદ છણાવટ માંગી લે છે. એક વાક્યમાં જ ઉત્તર આપવો હોય તો જવાબમાં આઈનસ્ટાઈનનું E = MC2 સુત્ર કાફી છે. અહીં એક આડ વાત આઈનસ્ટાઈનનાં ઓરીજીનલ પેપરમાં તમે E = MC2 શોધવા જશો તો મળશે નહીં. તેના પેપરમાં ખરું સુત્ર આ મુજબ છે. m = E/C2. બીજ ગણીતની ખુબીએ આ સમીકરણને સરળ કરી E = MC2ના નામે લોકજીભે રમતું કરી મુક્યું છે. પાછી મુળ વાત ઉપર આવીએ : E = MC2 દ્વારા આઈનસ્ટાઈને સાબીત કરી આપ્યું કે E એટલે એનર્જી (ઉર્જા) અને m એટલે કે mass (દ્રવ્યમાન)એ કોઈ અલગ અલગ ચીજ નથી. પરંતુ એક જ સીક્કાની બે બાજુઓ સમાન છે. દ્રવ્યમાન અને ઊર્જાનું એકબીજામાં રૂપાંતર થઈ શકે છે. પરમાણુ ઊર્જા અને પરમાણુ બોમ્બની તાકાત જોયા બાદ હવે વૈજ્ઞાનિકો E (ઉર્જા)ને બાજુમાં રાખીને m એટલેકે mass ની ખુબીઓ જાણવા ઉતાવળા થયા છે. છેલ્લા એક સદીનાં વહેણો આ દિશામાં જ વહેતા આવ્યા છે.

કોઈપણ પદાર્થ કે દ્રવ્યનો મુખ્ય આધાર તેનો mass એટલે કે દ્રવ્યમાનનો બનેલ છે. વૈજ્ઞાનિકોએ આધી-૫૨માણુ કક્ષાએ જઈ સાબીત કરી ચુક્યાં છેકે “તત્ત્વએ ૫૨માણુઓનો બનેલો માસ છે. ૫૨માણુએ ઈલેકટ્રોન, પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનનો બનેલો છે.” વૈજ્ઞાનિકો આનાથી આગળ જઈ સવાલ કરે છે. આ પરમાણુ રચતા સબ એટમીક કણોને દ્રવ્યમાન એટલે કે Mass કોણ આપે છે? આખરે માસનું સર્જન કઈ રીતે થાય છે? મેટર પદાર્થ છેવટે દ્રશ્યમાન mass કેવી રીતે મેળવે છે? આ બધા જ સવાલો આઈનસ્ટાનનાં સંશોધનની એક સદી બાદનાં, આજનાં ભૌતિકશાસ્ત્રની દીશા બતાવે છે! 

ન્યુટને તેનાં ગતીશાસ્ત્રનાં બીજા નિયમની વ્યાખ્યા કરી ત્યારે જ mass વિશે ખેડાણ થવાની શરૂઆત થઈ ચુકી હતી. તેનાં ગતિનાં બીજા નિયમ મુજબ કોઈપણ પદાર્થને મળતો પ્રવેગ એ તેનાં પર લાગતાં બળ અને દ્રવ્યમાનનો ભાગાકાર છે. (a=F/m અથવા F=m.â થાય.) આ સમીકરણનો ગર્ભિત અર્થ એ નીકળે છેકે “જ્યાં સુધી તમને પદાર્થનું દ્રવ્યમાન ખબર ન હોય તો, તમે તેના ઉપર લાગતા હશે કે બળની અસરથી પેદા થતો પ્રવેગ મેળવવામાં નિષ્ફળ જાવ છો.” વધારે સરળતાથી વાત કરવી હોય તો, જે પદાર્થને દ્રવ્યમાન નથી એટલે કે massની કિંમત ‘ઝીરો થતી હોય ત્યારે શું બને? આ સુત્રને પાયામાં રાખી ન્યુટને નવું સૂત્ર આપ્યું. જેને ગુરૂત્વાકર્ષણનો નિયમ કહે છે. પદાર્થ વડે અન્ય પદાર્થ પર લાગતા બળનો આધારે દ્રવ્યમાન (mass) પર રહેલો છે. ગુરૂત્વાકર્ષણ વિરાટ સ્વરૂપે મેટર માસ ઉપર લાગુ પડે છે, તેમ સુક્ષ્મ સ્વરૂપે ઉર્જા ઉપર પણ લાગુ પડે છે. આમ તમે જ્યાં સુધી mass = દ્રવ્યમાનનો છેદ ઉડાડી ન શકો ત્યાં સુધી ગુરૂત્વાકર્ષણમાંથી મુક્ત થઈ શકતા નથી.

આઇનસ્ટાઇનના શિલાલેખ જેવા કોતરેલા શબ્દોમાં સેંકડો વાર એક વાત રજુ થઈ છેકે “દ્રવ્યમાન અને ઊર્જાનું એકબીજામાં રૂપાંતર કરી શકાય છે.” પરમાણુ બોમ્બનાં સર્જન માટે આ શબ્દો કાફી હતાં. તે સમયનાં ભૌતિકશાસ્ત્રીઓએ દ્રવ્યમાનનું ઊર્જામાં રૂપાંતર કરી બતાવ્યું, હવે પ્રશ્ન એ થાય છે કે ઊર્જાને દ્રવ્યમાનમાં ફેરવી શકાયું હોય તેવું ઉદાહરણ કયું? જીનેવા ખાતે આવેલ ભૌતિકશાસ્ત્રની ખ્યાતનામ પ્રયોગશાળા CERN માં ખાસ પ્રકારના પ્રયોગો થાય છે. લાર્જ ઈલેકટ્રોન પોસીટ્રોન કોલાયડરમાં ઉચ્ચકક્ષાનાં ઉર્જા લેવલે કણોને ગતી કરાવવામાં આવે છે. ખાસ પ્રકારે ડિઝાઈન કરેલ ચુંબકો, આ કણોની માર્ગરેખા નિશ્ચિત રાખે છે. અમુક ચોક્કસ બિંદુએ આ કણો એકબીજા સાથે અથડામણ સર્જે છે. 

અથડામણનાં ક્ષેત્રને બારીકીની નોંધ રાખી શકે તેવાં સેન્સર વડે સજ્જ રાખવામાં આવે છે. આ ક્ષેત્રમાંથી ઊર્જાનું દ્રવ્યમાનમાં રૂપાંતર થતું જોવા મળ્યું છે. જ્યારે હાઈ એનર્જીવાળા ઈલેકટ્રોન-પોઝીટ્રોન વચ્ચે અથડામણ થઈ બીજા સબ એટમીક પાર્ટીકલ છુટા પડે છે,  ત્યારે આ બધાં જ કણોનાં દ્રવ્યમાનનો સરવાળો અથડામણ પામેલ ઈલેકટ્રોન-પોઝીટ્રોનનાં માસ જેટલો થવો જોઈએ. અહી બને છે કંઈક અલગ ઘટના. અથડામણમાંથી સર્જાતા કણોનાં માસ દ્રવ્યમાનનો સરવાળો, અથડામણ પામતાં કણોનાં દ્રવ્યમાન કરતાં હજાર ગણો હોય છે. આવું કેમ બન્યું? અથડામણ પામતાં ઈલેકટ્રોન અને પોઝીટ્રોનની ટક્કરમાંથી ઊર્જાનું દ્રવ્યમાનમાં રૂપાંતર થતાં નવાં કણો પેદા થાય છે. વૈજ્ઞાનિકો આઈનસ્ટાઈનની ફોર્મ્યુલાને ઊર્જાના સંદર્ભમાં અને દ્રવ્યમાનનાં સંદર્ભમાં ચકાસી ચુક્યાં છે. 

આ બધાનો સારાંશ કાઢવો હોય તો, કહી શકાય કે, ‘‘સામાન્ય દ્રવ્ય કે પદાર્થ Matter ૫૨માણુનો બનેલો છે. પરમાણુનું મહત્તમ દ્રવ્યમાન ધરાવે છે, પરંતુ નાભીમાં રહેલ કણોનાં દ્રવ્યમાનની સામે આવા ઈલેકટ્રોનનું દ્રવ્યમાન ગણતરીમાં ન લઈએ તો ચાલે તેટલું ઓછું હોય છે. રસાયણ શાસ્ત્ર જીવવિજ્ઞાન અને ઈલેકટ્રોનિક્સમાં જો કે નાભીનાં કણો કરતાં ઈલેકટ્રોન વધારે મહત્ત્વની ભૂમિકા ભજવે છે. એ ખુબજ નોંધપાત્ર બાબત છે. પરમાણુનાં બંધારણમાં દ્રવ્યમાન માટે સિંહફાળો આપનારા કણોમાં પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનનો સમાવેશ થાય છે. આ કણોનું દ્રવ્યમાન ઈલેકટ્રોન કરતાં હજારો ગણું વધારે છે. આ સામાન્ય માહીતી આજથી ૮૬ વર્ષ પહેલાથી અસ્તિત્વમાં આવી હતી. આનાથી એક ડગલું આગળ ભૌતિકશાસ્ત્ર મુકી ચુક્યું છે. વૈજ્ઞાનિકો નક્કી કરી ચુક્યા છેકે ન્યુટ્રોન અને પ્રોટોન જેવાં સબએટમીક પાર્ટીકલ્સ/ અવ-૫૨માણ્વીક કણો ક્વાર્કસ અને ગ્લુઓન નામનાં તેનાથી સુક્ષ્મ કણોનાં બનેલા છે. આ હિસાબે વૈજ્ઞાનિકો પદાર્થનાં દ્રવ્યમાનનાં અંતિમ કહી શકાય તેના તબક્કામાં પહોંચી ચુક્યા છે. 

વૈજ્ઞાનિકો ક્વાર્ક અને ગ્લુઓન આધારીત નવી થિયરી રજુ કરી છે. ક્વાર્ક અને ગ્લુઓન જેવાં અવપરમાણ્વીક કણોની કક્ષાએ પહોંચેલ અને તેની થિયરીને ક્વોન્ટમ ક્રોમોડાયનેમિક્સ એટલે કે QCD કહે છે. QCDએ ક્વૉન્ટમ ઈલેકટ્રોડાયનેમિક્સ (QED)નું વધારે ઉંડાઈથી સ્પર્શતું વિજ્ઞાન છે. QEDમાં રિચાર્ડ ફ્રેયનમેનનું યોગદાન મહત્ત્વપૂર્ણ છે. આ વિજ્ઞાન વિશે વધારે જાણવા રિચાર્ડ કેયનમેનનું “QED : ધ સ્ટ્રેન્ઝ થિયરી ઓફ લાઈટ એન્ડ મેટર’ વાંચવાની ભલામણ નોબેલ પ્રાઈઝ વિનર વૈજ્ઞાનિક પ્રો. ફ્રેન્ક વિલ્હેક કરે છે. QEDનાં પાયાનાં કન્સેપ્ટમાં ફોટોનનો વિજભાર સાથે થતું ઈનરેક્શન કે રિસ્પોન્સને ધ્યાનમાં લેવામાં આવે છે. વિજભારીત કણો ફોટોનનું ઉત્સર્જન કરે છે. આ ઘટના આધારીત ભૌતિકશાસ્ત્રને વર્ણવતી ઘણી થિયરીનો વિકાસ થયો છે. આઈનસ્ટાઈનનાં વિશિષ્ટ સાપેક્ષતાવાદથી લઈ ક્વૉન્ટમ

મિકેનિક્સ સુધી તેનો વ્યાપ છે. અહીં વિદ્યુત અને ચુંબકત્વનાં નિયમોને, પરમાણ્વીક લેવલથી લઈ વિશાળ ક્ષેત્ર જેવાં બ્રહ્માંડીય સ્કેલ સુધી, અને પ્રકાશના વિકીરણથી લઈ પ્રકાસનાં શોષણ / એબસોર્બશનને આવરી લેવાય છે. જેમાં રેડિયો તરંગો પણ આવી જાય છે. 

આ ઊંડાઈ નો ખ્યાલ મેળવીને જ ખ્યાતનામ વૈજ્ઞાનિક પોલ ડીરાકે કહ્યું કે “All chemistry and most of physics - all emerge by deduction from the elementary act." ભૌતિકશાસ્ત્રમાં ક્વૉક્સ અને ગ્લુઓન અનુલક્ષી ઘણા સંશોધન ચાલી રહ્યાં છે. વૈજ્ઞાનિકો આ વિજ્ઞાનને થોડું ડાયવર્ટ કરી, હજી વધારે ગહેરાઈમાં જવા માગે છે. છેવટે પદાર્થનું દ્રવ્યમાન આવે છે ક્યાંથી? ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ કહે છે કે આ થિયરી હજી પ્રતિપાદીત કરવાની બાકી છે. સંભવતઃ પદાર્થનું દ્રવ્યમાન એક વિશીષ્ટ ક્ષેત્રમાંથી  આવે છે જેને ‘હિગ્સ ફિલ્ડ’ કહે છે. પ્રાથમિક કણો /એલીમેન્ટરી પાર્ટીકલ્સનું દ્રવ્યમાન હિગ્સ ફિલ્ડ સાથેનો પારસ્પરીક ક્રિયા ઈન્ટરેક્શન વડે મળે છે. વૈજ્ઞાનિકો કહે છેકે જો ‘હિગ્સ ફિલ્ડ’ની થિયરી સાચી હોય અને હિગ્સ ફિલ્ડનું અસ્તિત્વ વાસ્તવિક હોય તો આ ફિલ્ડ સાથે સંકળાયેલા સર્જનહારનાં પ્રથમ કણ જેવાં ‘હિગ્સ બોસોન'નું પણ અસ્તિત્વ હોવું જ જોઈએ. વૈજ્ઞાનિકો છેલ્લા કેટલાય સમયથી કણ પ્રવેગકો/પાર્ટીકલ એસેલરેટરમાં આ ‘હિગ્સ બોસોન’ની શોધ કરી રહ્યાં છે. 

વૈજ્ઞાનિકો હજી એ પણ જાણવા માગે છે કે જુદા જુદા પ્રકારનાં પ્રારંભિક કણોને ચોક્કસ માત્રામાં જ દ્રવ્યમાન કેમ મળેલું હોય છે? બે કણો વચ્ચે દ્રવ્યમાન માસનો તફાવત પણ ચોક્કસ પેટર્નમાં વધતો કે ઘટતો જોવા મળે છે. આ રહસ્ય હજી ઉકેલવાનું બાકી છે. જો આ બધું વૈજ્ઞાનિકો જાણી શકે તો દ્રવ્યમાનનાં અર્થઘટન અને ઉત્પત્તિ સ્થાન (Origin) ઉપરથી બ્રહ્માંડના ઘણા રહસ્ય ઉકેલી શકે તેમ છે. આ પરીણામો ઉપરથી ભૌતિકશાસ્ત્રનું પ્રારંભિક કણોને સમજાવતું કણભૌતિકીનું સ્ટાન્ડર્ડ મોડેલ સંપૂર્ણ બની શકે તેમ છે. તેનાં નિયમોને આધારે તેનો વિસ્તાર વધારી શકાય તેમ છે. બ્રહ્માંડમાં ડાર્ક મેટરની ટકાવારી 25% થી 28% જેટલી છે. પદાર્થના પરમાણુ રચતા કણોમાં મોટાભાગનું દ્રવ્યમાન પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનમાંથી મળે છે. બ્રહ્માંડમાં આ કણોની મુક્ત અવસ્થામાં ટકાવારી ૪ થી ૫ ટકા જેટલી છે. આ પ્રારંભીક ણો ક્વાર્કનાં બનેલા છે અને ક્વાર્કને બાંધી રાખનાર દ્રવ્યમાન વિહીન કણ એટલે ગ્લુઓન gluon. અહીં દ્રવ્યમાન વિહીન કણની કલ્પના કરવી આપણા રોજબરોજનાં અનુભવોથી પર છે. આઈનસ્ટાઈનની સાપેક્ષતાવાદની વિશિષ્ટ થિયરી દર્શાવે છે કે દ્રવ્યમાન/માસલેસ કણો શુન્યાવકાશમાં પ્રકાસની ઝડપે ગતી કરે છે, જે કણોને થોડું ઘણું પણ દ્રવ્યમાન છે. તેઓ પ્રકાશની ઝડપ કરતાં ઓછી સ્પીડે ગતી કરે છે. આ ઉપરથી જો આપણે દરેક પ્રારંભીક કણોનું દ્રવ્યમાન જાણતા હોઈએ તો તેની ગતી કે ઝડપ મેળવી શકાય. પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનની માફક, ખરખર જેને એલીમેન્ટરી પાટીકલ કહી શકાય તેવા કણ ક્વાર્ક અને ઈલેકટ્રોન તેમનાથી પણ વધારે નાનાં કણનાં બનેલા નથી હોતાં. તેઓ સ્વયંમ્ એક પદાર્થનો અંતિમ કક્ષાનો, છેવટનો સૌથી નાનો કણ છે. તેમના દ્રવ્યમાનને ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ Rest Mass તરીકે ઓળખે છે. 

શા માટે ક્વાર્ક અને ઈલેકટ્રોન Rest mass ધરાવે છે? એ રહસ્ય છતું થઈ જાય તો ભૌતિકશાસ્ત્રની ઘણી બધી સમસ્યાઓ ઉકલી શકે તેમ છે. વિવિધ કણોને દ્રવ્યમાન આપતી થિયરીમાં કેન્દ્ર સ્થાને રહેતા હિગ્સફિલ્ડ અને હિગ્સ બોઓનને અનુલક્ષીને પણ વૈજ્ઞાનિકોને ઘણા પ્રશ્નો સતાવે છે. હિગ્સ ફિલ્ડ સાથેની પારસ્પરીક ક્રિયાથી કણને દ્રવ્યમાન મળતું હોય તો એનો અર્થ એ થયો કે સમગ્ર બ્રહ્માંડમાં હિગ્સ ફિલ્ડનું અસ્તિત્ત્વ હોવું જ જોઈએ. કોસ્મીક સ્કેલમાં વિચારીએ તો આ હિગ્સ ફિલ્મનું મુલ્ય બ્રહ્માંડનાં કોઈ ખુણે કે ક્ષેત્રમાં Zero થાય છે ખરૂં? આપણે વાસ્તવિક દુનિયામાં જોયું છેકે વિદ્યુતચુંબકીય ક્ષેત્ર/ઈલેક્ટ્રો મેગ્નેટીક ફિલ્ડનું મુખ્ય કોઈક સીમારેખા ઉપર તો શુન્ય થાય જ છે. આ અર્થ અને સંદર્ભમાં હિગ્સ ફિલ્ડ ખરેખર શું છે? આ બધા જ સવાલો, વૈજ્ઞાનિકોને એક નવતર ક્ષેત્રમાં સંશોધન કરવાની તક પુરી પાડે છે. ‘હિગ્સ ફિલ્ડ’એ પરમાણુથી પણ આગળની કક્ષાએ લાગતું ક્વૉન્ટમ ફિલ્ડ છે. બધા જ પ્રકારનાં પ્રારંભિક કણો ક્વૉન્ટમ ફિલ્ડના ‘quanta' માંથી સર્જાય વિદ્યુત ચુંબકીય ક્ષેત્ર પણ એક પ્રકારનું ક્વૉન્ટમ ફિલ્ડ જ છે. જેનો પ્રારંભીક પણ ફોટોન છે. આ રીતે જોવા જઈએ તો ‘હિગ્સ ફિલ્ડ’ સાથે ‘હિગ્સ બોસોન' જરૂર સંકળાયેલો છે. હિગ્સ ફિલ્ડ બાકીનાં ક્વૉન્ટમ ફિલ્ડથી ત્રણ રીતે અલગ પડતું હોય તેમ વૈજ્ઞાનિકોની સમજ કહે છે. 

હિગ્સ ફિલ્ડની ખાસીયતો કે ખુબીઓ ઘણી છે, તેને ચકાસવાની હજી બાકી છે. અન્ય ક્વૉન્ટમ ફિલ્ડ કરતાં હિગ્સ ફિલ્ડ ત્રણ રીતે અલગ પડે છે. પ્રથમ : તફાવત જરા ટેકનીકલ છે. દરેક ફિલ્ડ સાથે ‘સ્પીન’ નામનો ભૌતિક ગુણધર્મ જોડાયેલો હોય છે. ફિલ્ડનું આ ‘સ્પીન’ તેની સાથે સંકળાએલા ઈલેકટ્રોનનો સ્પીન ૧/૨ છે. જ્યારે ફોટોનનો સ્પીન ૧ છે. જો હિગ્સ બોસોન પકડાશે તો તેનો સ્પીન 'O' હોવાની વૈજ્ઞાનિકો આગાહી કરે છે. હિગ્સ ફિલ્ડની બીજી ખાસીયત દર્શાવે છેકે “શા માટે અને કેવી રીતે, સંપુર્ણ બ્રહ્માંડમાં હિગ્સ ફિલ્ડનું મુલ્ય કે શક્તિ નોન ઝીરો / શુભ કરતાં અલગ શા માટે હોય છે? કહેવાય છેકે હિગ્સ ફિલ્ડ કુદરતમાં સૌથી નિમ્ન કક્ષાની ઉર્જા સ્થીતી લોએસ્ટ એનર્જી લેવલ ધરાવે છે. હિગ્સ ફિલ્ડની ત્રીજી અને મહત્ત્વની ખાસીયત છે તેની અન્ય પ્રારંભીક કણો સાથે થતી પારસ્પરીક પ્રક્રીયા. એલીમેન્ટ્રી પાર્ટીલ્સ, હિગ્સ ફિલ્ડ સાથે પ્રક્રિયા થતાં કણ તેમને દ્રવ્યમાન હોય તેમ વર્તે છે. જો કે હિગ્સ ફિલ્ડ અને હિગ્સ બોસોન વિશેની આપણી સમજ હજી અધુરી છે. આપણે એ પણ નથી જાણતા કે હિગ્સ ફિલ્ડનાં કેટલાં પ્રકાર છે? ભૌતિક શાસ્ત્રનું સ્ટાન્ડર્ડ મોડેલ કહે છેકે કણોનું દ્રવ્યમાન પેદા કરવાં એક જ ‘હિગ્સ ફિલ્ડ’ કાફી છે. સ્ટાન્ડર્ડ મોડેલનું સ્થાન લઈ નવી થિયરીઓ રજુ કરે તેવું નવાં મોડેલને સુપર સીમેટ્રીકલ સ્ટાન્ડર્ડ મોડેલ કહે છે. તેનો વિકાસ પણ વૈજ્ઞાનિકોએ કર્યો છે. 

જતે દહાડે આ સુપર સીમેટ્રીકલ સ્ટાન્ડર્ડ મોડેલ (SSM) સ્ટાન્ડર્ડ મોડેલને આઉટ ઓફ ડેટ કરી મુકશે. SSMS નાં આધારે ધારણા બાંધવાની હોય તો, ઓછામાં ઓછા બે ‘હિગ્સ ફિલ્ડ’નું અસ્તિત્ત્વ જરૂરી બની જાય છે. આ બંને ‘ફિલ્ડ’ વચ્ચેની પારસ્પરીક પ્રક્રિયા પણ પ્રારંભીક કણોને થોડુંક ‘દ્રવ્યમાન’ પુરુ પાડતું હોવું જોઈએ તેનું અનુમાન વૈજ્ઞાનિકો લગાવે છે. SSMS મુજબ દરેક કણનો જોડીયા ભાઈ હોય તેવાં સુપર પાર્ટનર 'ણ' હોવાની શક્યતા આ મોડેલ આપે છે. જો કે હજી સુધી આવા સુપર પાર્ટનર ‘કણ’ની શોધ થઈ નથી. જો બે ‘હિગ્સ ફિલ્ડ’ હોય તો ઓછામાં ઓછા પાંચ પ્રકારનાં ‘હિગ્સ બોસોન'નું અસ્તીત્ત્વ હોવું જોઈએ. જેનામાં ત્રણ વિજભારની દ્રષ્ટિએ ન્યુટ્રલ તટસ્થ હોવા જોઈએ. જ્યારે બાકીનાં બે ચાર્જડ/વિજભારીત હોવાં જોઈએ. બીજા કણો કરતાં નાનો અને જેનું અસ્તિત્ત્વ શોધી શકાયું છે તે ‘ન્યુટ્રીનો’, ત્રીજા પ્રકારનાં ‘હિગ્સ ફિલ્ડ'ની પારસ્પરીક પ્રક્રિયા વડે દ્રવ્યમાન મેળવતો હોવાની શંકા વૈજ્ઞાનિકોને છે, સિધ્ધાંતિક ભૌતિકી થિયોરીટીક ફિઝીક્સનાં નિષ્ણાંતો ઘણા બધા કારણો સર હિગ્સ ફિલ્ડનું SSM વાળું ચિત્ર વધારે વાસ્તવિક અને સાચું માનવા પ્રેરાયાં છે. ભૌતિકશાસ્ત્રને વધારે ઉંડાઈ આપતાં સંશોધનને પ્રયોગશાળાના પરીણામો મેળવતા થોડો સમય લાગશે. યુરોપીયન સમુદાયનું નવું લાર્જ હેડ્રોન કોલાયડર (LHC) ૨૦૦૭માં કાર્યરત થશે. આ LHC હાલનાં ટેવાડ્રોન કરતાં વધારે શક્તિશાળી હોવાથી, વૈજ્ઞાનિકો જેની આતુરતાથી રાહ જોવે છે તે ‘હિગ્સ બોસોન'નું અસિત્ત્વ છે કે નહીં તે પુરવાર કરશે. આ લેખ આઈનસ્ટાઈનના સંશોધનની સદી બાદ ભૌતિકશાસ્ત્રની દીશા દર્શાવવા આલેખન કરાયું છે. હાલ ફક્ત તેનો સામાન્ય ખ્યાલ જ આપતું ચિત્ર તમારા મગજ ઉપર રચાશે. આવતાં બેચાર વર્ષોમાં વૈજ્ઞાનિકો આ કલ્પના ચિત્રમાં રહેલ વાસ્તવિકતા આપણી સમક્ષ મુકશે.

તાજા કલમ : માત્ર છ વર્ષ બાદ,  વૈજ્ઞાનિકોએ  દોરેલા કલ્પનાચિત્રમાં  વાસ્તવિકતા ઉમેરાઈ ચૂકી છે. આ લેખ  9 ફેબ્રુઆરી 2006ના રોજ,  પ્રકાશિત થયો હતો.  લેખમાં આગાહી કરેલ  હિગ્સ  બોસનની  શોધ  થઈ ચૂકી છે. 40 વર્ષની શોધ પછી, 2012માં સ્વિટ્ઝર્લૅન્ડના જીનીવા નજીક CERN ખાતે આવેલાં લાર્જ હેડ્રોન કોલાઈડર (LHC)નાં ATLAS અને CMS પ્રયોગો દ્વારા અપેક્ષિત ગુણધર્મો સાથેના એક સબએટોમિક ‘હિગ્સ બોસોન’ કણની શોધ કરવામાં આવી હતી. ત્રણમાંથી બે ટીમોના ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ, પીટર હિગ્સ અને ફ્રાન્કોઈસ એન્ગલર્ટને તેમની સૈદ્ધાંતિક આગાહીઓ માટે 2013માં ભૌતિકશાસ્ત્રમાં નોબેલ પુરસ્કાર એનાયત કરવામાં આવ્યો હતો. હિગ્સનું નામ આ સિદ્ધાંત સાથે સંકળાયેલું હોવા છતાં, લગભગ 1960 અને 1972ની વચ્ચે કેટલાક સંશોધકોએ સ્વતંત્ર રીતે તેના વિવિધ ભાગો વિકસાવ્યા હતા.