భౌతిక శాస్త్రంలో అతికీలకమైన ఆవిష్కరణ

జెనీవా: స్విట్జర్లాండ్, ఫ్రాన్స్ సరిహద్దుల్లోని యూరోపియన్ ఆర్గనైజేషన్ ఫర్ న్యూక్లియర్ రీసెర్చ్ (సీఈఆర్‌ఎన్) బుధవారం కిటకిటలాడిపోయింది. ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఉన్న భౌతిక శాస్త్ర మహామహులందరూ ఒక్కచోట చేరారు. యాభై ఏళ్లుగా శాస్త్రవేత్తలను ఊరిస్తూ, ఉడికిస్తూ వచ్చిన ‘దైవ’కణం ఆచూకీని నిర్ధారించామని సీఈఆర్‌ఎన్ డెరైక్టర్ జనరల్ రాల్ఫ్ హ్యూర్ ప్రకటించిన వెంటనే ఆ హాలు చప్పట్లతో మారుమోగిపోయింది. ‘‘హిగ్స్ బోసాన్ లక్షణాలున్న కణం ఉనికి స్పష్టమైన నేపథ్యంలో భౌతికశాస్త్రంలో కొత్త అధ్యాయం మొదలైంది. విశ్వ రహస్యాలను ఛేదించడంలో ఈ ఆవిష్కరణ ఎంతో ఉపయోగపడుతుంది’’ అని ఆయన ప్రకటించారు.

లార్జ్ హాడ్రాన్ కొలైడర్ (ఎల్‌హెచ్‌సీ) పేరుతో సీఈఆర్‌ఎన్ కొన్నేళ్లుగా దైవకణం కోసం ఉనికిని నిర్ధారించేందుకు ప్రయత్నిస్తున్న సంగతి తెలిసిందే. ఎల్‌హెచ్‌సీలోని అట్లాస్ విభాగం శాస్త్రవేత్తలు కూడా తాము ఒక కొత్త కణాన్ని కనుక్కున్నామని, హిగ్స్ తదితరులు ప్రతిపాదించినట్లుగా దీని ద్రవ్యరాశి దాదాపు 126 గిగా ఎలక్ట్రాన్ వోల్టుల వరకూ ఉంటుందని ప్రకటించారు. తమ ప్రయోగ ఫలితాలను పూర్తిచేసేందుకు మరికొంత సమయం పడుతుందని అట్లాస్ ప్రతినిధి ఫబియోలా గియానోట్టీ తెలిపారు.

హిగ్స్ హర్షాతిరేకం: దైవకణం ఉనికి తన జీవితకాలంలో నిర్ధారణ అవుతుందని ఊహించలేదని బ్రిటిష్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త పీటర్‌హిగ్స్ ప్రకటించారు. బుధవారం సీఈఆర్‌ఎన్ సమావేశానికి హాజరైన ఆయన శాస్త్రవేత్తలు ప్రయోగ ఫలితాలు వివరిస్తూండగా కొంత ఉద్వేగానికి లోనయ్యారు. ఆనందంతో ఉబికి వచ్చిన కన్నీళ్లను తుడుచుకుంటూ ‘‘జీవశాస్త్రంలో డీఎన్‌ఏ ఆవిష్కరణ ఎంత ముఖ్యమైందో భౌతికశాస్త్రంలో ఈ దైవ కణం ఆవిష్కరణ అంతే ముఖ్యమైందని’’ హిగ్స్ పేర్కొన్నారు. దైవ కణం ఉనికిని తెలుసుకోవడం వల్ల ప్రపంచానికి ఇప్పటికప్పుడు వచ్చే ప్రయోజనాలేవీ ఉండకపోవచ్చు. అయితే హిగ్స్ బోసాన్ కణం ధర్మాలను మరింత క్షుణ్ణంగా అర్థం చేసుకోగలిగితే భవిష్యత్తులో అనేక ప్రయోజనాలు ఉంటాయని శాస్త్రవేత్తలు అంచనా వేస్తున్నారు. 

అత్యంత ఖరీదైన ప్రయోగం: ఈ మహా ప్రయోగం మనిషి చేపట్టిన అత్యంత ఖరీదైన ప్రయోగమనడంలో ఎలాంటి అతిశయోక్తి లేదు. అంతేకాదు న్యూటన్ గురుత్వాకర్షణ సిద్ధాంతానికి, ఐన్‌స్టీన్ సాపేక్ష సిద్ధాంతానికి స్విట్జర్లాండ్, ఫ్రాన్స్ సరిహద్దులో భూమికి సుమారు 300 అడుగుల లోతులో ఎల్‌హెచ్‌సీని ఏర్పాటు చేసేందుకు దాదాపు మూడు వందల కోట్ల యూరోలు (రూ.21 వేల కోట్లు) ఖర్చయింది. ప్రపంచంలోనే అత్యంత శక్తిమంతమైన అయస్కాంతాలు, శీతలీకరణ యంత్రాలను ఉపయోగించారు. ఇందులో ప్రోటాన్లను ఢీకొట్టించేందుకు 27 కి.మీ. పొడవైన వర్తులాకార గొట్టాన్ని నిర్మించారు. 

ఏమిటీ కణం?

విశ్వంలోని పదార్థం మొత్తం అణువులతో నిర్మితమై ఉంటుందని మనకు తెలుసు. అణువుల్లో కేంద్రకం.. దాంట్లో ప్రోటాన్లు, న్యూట్రాన్లు ఉంటాయనీ మనం చదువుకున్నాం. ఈ ప్రోటాన్లు, న్యూట్రాన్లు కూడా కొన్ని ప్రాథమిక కణాలతో ఏర్పడి ఉంటాయని ప్రామాణిక నమూనా సిద్ధాంతం చెబుతుంది. ఈ విశ్వంలోని ఏ పదార్థమైనా 12 ప్రాథమిక కణాలు, నాలుగు శక్తుల ఆధారంగా ఏర్పడతాయి. ఉదాహరణకు మూడు క్వార్క్‌లు శక్తిమంతమైన గ్లూయాన్ కణాలతో కలిస్తే ఒక ప్రోటాన్ ఏర్పడుతుంది. 

లెప్టాన్లు అని పిలిచే మరో ప్రాథమిక కణం ఎలక్ట్రాన్‌గా వ్యవహారంలో ఉంది. పరమాణు స్థాయిలో ఈ కణాల మధ్య జరిగే శక్తి ఆదాన, ప్రదానాలకు సంబంధించి ప్రామాణిక నమూనా సిద్ధాంతం వాస్తవానికి దగ్గరగా ఉన్నప్పటికీ కణాలకు ద్రవ్యరాశి ఎలా లభిస్తుందన్న అంశాన్ని మాత్రం వివరించలేదు. ఈ లోపాన్ని సవరించేందుకు 1964లో పీటర్ హిగ్స్‌తోపాటు ఆరుగురు భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు ఓ ప్రతిపాదన చేశారు. దాని ప్రకారం ఈ విశ్వం మొత్తమ్మీద ఒక అదృశ్య శక్తి క్షేత్రం ఆవరించి ఉంటుంది. ఈ క్షేత్రం భిన్న ప్రాథమిక కణాలతో వేర్వేరు శక్తులతో సంబంధాలేర్పరచుకుంటుంది. ఈ శక్తి ఎంత అన్నదానిపై ఆయా కణాల ద్రవ్యరాశి ఆధారపడి ఉంటుంది.

ఆ పేరెలా వచ్చింది?
హిగ్స్ బోసాన్ కణాన్ని కొందరు దైవకణం అని పిలుస్తుండటం తెలిసిందే. లియోన్ లాడర్‌మ్యాన్ అనే భౌతిక శాస్త్రవేత్త 1993లో ‘ది గాడ్ పార్టికల్.. ఇఫ్ ది యూనివర్స్ ఈజ్ ద ఆన్సర్ వాటీజ్ ద క్వశ్చన్’ పేరుతో రాసిన పుస్తకంలో తొలిసారి ఈ పదాన్ని ఉపయోగించారు. విశ్వవ్యాప్తంగా అదృశ్యంగా ఉండే హిగ్స్ ఫీల్డ్ గురించి, అన్ని ప్రాథమిక కణాలకు అతిముఖ్యమైన ధర్మం ద్రవ్యరాశిని ఇచ్చేది కాబట్టి ఆ కణానికి ‘దైవకణం’ అన్న పేరు పెట్టారు. 

ఎలా గుర్తించారు?

హిగ్స్ బోసాన్ కణాన్ని గుర్తించేందుకు శాస్త్రవేత్తలు 50 ఏళ్లుగా చేసిన ప్రయత్నాలు ఎట్టకేలకు ఫలించాయి. అత్యంత వేగంగా కణాలను తాడనం చేయడం చేయించే పార్టికల్ యాక్సిలరేటర్ల ద్వారా విశ్వం ఆవిర్భవించిన ఒక నానో సెకను కాలం నాటి పరిస్థితులను వారు కృత్రిమంగా సృష్టించారు. దీని కోసం వారు భూగర్భంలో లార్జ్ హాడ్రన్ కొల్లాయిడర్(ఎల్‌హెచ్‌సీ)ని నిర్మించారు. ఇందులో ప్రోటాన్లను దాదాపు కాంతివేగంతో ఢీకొట్టించారు. ఫలితంగా ప్రోటాన్‌లు ముక్కలు ముక్కలైపోయి కొన్ని కొత్త కణాలు పుట్టుకొచ్చాయి. 

(ఐన్‌స్టీన్ ప్రతిపాదించిన సూత్రం ఈ = ఎంసీ2 ప్రకారం ద్రవ్యరాశిని శక్తిగా.. శక్తిని ద్రవ్యరాశిగా మార్చవచ్చు) క్షణంలో పుట్టి.. అంతేవేగంగా నాశనమైపోయే ఈ కణాలు ఎల్‌హెచ్‌సీ చుట్టూ ఏర్పాటుచేసిన అయస్కాంత, లోహపు పొరలపై తమ గుర్తులను వదిలివెళతాయి. ఈ సమాచారాన్ని విశ్లేషించడం ద్వారానే ప్రోటాన్ తాడనాల్లో హిగ్స్ బోసాన్ లక్షణాలను పోలిన కణాలు ఉన్నట్లు శాస్త్రవేత్తలు గుర్తించారు. 

బోసాన్ అంటే...

ప్రాథమిక కణాలన్నింటికీ ద్రవ్యరాశిని అందించే క్షేత్రాన్ని భౌతిక శాస్త్రవేత్త పీటర్ హిగ్స్ పేరుతో పిలుస్తారు. మరి బోసాన్ సంగతేంటి? సుప్రసిద్ధ భారతీయ భౌతిక శాస్త్రవేత్త సత్యేంద్రనాథ్ బోస్ పేరే ఈ బోసాన్. కణ భౌతికశాస్త్రంలో అతికీలకమైన ఆవిష్కరణలు చేసిన బోస్ జ్ఞాపకార్థం హిగ్స్ ఫీల్డ్‌లోని కణాలను బోసాన్లు అని పిలుస్తున్నారు. 

ద్రవ్యరాశికి అంత ప్రాముఖ్యత ఎందుకు?
ఒక వస్తువు.. అణువు, కణాలలో ఎంత పదార్థముందో చెప్పేదే ద్రవ్యరాశి. ఇదే లేకపోతే.. ఏ కణమైనా కాంతివేగంతో ప్రయాణించగలదు. సుమారు 13.7 బిలియన్ సంవత్సరాల క్రితం మహా విస్ఫోటనంతో ఈ విశ్వం ఏర్పడిన తరువాత అత్యంత సూక్ష్మ సమయంలో మొట్టమొదట ప్రాథమిక కణాలు ఏర్పడ్డాయని, ఆ తరువాత ఈ కణాలు దగ్గరకు చేరి ప్రోటాన్లు, న్యూట్రాన్లు... ఆ తరువాత గ్రహాలు నక్షత్రాలుగా ఏర్పడ్డాయని అంచనా. 

ఒకవేళ ఆ సమయంలో ప్రాథమిక కణాలకు ద్రవ్యరాశి అన్నది లేకపోతే ఈ విశ్వంలో గ్రహాలు, నక్షత్రాలు ఏర్పడే అవకాశమే లేకుండా పోతుంది. ఇవన్నీ మన కళ్లకు కనిపిస్తున్నాయి కాబట్టి.. కణాలకు ద్రవ్యరాశి ఎలా అబ్బిందన్నది ముఖ్యమవుతుంది. హిగ్స్ తదితరుల ప్రతిపాదన ప్రకారం.. హిగ్స్ ఫీల్డ్ ద్వారా ప్రాథమిక కణాలకు ద్రవ్యరాశి అలవడుతోందన్నమాట. అయితే ఇది ప్రతిపాదన మాత్రమే. సిద్ధాంతంలోని గణిత సూత్రాలను సంతృప్తిపర్చేందుకు సరిపోయేది. అయితే వాస్తవంలో ఈ క్షేత్రం ఉందా? లేదా? అన్నది తేల్చేందుకే ఈ ఎల్‌హెచ్‌సీ ప్రయోగాన్ని చేపట్టారు. 

మహా ప్రయోగంపై భారత ముద్ర!
కోల్‌కతా/జెనీవా: భౌతికశాస్త్ర రంగంలో అతి కీలకమైన ఎల్‌హెచ్‌సీ ప్రయోగంపై భారత శాస్త్రవేత్తలు స్పష్టమైన ముద్ర వేశారు. దైవ కణం ఆచూకీ తెలుసుకునేందుకు చేపట్టిన చరిత్రాత్మకమైన ఈ ఎల్‌హెచ్‌సీ ప్రయోగానికి ఒకరకంగా ప్రముఖ భారతీయ శాస్త్రవేత్త సత్యేంద్రనాథ్ బోస్‌నే ఆద్యుడిగా చెప్పుకోవచ్చు. కణ భౌతికశాస్త్రంలో ఐన్‌స్టీన్‌తో కలిసి బోస్ 1920లలో చేసిన పలు పరిశోధనలు, తర్వాత వాటిని కొనసాగిస్తూ పీటర్ హిగ్స్ చేసిన పరిశోధనలే ఈ రోజు దైవ కణ ం ఆచూకీని కనుగొనే ందుకు దోహదపడ్డాయి. అందువల్ల ఈ ప్రాజెక్టుపై భారత్ కీలక పాత్ర పోషించిందని సెర్న్ అధికార ప్రతినిధి పాలో గిబెల్లినో అభిప్రాయపడ్డారు. అయితే హిగ్స్ బోసాన్ పదంలో హిగ్స్ పేరులోని హెచ్‌ను మాత్రమే క్యాపిటల్‌గా వాడటం సమంజసంగా లేదని, దానిపై చర్చించాల్సిన అవసరమూ ఉందని భారతీయ శాస్త్రవేత్తలు భావిస్తున్నారు. 

కాగా, స్విట్జర్లాండ్-ఫ్రాన్స్ సరిహద్దులో భూగర్భంలో 70 మీటర్ల లోతున 27 కిలోమీటర్ల పొడవున నిర్మించిన ఎల్‌హెచ్‌సీలో చేసిన ప్రయోగాల్లో వందమంది వరకు భారతీయ శాస్త్రవేత్తలు పాల్గొన్నారు. వీరిలో కోల్‌కతాలోని సాహ ఇనిస్టిట్యూట్ ఆఫ్ న్యూక్లియర్ ఫిజిక్స్ (ఎస్‌ఐఎన్‌పీ), ముంబైలోని టాటా ఇనిస్టిట్యూట్ ఆఫ్ ఫండమెంటల్ రీసెర్చ్, అలహాబాద్‌లోని హరిశ్చంద్ర రీసెర్చ్ ఇనిస్టిట్యూట్, భువనేశ్వర్‌లోని ఇనిస్టిట్యూట్ ఆఫ్ ఫిజిక్స్‌కు చెందిన శాస్త్రవేత్తలు ఉన్నారు. ఎల్‌హెచ్‌సీ ప్రయోగాల్లో రెండు బృందాలు పాల్గొనగా, వాటిలో ఒకటైన సీఎంఎస్ ప్రయోగాల బృందంలో భారతీయ పరిశోధకులు ముఖ్య పాత్ర పోషించారు. 

నిరీక్షణ ఫలించింది: ప్రవీణ్‌కుమార్
హైదరాబాద్, న్యూస్‌లైన్: ‘‘భౌతికశాస్త్రంలో అత్యంత కీలకమైన ప్రయోగంలో నేనూ ఒక భాగమైనందుకు ఎంతో ఆనందంగా ఉంది. ప్రయోగం ఫలితాలేమిటన్నది శాస్త్రవేత్తలకు ముందుగానే తెలిసినప్పటికీ ఈ రోజు కోసం ఎంతో ఉద్విగ్నతతో ఎదురు చూశాం.’’ ఇదీ ‘దైవకణం’ ఉనికిని నిర్ధారించేందుకు సీఈఆర్‌ఎన్‌లో జరిగిన ప్రయోగాల్లో పాలుపంచుకున్న మన తెలుగు శాస్త్రవేత్త ఎస్.ప్రవీణ్‌కుమార్ అభిప్రాయం. పశ్చిమగోదావరి జిల్లా ఏలూరుకు చెందిన ప్రవీణ్‌కుమార్ ఎల్‌హెచ్‌సీలోని సిలికాన్ స్ట్రిప్ మాడ్యూల్ తయారీలో కీలకపాత్ర పోషించారు. దైవకణం ఉనికి నిర్ధారణ అయిన సందర్భంగా ‘న్యూస్‌లైన్’ ఆయన్ను పలకరించింది. ప్రవీణ్‌కుమార్ మాట్లాడుతూ శాస్త్రవేత్తగా తనకు ఎంతో సంతృప్తినిచ్చిన అనుభవం ఇదని అన్నారు. 

హిగ్స్ బోసాన్ కణం ఉంటుందా? ఉండదా? ఉంటే ఏమవుతుంది? లేకుంటే ఏంటి పరిస్థితి అని ఏళ్లపాటు చర్చోపచర్చలు జరిగాయని, ఇప్పుడు దాని ఉనికి నిర్ధారణ అయిన నేపథ్యంలో భౌతికశాస్త్రంలో అనేక మార్పులకు అవకాశమేర్పడిందని తెలిపారు. అవసరమైతే ఇప్పటివరకూ క్వాంటమ్ మెకానిక్స్‌కు ఆధారభూతంగా ఉన్న ప్రామాణిక నమూనా సిద్ధాంతానికీ మెరుగులు దిద్దవచ్చునని అన్నారు. ఈ ప్రయోగం వల్ల మనకు ఇప్పుడు కాకపోయినా భవిష్యత్తులో ఎన్నో ఉపయోగాలు ఉంటాయనడంలో సందేహం లేదని స్పష్టం చేశారు. శాస్త్రవేత్తలందరికీ ఆయన అభినందనలు తెలిపారు.