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भौतिकी का नोबेल : ईश्वरीय कण के नाम


भौतिकी का 2013 का नोबेल पुरुस्कार संयुक्त रूप से दो वैज्ञानिकों (फ्रेंकोइस इंग्लर्ट और पीटर डब्लू हिग्स) को दिया गया है। नोबेल समिति द्वारा सिर्फ सैद्धांतिक विज्ञान पर किये गए कार्यों को नोबेल पुरुस्कार नहीं दिए जाते। फ्रेंकोइस इंग्लर्ट व स्वर्गीय रोबर्ट ब्राउट की जोड़ी तथा पीटर डब्लू हिग्स ने 1964 में स्वतंत्र रूप से कार्य करते हुए सैद्धांतिक रूप से प्रतिपादित किया था कि उत्पन्न होने वाले कोई कण हिग्स बोसोन कणों द्वारा कैसे द्रव्यमान ग्रहण करते हैं ? सर्न के लार्ज हैड्रान कोलाइडर पर एटलस संसूचक और सीएमएस संसूचक प्रयोगों के आधार पर 4 जुलाई 2012 को इस बात की पुष्टि की गई कि परमाणु के मानक मॉडल में हिग्स बोसोन कणों की महत्वपूर्ण भूमिका होती है। और मौलिक कणों की खोज के माध्यम से सर्न ने यह भविष्यवाणी भी की। कि सम्भवतः हिग्स बोसोन कण खोज लिए गए हैं। और उपपरमाणु जैसे मूलकणों को द्रव्यमान देने का श्रेय हिग्स बोसोन कणों को जाता है। तब से इस खोज पर किये गए कार्यों को नोबेल से नवाजे जाने की अटकलें समाप्त हो गईं। इंतज़ाऱ था तो पुरुस्कार की औपचारिक घोषणा का और अंततः 2013 का नोबेल पुरुस्कार संयुक्त रूप से फ्रेंकोइस इंग्लर्ट और पीटर डब्लू हिग्स को “उप-परमाणु कणों के द्रव्यमान की उत्पत्ति” के बारे में हमारी समझ विकसित करने में योगदान देने के लिए दिया गया है। जबकि नोबेल पुरुस्कार मरोपरान्त नहीं दिया जाता है इसलिए स्वर्गीय रोबर्ट ब्राउट को इस पुरुस्कार से नहीं नवाजा गया।

52यह सच है कि हिग्स-बोसोन कण को ईश्वरीय कण के नाम से पुकारा जाता रहा है। परन्तु यह कण न तो ईश्वर है और न ही उस ईश्वर का अंश है। जब तक विज्ञान ईश्वर को खोज नहीं लेता। तब तक हिग्स-बोसोन कण को ईश्वरीय कण कहना अनुचित होगा। एक समय था जब स्वयं पीटर डब्लू हिग्स को हिग्स-बोसोन कण की खोज को लेकर संशय था। उस समय यह कण एक अवधारणा बनकर सामने आया था। जिसका अस्तित्व सैद्धांतिक रूप से परमाणु के मानक प्रतिमान (मॉडल) को समझने के लिए आवश्यक था। हिग्स-बोसोन कण की खोज हमारी समझ को इस तरह विकसित करने में सहयोग देती है कि कैसे गिने-चुने कुछ निर्मात्री पदार्थ कणों से यह ब्रह्माण्ड बना हुआ है ! ये पदार्थ कण कुछ बल कणों के माध्यम से उत्पन्न बलों द्वारा नियंत्रित होते हैं। इसलिए सृष्टि में सब कुछ वैसे ही घटित होता है। जैसा उसे होना चाहिए। हिग्स-बोसोन कणों का सीधा सम्बन्ध अदृश्य पदार्थों से है। हम जो कुछ देखते हैं वह सब दृश्य पदार्थ है। सम्पूर्ण ब्रह्माण्ड का केवल 5 % भाग (लगभग) दृश्य पदार्थ, 27 % भाग अदृश्य पदार्थ और लगभग 68 % भाग अदृश्य ऊर्जा से निर्मित है। कुल पदार्थ का लगभग 15 % भाग दृश्य पदार्थ है। गुरुत्वाकर्षण द्वारा मंदाकिनियों में होने वाले खिचाव को अदृश्य पदार्थ के रूप में देखा और मापा जाता है। ऐसा अनुमान लगाया जा रहा है कि हिग्स-बोसोन कण अदृश्य पदार्थ से दृश्य पदार्थ का सम्बन्ध स्थापित करने में सहयोग करते हैं। इसलिए हिग्स-बोसोन कण हमारे लिए कुछ ज्यादा ही विशेष है।

पदार्थों के कणों की तरह बलों के भी कण होते हैं। वर्तमान में हम चार प्राकृतिक बल गुरुत्वाकर्षण, विद्युत-चुंबकीय, नाभिकीय क्षीण और नाभिकीय तीव्र बल से परिचित हैं। इन चारों बलों के अलग-अलग बलवाहक कण होते हैं। गुरुत्वाकर्षण और विद्युत-चुंबकीय बल वस्तुओं को आकर्षित या प्रतिकर्षित करते हैं। जबकि नाभिकीय क्षीण और नाभिकीय तीव्र बल परमाणु में संतुलन बनाए रखते हैं। फलस्वरूप हम गुरुत्वाकर्षण और विद्युत-चुंबकीय बल द्वारा सम्बंधित घटनाओं को देख सकते हैं। और परमाणु की आंतरिक घटनाओं को नहीं देख सकते। नाभिकीय तीव्र बल परमाणु के नाभिक में कार्यरत होता है। यह क्वार्क (उपपरमाणु कण) पर आरोपित रहकर न्यूट्रॉन और प्रोट्रॉन को केन्द्र में बांधे रखता है। इसी प्रकार नाभिकीय क्षीण बल परमाणु में इलेक्ट्रानों को बांधे रखता है। चूँकि परमाणुवीय धरातल पर गुरुत्वाकर्षण बल कार्य नहीं करता है। इसलिए कणीय भौतिकी में सिर्फ तीनों बलों (विद्युत-चुंबकीय, नाभिकीय क्षीण और नाभिकीय तीव्र बल) का अध्ययन किया जाता है। बलों से सम्बंधित एक प्रश्न हमेशा से वैज्ञानिकों को उलझाए रखता था कि चुम्बक को पास में रखे लोहे का पता कैसे चल जाता है ? या चंद्रमा को परिक्रमण गति करती हुई पृथ्वी के पाथ की जानकारी कैसे लगती है ? उपरोक्त प्रश्नों के उत्तर देने हेतु भौतिकी कहती है कि यह स्पेस कई प्रकार के अदृश्य बल क्षेत्रों से भरा पड़ा है। जैसे कि गुरुत्वाकर्षण बल क्षेत्र, विद्युत-चुंबकीय बल क्षेत्र और क्वार्क बल क्षेत्र आदि..

physics3क्षेत्र दो प्रकार के होते हैं – पहला पदार्थ क्षेत्र (जो द्रव्य रूप में स्थान घेरता है) और दूसरा बल क्षेत्र (जिसमें क्वांटा स्वतंत्र रूप से कम्पन्न करते हैं)। बल क्षेत्र, बल कणों के माध्यम से कार्य करता है। हिग्स-बोसोन कण भी बल वाहक कण है। जो हिग्स-क्षेत्र के कम्पन्न हैं। हिग्स क्षेत्र वह अदृश्य बल का क्षेत्र है जो सम्पूर्ण ब्रह्माण्ड में फैला हुआ है। इस क्षेत्र के आभाव में क्वार्क और इलेक्ट्रान कण भी फ़ोटोन (प्रकाश कण) की तरह द्रव्यमान रहित होते। और खुले अंतरिक्ष में प्रकाश की गति से गतिशील होते। इस प्रकार क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत अनन्ता का प्रभाव लाता। और जिसमें सममितता का आभाव होता। जो ज्ञात तथ्यों के विपरीत की परिस्थिति होती। इंग्लर्ट और हिग्स ने सर्वप्रथम हिग्स क्षेत्र के बारे में यह बतलाया कि यह क्षेत्र पूर्व में ज्ञात परमाणु के मानक नमूने के प्रति हमारी सोच में बदलाव किये बिना सममितता की चर्चा का अंत करता है। यानि कि परमाणु में हिग्स क्षेत्र के प्रभाव से सममितता के होने या न होने का कोई अर्थ नहीं बचता। हिग्स (बल) क्षेत्र अन्य क्षेत्रों से अलग प्रकार का है। इस क्षेत्र में ऊर्जा की कमी का कोई प्रभाव नहीं पड़ता। जबकि अन्य क्षेत्रों में ऊर्जा की कमी से क्षेत्र की तीव्रता शून्य भी हो सकती है। किसी कण का द्रव्यमान (संहति) हिग्स क्षेत्र से अन्तः क्रिया के समानुपाती होता है। इसलिए इलेक्ट्रान कण (9.10938291(40)×10-31 कि.ग्रा.) सर्वाधिक द्रव्यमान ग्रहण कर परमाणु और अणुओं के निर्माण में सर्वाधिक भूमिका निभाते हैं। आइंस्टीन के विशेष सापेक्षता के दिक्-काल तथा पदार्थ और ऊर्जा संरक्षण के नियम के लिए सममितता के अस्तित्व का होना जरुरी है। इसलिए नोबेल पुरुस्कृत कार्यविधि सममितता के अस्तित्व को इस प्रकार स्वीकारती है कि वह कभी प्रगट न हो ! सृष्टि की उत्पत्ति के वक्त सृष्टि सममित थी। महाविस्फोट के समय सभी कण द्रव्यमान रहित और सभी बल केंद्रित थे। यह मूल स्थिति कुछ समय तक रह सकी। कुछ कारण वश महाविस्फोट के 10-11 सेकंड बाद सममितता ओझल हो गई। हिग्स क्षेत्र ने अपने स्वाभाविक संतुलन को खो दिया। और यह आज भी शोध का विषय है कि यह कैसे हुआ ? सममितता तो आज भी कायम है मगर वह केंद्र पर नहीं ठहरती। वैज्ञानिकों का अनुमान है कि हिग्स क्षेत्र ने अपनी सममितता को तोड़कर शून्य में किसी स्थिर ऊर्जा स्तर को पा लिया था।

1954 में यूरोपीय परमाणु अनुसंधान परिषद (सर्न) द्वारा लार्ज हेड्रोन कोलाइडर के रूप में विश्व की विशालतम मशीन की स्थापना की गई। यह मशीन दो संसूचकों (एटलस और सीएमएस) से निर्मित है। जिसके अवलोकन के लिए लगभग 3000 वैज्ञानिक कार्यरत हैं। इस 27 कि. मी. माप के वृत्ताकार त्वरित्र में परमाणुवीय कणों (प्रोटोनों की धाराएँ) को प्रत्येक 10 घंटे के अंतराल में दोनों सिरों से विपरीत दिशाओं में दौड़ाकर टकराने के लिए प्रेरित किया जाता है। समान मात्रा और समान आवेश (धनात्मक) के प्रोटानों को अपने मन माफिक उपयोग में लाना मुश्किल होता है। इस प्रयोग का उद्देश मात्र टक्कर से निर्मित टुकङों का अध्ययन करना नहीं है। इस विवित्र टक्कर में नए प्रकार के कण भी उत्पन्न होते हैं। क्योंकि ऊर्जा का एक हिस्सा द्रव्यमान में परिवर्तित होता है। जब उच्च ऊर्जा के ग्लूकोन आपस में टकराते हैं तो एक हिग्स बोसोन कण उत्पन्न होता है। 125 गीगा वोल्ट पर एक हिग्स कण बनता है। हिग्स बोसोन कण प्रोटॉन की तुलना में 100 गुना अधिक द्रव्यमान रखता है। इसी कारण हिग्स बोसोन कण को उत्पन्न करना कठिन कार्य है।

लार्ज हैड्रान कोलाइडर (महाप्रयोग) के उद्देश :

  1. 8 टेराइलेक्ट्रोवोल्ट पैमाने की सीमा तक भौतिकी खोजना।
  2. हिग्स बोसॉन कण का अध्ययन करना।
  3. परमाणु के मानक प्रतिमान (मॉडल) में अतिसममिति और अधिविमा से सम्बन्धित भौतिकी को खोजना।
  4. भारी आयन के संघट्ट से सम्बंधित सभी पहलुओं का अध्ययन करना।
फ़ोटो में : एटलस संसूचक में चार म्युऑंस (लाल) चिन्हों द्वारा यह सम्भावना जताई गई है कि यह रचित अल्पकालिक हिग्स-बोसोन कण का क्षय है।
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फ़ोटो में : सीएमएस संसूचक में दो हरे चिन्हों द्वारा यह सम्भावना जताई गई है कि हिग्स-बोसोन कण की रचना और उसका क्षय दो फोटॉनों के रूप में होता है।

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भले ही हिग्स-बोसोन कण ब्रह्माण्ड की पहेली का अंतिम उत्तर न हो। परन्तु उसकी खोज ने परमाणु के मानक नमूने की पहेली को सुलझा दिया है। आइंस्टीन के द्रव्य-ऊर्जा तुल्यता के समीकरण के अनुरूप हमने व्यापक स्तर पर पदार्थ को ऊर्जा में तथा ऊर्जा को पदार्थ में परिवर्तित होते देखा है। परन्तु इस बार वैज्ञानिकों का प्रयास “निम्न स्तर की ऊर्जा का पदार्थ में परिवर्तित” होने की घटना का अवलोकन करना है। जिससे कि समय, अंतराल, पदार्थ और ऊर्जा की छोटी से छोटी इकाई को और अधिक स्पष्टता के साथ समझा जा सके। इसी तरह कार्य करते हुए सम्भव है कि किसी दिन वैज्ञानिक लार्ज हेड्रॉन कोलाइडर में कणों का पीछा करते करते ऐसा कण बना बैठेंगे जो अदृश्य पदार्थ का हिस्सा होगा !

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