हिग्स बोसॉन

सर्वप्रथम आपण हिग्स बोसॉन विषयी थोडी माहिती घेऊया.

या विश्वामध्ये चार प्रकारच्या मूलभूत बलांचा समावेश होतो. गुरुत्वाकर्षण बल, विद्युतचुंबकीय बल, प्रबल आण्वीय बल (Strong Nuclear Force) आणि क्षीण आण्वीय बल (Weak Nuclear Force). एकोणिसाव्या शतकात विद्युत आणि चुंबकीय असे दोन वेगवेगळे बल असल्याचे मानले जात होते. पण जेम्स क्लार्क मॅक्सवेल आणि फॅरेडे यांनी ही दोन बले एकाच बलाची कशी विविध रूपे आहेत हे सिद्ध केले आणि त्यातून विद्युतचुंबकीय बलाचा शोध लागला. तेव्हापासून शास्त्रज्ञांना असे वाटू लागले की ही सर्व बले एकाच प्रकारच्या बलाची विविध स्वरूपे आहेत आणि या विश्वात एकच बल अस्तित्वात आहे. तेव्हापासून या विविध बलांना एकत्र आणून एका एकत्रित बलाचा (यूनिफाईड फोर्स ) शोध लावण्याचे प्रयत्न जगभरातील शास्त्रज्ञ करत आहेत.

मॅक्सवेलच्या सिद्धांतानुसार प्रकाश हा एका विद्युतचुंबकीय लहरीच्या स्वरूपात मांडता येतो. आणि क्वांटम सिद्धांतानुसार प्रकाश हा लहर आणि कण या दोन्ही स्वरूपात आपण पाहू शकतो. यातील कण स्वरूप आपण आज फोटॉन म्हणून ओळखतो आणि लहर म्हणून विद्युतचुंबकीय लहरींचा समावेश होतो. वरील प्रत्येक प्रकाराच्या बलासाठी काही कण जोडलेले आहेत जे त्या प्रकारच्या बलाला धारण करतात आणि ज्या गोष्टींवर हे कण आदळतील त्या गोष्टींना आपली ऊर्जा देऊन टाकतात. विद्युतचुंबकीय बलासाठी फोटॉन, गुरुत्वाकर्षण बलासाठी ग्रॅव्हिटाॅन, प्रबल बलासाठी ग्लुऑन, तर क्षीण बलासाठी W आणि Z बोसॉन. हे कण त्या बलाला धारण करतात. या सर्व कणांच्या समूहाला एकत्रितपणे बोसॉन असे म्हणतात. (बोसॉन हे नाव भारतीय शास्त्रज्ञ सत्येंद्रनाथ बोस यांच्या भौतिकशास्त्रातील योगदानासाठी त्यांच्या नावावरून देण्यात आले आहे.) या सर्व कणांच्या ऊर्जेच्या देवाणघेवाणीतूनच वस्तूंना बल प्राप्त होते.

या सर्व कणांचा अभ्यास करताना एखाद्या मूलभूत कणाला वस्तुमान कसे प्राप्त होते याविषयी नेहमी शास्त्रज्ञांना कुतुहूल होते. बिग बँग नंतर जेव्हा प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन, न्यूट्रॉन आणि इतर कणांची उत्पत्ती झाली तेव्हा त्या कणांना वस्तुमान कसे प्राप्त झाले याविषयी संशोधन करताना काही शास्त्रज्ञांनी एक सिद्धांत मांडला. त्यात असे सांगितले आहे की जेव्हा या विश्वाची उत्पत्ती झाली तेव्हा एक असा कण निर्माण झाला आणि तो सगळीकडे विश्वात पसरला. तो कण जिकडे-जिकडे जास्त पसरला तिथे त्यानी स्वतःचे एक क्षेत्र तयार केले. जो कोणी दुसरा कण या क्षेत्रात येईल त्याला या कणामुळे वस्तुमान प्राप्त होईल आणि त्यामुळे त्या क्षेत्रात येणाऱ्या कणाचा वेग कमी होईल. या शास्त्रज्ञांमध्ये पीटर हिग्स हे नाव अग्रणी होते. म्हणून या क्षेत्राला हिग्स फिल्ड असे नाव देण्यात आले आणि बोसॉन या कणांच्या समूहात आणखी एका कणाची भर पडली, त्याला हिग्स बोसॉन असे नाव देण्यात आले. यात आणखी एक प्रश्न होता की जर हिग्स बोसॉन दुसऱ्या कणांना वस्तुमान देतो तर त्याला स्वतःला वस्तुमान कसे प्राप्त झाले? तर हा कण ऊर्जेच्या स्वरूपात वस्तुमान ठेवतो आणि दुसऱ्या कणांना ऊर्जेच्या स्वरूपात ऊर्जा प्रदान करतो आणि या ऊर्जेचे नंतर वस्तुमानात रूपांतर होते. जसे ऋण आणि धन प्रभारित कणांनी विद्युतचुंबकीय क्षेत्र तयार होते तसेच हिग्स बोसॉन कणांनी हिग्स फिल्ड तयार होते ज्यात प्रवेश केल्यास वस्तुमान विरहित कणांना वस्तुमान प्राप्त होते.

स्त्रोत : गूगल इमेजेस

पण हा फक्त एक सिद्धांत होता आणि याची सिद्धता अजून मिळाली नव्हती. कारण हिग्स बोसॉन हा कण सहजासहजी शोधता येण्यासारखा नसून त्याचे अस्तित्वही अल्पकाळ असते. जेव्हा कणांची टक्कर होते तेव्हा त्यातून बाहेर पडणाऱ्या इतर कणांमध्ये हिग्स बोसॉनचा समावेश असतो. म्हणून अशी कृत्रिम टक्कर घडवून आणण्याचे काम स्वित्झर्लंड जवळील जिनिव्हा येतील लार्ज हॅड्रॉन कोलायडर (LHC) इथे २०१२ साली करण्यात आले. यात दोन प्रोटॉनची टक्कर घडवून आणण्यात आणली आणि इतर जे कण निर्माण होतात त्यांची वस्तुमानाची चाचणी करण्यात आली. तर ते कण निर्माण झाल्यापासून काही क्षणांत त्यांच्या वस्तुमानात फरक दिसला आणि हिग्स फिल्ड आणि हिग्स बोसॉन सारखा कण अस्तित्वात असल्याची पुष्टी मिळाली.

या कणाला एवढे अनन्यसाधारण महत्त्व देण्यामागे महत्त्वाचे कारण म्हणजे हा कण जर अस्तित्वात नसता तर इतर कणांना वस्तुमान प्राप्त झाले नसते आणि त्यामुळे गुरुत्वाकर्षणासारखे कोणतेही बल अस्तित्वात नसते आणि हे विश्व निर्माण होण्याच्या काही कालावधीतच नष्ट झाले असते. म्हणून या कणाच्या अभूतपूर्व शक्तीला ओळखून काही उत्साही लोक याला दैवी कण (गॉड पार्टीकल) असे म्हणू लागले. पण यावर काम करणाऱ्या कोणत्याही शास्त्रज्ञांनी किंवा सर्न प्रयोगशाळेनेही कधीही याचे समर्थन केले नाही. कारण पुढे भविष्यात जर याहूनही काही शक्तिशाली आणि समजण्यास अचाट अशी संकल्पना शोधली गेली तर आपण आपला देव बदलणार का हाही एक प्रश्न आहे.

हिग्स बोसॉन कणामुळे कण भौतिकशास्त्रातील एक महत्त्वाचा सिद्धांत असलेल्या स्टॅंडर्ड मॉडेल या सिद्धांताला बर्याचपैकी बळ मिळाले आणि हा सिद्धांत त्याच्या पूर्णत्वाच्या दिशेने वाटचाल करू लागला आहे.

आणि जसे की मी वर म्हणालो की यूनिफाईड फोर्सच्या शोधातही याने बऱ्यापैकी मदत मिळणार आहे. कारण वस्तुमान आणि गुरुत्वाकर्षणाचा घनिष्ट संबंध आहे. हिग्स बोसॉन कणामुळे गुरुत्वाकर्षण बल इतर बलांशी कसा जोडला गेला आहे हे समजण्यास मदत होईल.

धन्यवाद!!