‘देव कणां’चा सिद्धांत मांडणारे पीटर हिग्ज कालवश

 

 

 

दि. २९ मे १९२९ रोजी इंग्लंडमधील न्यूकॅसल अपाऊन टाईन या गावी पीटर हिग्ज यांचा जन्म झाला. त्यांनी शालेय शिक्षण ब्रिस्टल शहरात घेतले आणि महाविद्यालयीन शिक्षणासाठी ते केंब्रिजला रवाना झाले. केंब्रिज विद्यापीठातील प्रसिद्ध किंग्ज कॉलेजमधून त्यांनी पदवी संपादन केली. तिथेच आपले संशोधन करून, १९५४ मध्ये केंब्रिज विद्यापीठाची ‘पीएचडी’ ही मानाची पदवीदेखील प्राप्त केली. त्यानंतर लगेचच त्यांची एडिनबर्ग विद्यापीठात ‘सीनियर रिसर्च फेलो’ म्हणून निवड झाली. काही वर्षे लंडनमध्ये काम करून, ते एडिनबर्गलाच परतले. १९६० मध्ये त्यांची एडिनबर्ग शहरातील ‘टेट गणितीय भौतिकी’ (Tait Institute of Mathematical Physics) या संस्थेने त्यांची नेमणूक केली आणि त्यांच्यावर भौतिकशास्त्र शिकविण्याची जबाबदारी टाकली. १९९६ला निवृत्त होईपर्यंत त्यांनी हे काम अगदी इमानेइतबारे केले. त्यानंतर विद्यापीठाने त्यांची ’एमिरेट्स प्रोफेसर’ म्हणून नेमणूक केली आणि मृत्यूपर्यंत ते या पदावर होते.पीटर हिग्ज यांचे कार्य समजून घेण्यासाठी, आपल्याला भौतिकशास्त्रातील काही मूलभूत तत्त्वांपासून सुरुवात करावी लागेल.

 

आपल्या आजूबाजूला जे पदार्थ असतात, ते घन, द्रव आणि वायू या तीन अवस्थांमध्ये आढळतात. हे सगळे पदार्थ लहानलहान कणांनी बनलेले असतात. या कणांचे आणखी तुकडे केले की, आपल्याला अतिशय सूक्ष्म असे कण मिळतात. त्यांना ‘अणू’ असे म्हणतात. अणू हा पदार्थाचा लहानात लहान कण असून, त्याचे आणखी तुकडे होऊ शकत नाहीत, हा विचार प्रथम भारतीय संत कणाद यांनी मांडला. तीच कल्पना पुढे नेऊन, ब्रिटिश शास्त्रज्ञ डॉल्टन यांनी अणू सिद्धांत मांडला. अणूसाठी इंग्रजी भाषेत शब्द आहे-अ‍ॅटम (Atom). हा शब्द मूळ ग्रीक ‘अ‍ॅटामस’ (atomos) पासून घेतला असून, त्याचा अर्थ विभाजित न होणारा असा आहे. विसाव्या शतकात केलेल्या काही प्रयोगातून असे लक्षात की, अणू हा अविभाजित नसून, त्याचे आणखी तुकडे होऊ शकतात. या प्रयोगातून धनप्रभारी प्रोटॉन, ऋणप्रभारी इलेक्ट्रॉन आणि प्रभार नसलेले न्यूट्रॉन असे तीन प्रकारचे कण माहीत झाले. त्यावरून अणूंची रचना कशी असेल, याचा अंदाज बांधता आला. अणूमध्ये केंद्रक असून त्यात प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉन असतात आणि इलेक्ट्रॉन त्याभोवती ठरावीक कक्षेत फिरत असतात, अशी प्रतिकृती सादर करण्यात आली.

 

इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉन हे तीनच मूलभूत कण असून, संपूर्ण सृष्टी याच तीन कणांनी बनलेली आहे, असा समज वैज्ञानिकांमध्ये बरीच वर्षे होता. परंतु, या मताला देखील धक्का बसला. हे कण आणखी सूक्ष्म अशा मूल कणांपासून बनलेले असतात, हे वैज्ञानिकांच्या लक्षात आले. त्यानंतर अशा कणांचा पद्धतशीर अभ्यास सुरू झाला. या शाखेला ‘कण भौतिकी’ (Particle Physics) असे म्हणतात. या विज्ञान शाखेत भारतीय शास्त्रज्ञ डॉ. सत्येंद्रनाथ बोस (दि. १ जानेवारी १८९४ - ४ फेब्रुवारी १९७४) यांनी लक्ष घातले. ते ढाका विद्यापीठात भौतिकशास्त्र शिकवित असत आणि सैद्धांतिक भौतिकशास्त्रात ते संशोधनही करीत होते. वेगवेगळ्या प्रकारचे कण कसे वागतात, यावर संशोधन करून, त्यांनी काही नियम तयार केले. ते ज्या काळात कोलकात्त्यात काम करीत होते, त्याच काळात जर्मनीमध्ये प्रसिद्ध शास्त्रज्ञ अल्बर्ट आईन्स्टाईन कार्यरत होते. दोघांचे संशोधनाचे क्षेत्र एकच असल्याने, त्यांच्यात सहकार्य होते. त्या काळात आजच्या सारख्या संदेशवहनाच्या सुविधा नव्हत्या. त्यामुळे आपले लेख कागदावर लिहून, ते पोस्टाने पाठवावे लागत असत. असे लेख बोसांकडून आले की, आईन्स्टाईन त्यात आवश्यक त्या सुधारणा करीत असत आणि संयुक्तपणे लिहिलेला लेख संशोधन पत्रिकेत प्रसिद्ध करण्यासाठी पाठवत असत. या सहकार्यातून भौतिकशास्त्रात बोस आईन्स्टाईन सांख्यिकी (Bose Einstein Statistics) ची निर्मिती झाली. या सांख्यिकीमध्ये सत्येंद्रनाथ बोस यांनी काही मूलभूत कणांची कल्पना केली होती. त्यांची काय वैशिष्ट्ये असतील, त्यांच्या हालचाली कशा होतील, यांचे गणितीय समीकरण त्यांनी मांडले.

 

ही वैशिष्ट्ये असलेल्या कणांना ‘बोसॉन’ (Boson) म्हणावे असे पाल डिराक या ब्रिटिश शास्त्रज्ञाने सूचविले आणि विज्ञान जगताने ते मान्य केले. प्राध्यापक बोस यांची कल्पना खरोखरच क्रांतिकारक होती. त्यांना ’पूंज सांख्यिकी’ (Quantum statistics) या शाखेचे जनक मानले जाते. खरे तर त्यांच्या कार्यासाठी सत्येंद्रनाथ बोस यांना ’नोबेल’ पारितोषिकाने गौरविण्यात यायला पाहिजे होते. परंतु, ‘नोबेल समिती’ला बोसांचे कार्य त्या तोडीचे वाटले नाही. विशेष हे की, बोसांच्या कल्पनेतील कणांवर संशोधन करून, अनेक शास्त्रज्ञांनी नोबेल पारितोषिक मिळविले. प्राध्यापक पीटर हिग्ज ते त्यापैकीच एक. पीटर हिग्ज यांना सैद्धांतिक भौतिकशास्त्रात विद्यार्थीदशेपासूनच रुची होती. शिक्षण पूर्ण करून, जेव्हा ते कामाला लागले, तेव्हा मूल कणांवर संशोधन करण्याचे त्यांनी ठरविले. या क्षेत्रात आधी काय काम झाले आहे, याचा मागोवा घेण्याचा त्यांनी प्रयत्न केला.

 

हे करीत असताना, त्यांना ‘बोसॉन’ कणांची माहिती झाली. या कणांची कोणती वैशिष्ट्ये असतील, यावर प्राध्यापक बोस यांनी सांख्यिकीय दृष्टीने काही मते मांडली होती. प्राध्यापक हिग्ज हे त्यांचा वस्तुमानाच्या दृष्टीने विचार करू लागले. हे कण अत्यल्प वस्तुमान असलेले असावेत, असे मत त्यांनी मांडले. त्यांच्या मते, हे कण जर वस्तुमानरहित असतील, तर निसर्गातील पदार्थांना वस्तुमानच प्राप्त होणार नाही. तसेच प्रकाश कणासारखे ते एका ठिकाणाहून दुसर्‍या ठिकाणी प्रचंड वेगाने निघून जातील. प्रत्यक्षात तसे होत नाही. याचे कारण विश्वात एक बलक्षेत्र उपलब्ध आहे. त्याचाशी आंतरक्रिया झाल्याने, कणांना वस्तुमान प्राप्त होते. या कणांना आधी ‘बोसॉन’ म्हटले जायचे. आता त्यावर प्राध्यापक हिग्ज काम करू लागले. त्यामुळे या कणांना संयुक्तपणे ’हिग्ज बोसॉन कण’ (Higs Boson Particle) असे नाव मिळाले. त्यावर आधारित आपला सिद्धांत पीटर हिग्ज यांनी १९६० या दशकाच्या सुरुवातीला मांडला. कल्पना नवीन असल्याने, त्यांचे लेख संशोधन पत्रिकेने काही वर्षे स्वीकारलेच नाही. सरतेशेवटी १९६४ मध्ये त्यांचा लेख प्रकाशित झाला. त्यानंतर खरोखरच असे कण असतात काय? याचा शोध सुरू झाला. अनेक दशके या प्रयत्नांना यश आले नाही. म्हणून या कणांचे वर्णन करताना ‘गॉडडॅम पार्टिकल’ (Goddamn Particle) असा उल्लेख एका विज्ञान लेखकाने केला. तेव्हापासून या कणाला ’देव कण’ (God Particle) असे संबोधले जाऊ लागले. प्राध्यापक हिग्ज हे विज्ञानवादी होते. त्यांना हे नाव पसंद नव्हते. परंतु, विज्ञानजगतात मात्र हेच नाव प्रसिद्ध झाले.

 

बोस आणि हिग्ज यांनी सांगितलेला, ‘देव कण’ खरोखरच अस्तित्वात असतो का, या प्रश्नाचे उत्तर शोधण्यासाठी, भौतिक शास्त्रज्ञांनी अनेक प्रयोग केले. त्यांच्या प्रयत्नांना यश यायला एकविसावे शतक उजाडावे लागेल. २०१२ मध्ये ‘सर्न’ (CERN : Conseil Europeen pour la Recherche Nucleaire) या संस्थेला या कार्यात यश मिळाले. ‘सर्न’ ही अनेक देशांच्या सहकार्याने स्थापन करण्यात आलेली एक अद्ययावत प्रयोगशाळा. स्वित्झर्लंड देशातील जिनेव्हा शहराजवळ जमिनीखाली अनेक किलोमीटर पसरलेल्या या प्रयोगशाळेत आण्विक कणांना प्रचंड वेग देऊन, त्यांच्या टकरी घडवून आणण्याची व्यवस्था आहे. अशाच एका प्रयोगात त्यांनी दोन वेगवान प्रोटॉन एकमेकांवर आदळले. त्यासाठी त्यांनी ‘लार्ज हायड्रॉन कोलायडर’ उपयोगात आणले. या प्रयोगात जे कण निर्माण झाले, त्यात ‘बोस’ आणि ‘हिग्ज’ यांनी कल्पिलेले कण होते. आपल्या प्रयोगाचे यश जाहीर करण्यासाठी, ‘सर्न’ या संस्थेने एका सभेचे आयोजन केले होते. या सभेला अर्थातच बोस यांना बोलविणे अशक्य होते. कारण, त्यांनी १९७४ मध्येच या जगाचा निरोप घेतला होता. परंतु, प्राध्यापक हिग्ज त्यावेळीस हयात होते. त्यांना पाचारण करण्यात आले. त्यांच्या उपस्थितीत ‘हिग्ज बोसॉन’ म्हणजेच ‘देव कण’ प्रत्यक्ष प्रयोगात आढळून आल्याचे जाहीर करण्यात आले. पुढच्याच वर्षी म्हणजे, २०१३ मध्ये प्राध्यापक हिग्ज यांना ‘भौतिकशास्त्राचे नोबेल’ पारितोषिक विभागून देण्यात आले.

 

पीटर हिग्ज यांना अनेक मानमरातब मिळाले. परंतु, त्यांची राहणी फारच साधी होती. अनेक वर्षे त्यांच्याकडे मोबाईल फोनदेखील नव्हता, असे त्यांचे सहकारी सांगतात. त्यांची जेव्हा ‘नोबेल’ पारितोषिकासाठी निवड झाली, तेव्हा समितीच्या सदस्यांनी त्यांच्याशी संपर्क साधण्याचा प्रयत्न केला. पण, ते शक्य झाले नाही. विद्यार्थी आणि सहकारी यांच्यांत मात्र ते फारच लोकप्रिय होते. विज्ञानातील बोजड संकल्पना अगदी सोप्या भाषेत समजावून देण्यात त्यांचा हातखंडा होता. साधी राहणी आणि उच्च विचारसरणी, अशा प्रकारचे त्यांचे व्यक्तिमत्त्व होते. त्यांनी दाखविलेल्या दिशेने भविष्यकाळात अनेक शास्त्रज्ञ वाटचाल करतील, यात शंका नाही.