विज्ञानमा ईश्वर कण !

'ईश्वर कण'का बारेमा फैलाइएको भ्रमका कारण आममानिसहरूमा डर र त्रासले रूवाबासी चलेको थियो । यो कण पत्ता लागेपछि वैज्ञानिकहरू पनि रोए । तर, वैज्ञानिकहरूको यो रुवाइको कारण भय र त्रास थिएन । उनीहरूको रुवाइ खुसी र सन्तुष्टिको थियो ।

सन् २००८ को सेप्टेम्बर महिना ।

फ्रान्स र स्विजरल्यान्डको सिमानामा निर्माण गरिएको आणविक अनुसन्धानका लागि युरोपेली संघ/सर्न (European Organization for Nuclear Research, CERN) मा वैज्ञानिकहरू ब्रम्हाण्ड उत्पत्तिको रहस्यको खोजीका लागि अनुसन्धान गर्दै थिए । यता केही व्यक्तिहरूको तर्कहीन भनाइका आधारमा विश्वका प्रभावशाली मिडियाहरूले भने 'वैज्ञानिकहरूले गर्न लागेको उक्त अनुसन्धानले संसार ध्वस्त हुने' जस्ता बेतुकका समाचारहरू प्रसारण तथा प्रकाशन गर्ने काम गरेका थिए । परमाणुभित्र हुने प्रोटोन नामक कणलाई ठूलो मात्राको ऊर्जासहित एकआपसमा ठोक्काई अनुसन्धान गरिने सर्नको 'लार्ज ह्याडून कोलाइडर' (एलएचसी) नामक विशाल उपकरणमा वैज्ञानिकहरूले गर्ने विशेष अनुसन्धानले ससाना 'ब्ल्याक होल'हरूको निर्माण हुने र ती ब्ल्याक होलहरूले संसारलाई ध्वस्त पार्ने समाचार मिडियाहरूले फुक्दै थिए ।

बेलायतको चर्चित पत्रिका 'डेली मेल'ले एलएचसी परियोजनाका प्रमुख लिन इभान्सलाई लक्ष्यित गर्दै 'यी हुन् इभान्स, जसले बुधवार संसार ध्वस्त पार्नेछन्' भन्ने शीर्षकमा एक लेख प्रकाशित गरेको थियो । जोनथन पिटरले लेखेको उक्त लेख वेल्स खानी मजदुरका छोरा इभान्स बाल्यावस्थादेखि नै विभिन्न सामानहरू चलाएर बिगार्न माहिर रहेको कथन उल्लेखबाट सुरू गरिएको थियो । कसैकसैले त 'युरोपियन कोर्ट अफ ह्युमन राइट' जस्तो मानवअधिकारको सरोकार राख्ने अदालतमा गएर एलएचसीले मानिसहरूको जिउन पाउने अधिकार हनन् गरेको भनेर मुद्दा दर्तासम्म गराए । यसले आममानिसमा एक प्रकारको त्रास फैलायो । भारतीय संचारमाध्यमहरूले पनि यसलाई ठूलै महत्व दिई प्रसारण, प्रकाशन गरे जसको असर नेपालमा पनि परेको थियो । कतैकतै त रूवाबासीसम्म पनि चलेका समाचारहरू आए । तर, संचारमाध्यमहरूले जतिसुकै फुके पनि त्यस्तो हुन सक्ने केही स्थिति थिएन र भएन पनि । वैज्ञानिकहरूले अनुसन्धान गरे र अनुसन्धानबाट प्राप्त विवरण बाहिर ल्याए । अनुसन्धानपूर्व आममानिसहरूमा रूवाबासी चलेजस्तो नतिजा आएपछि वैज्ञानिकहरू पनि रोएका थिए । तर, वैज्ञानिकहरूको त्यो रुवाइको कारण भय र त्रास थिएन । उनीहरूको रुवाइ खुसी र सन्तुष्टिको रुवाइ थियो ।

सन् २००८ जुलाई ४ गते एलएचसीको 'एटलस' र 'सिएमएस' नामक दुई डिटेक्टर ( कण पत्ता लगाउने वैज्ञानिक उपकरण) मा अनुसन्धानरत टोलीहरूले आफूले गरेका अनुसन्धानहरूबाट प्राप्त गरेको नतिजा प्रस्तुत गरेका थिए । यी दुई टोलीहरुबाट एकअर्कासँग नितान्त पृथक् रही गरिएका अनुसन्धानहरूमा दशकौंदेखि वैज्ञानिकहरूले 'खोज्दै' आएको हिग्स बोजोन कणको जस्तै गुण भएको कण पत्ता लागेको बताइयो । हिग्स बोजोनलाई कहिलेकाहीं 'ईश्वर कण' पनि भन्ने गरियो ।

हिग्स बोजोनको नाम ईश्वर कण कसरी रहन गयो भन्ने कुराको एउटा रमाइलो कथा छ । एक भौतिकशास्त्री लियोन लेडरम्यानले हिग्स बोजोनका बारेमा एक किताब लेखेका थिए । हिग्स बोजोन पत्ता लगाउन भौतिकशास्त्रीहरूलाई यति गाह्रो भइरहेको थियो कि लेडरम्यानले रिसमा आफ्नो पुस्तकको नाम 'गड्डेम पार्टिकल' (Goddamn Particle) अर्थात् 'धिक्कार कण' राख्न चाहेका थिए । तर, पछि त्यसलाई छोट्याएर उनले 'गड पार्टिकल' मात्र राखे, जसको नेपाली अनुवाद 'ईश्वर कण' हुन आउँछ । हिग्स बोजोनलाई ईश्वर कण नाम दिइएकोमा केही वैज्ञानिकहरू अप्ठ्यारो मान्छन् तर साधारण मानिसहरूलाई यसबारे बुझाउनुपर्दा भने 'ईश्वर कण' नै बढी प्रयोग गरिन्छ ।

के हो त यो ईश्वर कण ? किन वैज्ञानिकहरू यो सूक्ष्म कणको खोजीमा दशकौंदेखि लागिरहे ? आउनुहोस्, यसबारे केही चर्चा गरौं ।

के हो ईश्वर कण ?

भौतिकशास्त्रको अहिलेसम्मकै सबैभन्दा सफल सिद्धान्तका रूपमा मानिने 'स्टान्डर्ड मोडल' अनुसार हिग्स बोजोन चाहिँ पदार्थको यस्तो आधारभूत कण हो, जसको अस्तित्वबिना अन्य कुनै कण र वस्तुको पिण्ड हुँदैन । स्टान्डर्ड मोडलका अनुसार ब्रम्हाण्डको सम्पूर्ण पदार्थ बाह्रवटा आधारभूत कणहरूबाट निर्माण भएको हुन्छ र ती कणहरूलाई नियन्त्रण गर्ने चार प्रकारका बलहरू हुन्छन् ।

वैज्ञानिकहरूका अनुसार कुनै दुई कणबीच अन्य कुनै कंणको विनिमय (आदानप्रदान) हुँदा प्रतिफलस्वरूप बलको उत्पादन हुन्छ । यसरी विनिमय हुने कणलाई 'फोर्स क्यारियर' अथवा 'बल वाहक' कण भनिन्छ ।

त्यस सिद्धान्तअनुसार पदार्थका बाह्रवटा आधारभूत कणहरू दुई भागमा विभाजित छन् । एकलाई क्वार्क भनिन्छ भने अर्कोलाई लेप्टोन । क्वार्क र लेप्टोनहरू पनि तिनीहरूको स्थिरताको आधारमा प्रथम पिँढी, दोस्रो पिँढी र तेस्रो पिँढीमा विभाजित छन् । क्वार्क र लेप्टोनलाई नियन्त्रण गर्ने चार बलहरू विद्युत् चुम्बकीय बल, शक्तिशाली बल, कमजोर बल र गुरूत्व बल हुन्। वैज्ञानिकहरूका अनुसार कुनै दुई कणबीच अन्य कुनै कंणको विनिमय (आदानप्रदान) हुँदा प्रतिफलस्वरूपं बलको उत्पादन हुन्छ । यसरी विनिमय हुने कणलाई 'फोर्स क्यारियर' अथवा 'बल वाहक' कण भनिन्छ । बल वाहक कणहरूलाई 'बोजोन कणहरू'मा वर्गीकृत गरिएको छ । यी बोजोन कणहरूको कारण नै बलको अस्तित्व रहेको हो । शक्तिशाली बल 'ग्लुअन' नामक कणका कारण, विद्युत् चुम्बकीय बल 'फोटोन' नामक कणका कारण र कमजोर बल 'डब्ल्यु र जेड बोजोन' नामक कणका कारण अस्तित्वमा रहेका हुन्छन् । अहिलेसम्म पत्ता नलागिसकेको भए तापनि वैज्ञानिकहरूका अनुसार 'ग्राभिटोन' नामक कण गुरुत्व बलका लागि जिम्मेवार छ ।

	क्वार्क		लेप्टोन
पहिलो पिंढी	अप क्वार्क	डाउन क्वार्क	इलेक्ट्रोन न्यूट्रिनो	इलेक्ट्रोन
दोस्रो पिँढी	चार्म क्वार्क	स्ट्रेन्ज क्वार्क	म्युअन न्युट्रिनो	म्युअन
तेस्रो पिंढी	टप क्वार्क	बटम क्वार्क	टाओ न्युट्रिनो	टाओ

वैज्ञानिकहरूका अनुसार हिग्स बोजोन अर्थात् ईश्वर कण पनि वोजोन कणहरूमध्ये एक हो । ईश्वर कण भने कुनै पनि कणमा हुने पिण्डको लागि जिम्मेवार हुन्छ । ईश्वर कण पत्ता लागेको खण्डमा कण भौतिकशास्त्रमा स्टान्डर्ड मोडलको अध्यायः समाप्त हुन्छ । स्टान्डर्ड मोडलले ब्रम्हाण्डमा अस्तित्वमा रहेका चार बलहरूमध्ये तीन बलका बारेमा विस्तृत व्याख्या गर्ने भए तापनि कुनै पनि कणमा पिण्ड कसरी उत्पन्न हुन्छ भन्ने कुराको केही व्याख्या गर्दैन । (गुरूत्व बलको अध्ययन स्टान्डर्ड मोडल सिद्धान्तको क्षेत्र होइन ।) त्यसैले हिग्स मेकानिजम् र हिग्स बोजोनको पुष्टिले स्टान्डर्ड मोडल पूर्ण हुने वैज्ञानिकहरू बताउँछन् ।

कुनै चुम्बकको वरिपरि चुम्बकीय क्षेत्र भएजस्तै हिग्स बोजोनहरूको वरिपरि पनि एक प्रकारको क्षेत्र हुन्छ जसलाई 'हिग्स क्षेत्र' भनिन्छ। यही हिग्स क्षेत्रको प्रभावका कारण कुनै पनि वस्तुमा पिण्ड हुन्छ । हिग्स क्षेत्र ब्रम्हाण्डमा जताततै समान रूपले फैलिएको हुन्छ । त्यसैले कुनै पनि वस्तु ब्रम्हाण्डको जुनसुकै कुनामा गए पनि यदि गति स्थिर रहने हो भने त्यसको पिण्ड यथास्थितिमा रहन्छ । (गति स्थिर नरही घटवढ हुने स्थितिमा भने आइस्टाइनको विशेष सापेक्षतावादको सिद्धान्तको आधारमा त्यस वस्तुको पिण्डमा हेरफेर हुन्छ ।) हिग्स क्षेत्रले वस्तुमा
कतिको प्रभाव पार्छ भन्ने कुराको आधारमा त्यस वस्तुको पिण्ड  निर्धारण भएको हुन्छ ।

कुनै चुम्बकको वरिपरि चुम्बकीय क्षेत्र भएजस्तै हिग्स बोजोनहरूको वरिपरि पनि एक प्रकारको क्षेत्र हुन्छ जसलाई 'हिग्स क्षेत्र' भनिन्छ। यही हिग्स क्षेत्रको प्रभावका कारण कुनै पनि वस्तुमा पिण्ड हुन्छ ।

हिग्स क्षेत्रको कारण वस्तुमा पिण्ड हुन्छ भन्ने सिद्धान्तलाई हिग्स मेकानिजम् भनिन्छ। यो सिद्धान्त सर्वप्रथम सन् १९६२ मा अमेरिकी भौतिकशास्त्री तथा नोबेल पुरस्कार विजेता फिलिप वारेन एन्डर्सनले प्रस्ताव गरेका थिए। सन् १९६४ मा यो सिद्धान्तको सापेक्षतावादको सिद्धान्तको आधारमा व्याख्या गर्ने काम भने अन्य विभिन्न वैज्ञानिकहरूका तीन समूहले स्वतन्त्र रूपमा गरे । ती तीन समूहहरू हुन् रोबर्ट ब्राउट र फ्रान्कोइस एङ्गलर्ट, जेराल्ड गुराल्निक, सी. आर. हेगन र टम किबल तथा पिटर हिग्स । तीन समूहमध्ये पिटर हिग्स्ले मात्रै आफ्नो सिद्धान्तमा हिग्स क्षेत्रको उत्पत्ति हिग्स कणका कारण हुने उल्लेख गरेका थिए । त्यसैकारण उक्त कणको नाम पनि पिटर हिग्सकै नाममा र सिद्धान्तको नाम पनि पिटर हिग्सकै नाममा क्रमशः हिग्स कण र हिग्स मेकानिजम राखियो ।

हिग्स मेकानिजमको आधारमा वस्तुमा कसरी पिण्डको उत्पत्ति हुन्छ भन्ने कुराको सरल व्याख्याको लागि सन् १९९३ मा युनिभर्सटी कलेज लन्डनका भौतिकशास्त्री डेभिड मिलरले दिएको उदाहरण सबैभन्दा चर्चित छ । अन्तरिक्षको कुनै पनि भागलाई तपाईं कुनै कक्टेल पार्टीको रूपमा कल्पना गर्नुहोस् । त्यस कक्टेल पार्टीका सहभागीहरू हिग्स बोजोनहरू हुन् र ती हिग्स बोजोनहरूको वरिपरि हिग्स क्षेत्र छ। यदि कुनै अपरिचित व्यक्ति त्यस पार्टी भइरहेको कोठाभित्र छिर्न खोज्छ भने ऊ सजिलै छिर्न सक्छ र सजिलै यताउता गर्न सक्छ किनभने उसलाई त्यस पार्टीमा सहभागी धेरैजसो व्यक्तिहरूले चिनेका हुँदैनन्। यो अवस्थालाई हिग्स क्षेत्रले पिण्ड कम भएको कुनै वस्तुमा पार्ने प्रभावसँग तुलना गर्न सकिन्छ । त्यस अपरिचित व्यक्तिलाई पिण्ड कम भएको वस्तुसँग तुलना गर्न सकिन्छ । तर, त्यस पार्टीमा कुनै ठूलो पपस्टार, मानौं जस्टिन बिबर उपस्थित भएको खण्डमा (त्यस पार्टीका सहभागीहरूले जस्टिन बिबरलाई राम्रोसँग चिन्ने भएको हुनाले) उनलाई पार्टीमा छिर्न र यताउता गर्न गाह्रो हुन्छ किनभने पार्टीका सहभागीहरू उनको वरिपरि झुम्मिन पुग्छन् । यो स्थितिलाई हिग्स क्षेत्रले बढी पिण्ड भएको वस्तुमा पार्ने प्रभावसँग तुलना गर्न सकिन्छ र जस्टिन बिबरलाई पिण्ड बढी भएको उक्त वस्तुसँग तुलना गर्न सकिन्छ ।

हिग्स मेकानिजम् को सिद्धान्तअनुसार हिग्स कणलाई पनि यही सिद्धान्तको आधारमा पिण्ड प्राप्त हुन्छ। हिग्स कण आफै हिग्स क्षेत्रमा हुने भएकोले उक्त क्षेत्रले हिग्स कणमा प्रभाव पार्दा हिग्स कणले आफ्नो पिण्ड प्राप्त गर्छ । रोचक त के छ भने वैज्ञानिकहरूको अध्ययन-अनुसन्धानले के देखाएको छ भने अन्य कणलाई पिण्ड प्रदान गर्ने हिग्स कणको नै सबैभन्दा बढी पिण्ड हुन्छ ।

पिण्ड के हो ? हामीमध्ये धेरैलाई पिण्ड र भारबीचको भिन्नतामा भ्रम रहन सक्छ । हामीले पसलमा चामल वा अन्य जोखेर दिइने सामान किन्न जाँदा यति किलो उति किलो दिनुस् भन्छौं र त्यसलाई हामी तौल भन्छौ । यसले हामीलाई हामी सामान तौलमा किन्छौं भन्ने भ्रम दिएको हुन सक्छ । तर, वास्तविकता के हो भने ग्राम वा किलोग्राम भनेको तौल नभई वस्तुको पिण्डको एकाई हो र हामी वस्तु तौलमा नभई पिण्डमा किनिरहेका हुन्छौं । सामान्य व्यवहारमा पिण्ड र तौलमा कुनै भिन्नता नहुने भएकोले हामी तौललाई पिण्डको पर्यायको रूपमा बुझिरहेका हुन्छौं । वास्तविकता भने अर्कै छ । कुनै पनि वस्तुको पिण्ड भनेको उक्त वस्तुमा रहेको पदार्थको मापन हो । तर, त्यसको भार अथवा तौल भनेको त्यस वस्तुमाथि गुरूत्वाकर्षण शक्तिले पार्ने प्रभावको मापन हो । त्यसैले कुनै वस्तुको भार वा तौल कति हुने हो भन्ने कुरा त्यो वस्तुमाथि लागेको गुरूत्वाकर्षण शक्ति कति छ भन्ने कुरामा निर्भर हुन्छ । उदाहरणको लागि पृथ्वीको गुरूत्वाकर्षण शक्ति चन्द्रमाकोभन्दा बढी हुने भएकोले कुनै पनि वस्तुको तौल चन्द्रमामा भन्दा पृथ्वीमा बढी हुन्छ । त्यसैगरी सो वस्तुको तौल सूर्यमा पृथ्वीमा भन्दा बढी हुन्छ। तर पिण्ड भनेको उक्त वस्तुमा निहित पदार्थको मापन भएको कारण त्यसको गतिमा परिवर्तन नल्याइएसम्म त्यसलाई ब्रम्हाण्डको जुन कुनामा लगिए पनि पिण्ड उही रहन्छ। (त्यसको गतिमा परिवर्तन ल्याइएको खण्डमा भने आइन्स्टाइनको विशेष सापेक्षतावादको सिद्धान्तअनुसार त्यसको पिण्ड पनि परिवर्तन हुन्छ।) कुनै पनि कणका गुणहरूको बारेमा अध्ययन गरिँदा त्यसको तौल होइन, पिण्डको अध्ययन गरिन्छ । तौल त पिण्डमाथि गुरूत्वाकर्षण शक्तिको प्रभाव हुँदा मात्र पैदा हुन्छ । तौल वस्तु आफैँमा निहीत गुण होइन । •

हिग्स कण कसरी पत्ता लगाइन्छ ?

हिग्स कण पत्ता लगाउनका लागि एक विशेष प्रकारको उपकरणको प्रयोग गरिन्छ, जसलाई वैज्ञानिक भाषामा 'पार्टिकल एक्सेलरेटर' भनिन्छ । ती उपकरणहरूमा दुईवटा कणहरूलाई अत्यधिक ऊर्जा प्रदान गरी एकआपसमा ठोक्काइन्छ र त्यस टकरावबाट उत्पन्न हुने कणहरूको अध्ययन गरी अनुसन्धान गरिन्छ। संयुक्त राज्य अमेरिकाको इलिनोइस राज्यको बाटाभियामा अवस्थित प्रयोगशाला फर्मी ल्याबमा रहेको टेभाटून नामक यन्त्र दोस्रो ठूलो पार्टिकल एक्सेलरेटर हो भने सर्नमा रहेको लार्ज ट्र्याड्रन कोलाइडर सबैभन्दा ठूलो । लार्ज ह्याडून कोलाइडर फ्रान्स र स्विजरल्यान्डको सिमानामा जमिनमुनि २७ किमी लामो सुरूङ खनेर निर्माण गरिएको पार्टिकल एक्सेलरेटर हो। यसलाई सन् १९९८ देखि २००८ भित्र सर्नले निर्माण गरेको थियो । लार्ज ह्याड्रन कोलाइडरभन्दा पहिला सोही स्थानमा सर्नले नै लार्ज इलेक्ट्रोन प्रोटोन कोलाइडर नामक पार्टिकल एक्सेलरेटर निर्माण गरेको थियो। यस पार्टिकल एस्केलरेटरमा इलेक्ट्रोन र प्रोटोन कणहरूलाई ठोक्काई अनुसन्धान गरिने हुँदा यसको नाम लार्ज इलेक्ट्रोन प्रोटोन कोलाइडर (एलईपी) राखिएको हो । एलईपीलाई सन् २००० सम्म संचालन गरिंदाको समयसम्ममा यसबाट गरिएका अनुसन्धानहरूबाट डब्ल्यु बोजोन र जेड बोजोन नामक दुई बोजोन कणहरूको पिण्ड पत्ता लागेको थियो । डब्ल्यु र जेड बोजोनको पिण्ड पत्ता लागेबाट वैज्ञानिक जगतमा स्टान्डर्ड मोडल सिद्धान्तको विश्वसनियतामा बलियो आधार मिलेको थियो ।

हिग्सको आयु एक सेकेन्डको एक अर्व खर्व भागको एक भाग मात्र हुन्छ । तर, आफ्नो आयु सकिएपछि कुन कणमा परिवर्तन हुन्छ भन्ने कुराको अध्ययनबाट हिग्सको  अध्ययन गर्न सकिन्छ ।

सन् २००० मा एलईपीलाई बन्द गरिएपछि सन् २००८ मा सोही स्थानमा सर्नले एलएचसी संचालनमा ल्यायो। एलएचसीमा दुईवटा प्रोटोनहरूलाई अत्यधिक ऊर्जा प्रदान गरी प्रकाशको गतिको ९९.९९ प्रतिशत बराबरको गतिमा एकआपसमा ठोक्काइन्छ । वैज्ञानिकहरूका अनुसार यदि ब्रम्हाण्डमा हिग्सको  अस्तित्व छ भने यसरी प्रोटोनहरू एकआपसमा ठोक्काइँदा विभिन्न प्रक्रियाले हिग्स कणको निर्माण हुन्छ । यी प्रक्रियाहरूमध्ये सबैभन्दा बढी चल्ने प्रक्रिया भनेको दुईवटा ग्लुअनको निर्माण हो । दुईवटा प्रोटोनहरू ठोक्काइँदा दुईवटा ग्लुअनहरूको निर्माण भई ती दुईवटा ग्लुअनहरूको फ्युजनबाट हिग्सको निर्माण हुन्छ । तर, आयु अत्यन्तै कम हुने हुँदा हिग्सलाई हामीले सायद कहिले पनि प्रत्यक्ष रूपमा पत्ता लगाउन सक्दैनौं । हिग्सको आयु एक सेकेन्डको एक अर्व खर्व भागको एक भाग मात्र हुन्छ । तर, आफ्नो आयु सकिएपछि कुन कणमा परिवर्तन हुन्छ भन्ने कुराको अध्ययनबाट हिग्सको  अध्ययन गर्न सकिन्छ । स्टान्डर्ड मोडलका अनुसार हिग्स खिइएर बन्ने अन्य कणहरू निश्चित हुन्छन् । हिग्स कण खिइएर दुईवटा फोटोनहरू, वा दुईवटा टाओ लेप्टोनहरू ( लेप्टोन कणका ६ विभिन्न प्रकारहरूमध्येको एक), वा दुईवटा डब्ल्यु बोजोनहरू वा दुईवटा जेड बोजोनहरूमा परिणत हुन्छ । तर, हिग्स कण खिइएर अन्य कणहरूमा परिणत हुने यो प्रक्रियाको अध्ययन गर्न पनि त्यति सजिलो भने छैन । हिग्स बोजोन खिइएर बन्ने कणहरू सोही प्रयोगमा अन्य थुप्रै किसिमले बन्छन् र ती प्रक्रियाहरू पनि हिग्स बोजोन खिइएको सरह नै देखिन्छन् । भारतीय चर्चित पत्रिका फ्रन्टलाइनको एक लेखमा आर. रामाचन्द्रनले यस्तो स्थितिमा हिग्स बोजोनको क्षयीकरण हुने प्रक्रिया अध्ययन गर्नुलाई हिउँको पृष्ठभूमिमा आकाशबाट झरिरहेका हिउँका कणहरूको फोटो खिच्नुसँग दाँजेका छन् । वैज्ञानिकहरू गर्छन् के त भन्दा, उदाहरणको रूपमा मानौं हिग्स बोंजोन खिइएर दुई डब्ल्यु बोजोनहरू बन्ने प्रक्रियाको अध्ययन गर्दैछन् भने प्रोटोन-प्रोटोनलाई निश्चित ऊर्जा प्रदान गरी ठोक्काइँदा हिग्स बोजोन खिइएरभन्दा अन्य प्रक्रियाबाट हुने दुईवटा डब्ल्यु बोजोनहरूको उत्पादनको संख्या स्टेन्डर्ड मोडल सिद्धान्तका अनुसार हिसाब गर्छन् । र, त्यति नै ऊर्जा प्रदान गरी प्रोटोन–प्रोटोन ठोक्काउँदा कति संख्यामा दुईवटा डब्ल्यु. बोजोनहरूको उत्पादन भयो भन्ने कुरा डिटेक्टरहरूमार्फत् अध्ययन गर्छन् । र अन्त्यमा पछिल्लो महत्व (statistical significance) एलएचसीको सङ्ख्याबाट अघिल्लो सङ्ख्या घटाउँदा हिग्स बोजोन खिइएर उत्पादन हुने दुईवटा डब्ल्यु बोजोनहरू कति सङ्ख्यामा छन् भन्ने कुरा थाहा पाउन सकिन्छ । यही सङ्ख्याको आधारमा हिग्स बोजोनको अस्तित्वको पुष्टि गरिन्छ । यद्यपि अतिरिक्त डब्ल्यु बोजोनहरू देखिनु भनेको हिग्स बोजोनको अस्तित्वको कारण मात्र नभई विशुद्ध संयोगको कारणले मात्र पनि हुनसक्छ । यस प्रकारको अध्ययनमा कुनै पनि नतिजा संयोगको कारणले मात्र हो कि त्यस नतिजाको छुट्टै केही महत्व छ भन्ने कुराको मापन गर्ने एक परिगणनात्मक एकाई (statistical unit) छ, जसलाई परिगणनात्मक महत्व (statistical significance)  भनिन्छ ।

हिग्स कण खिइएर अन्य कणहरूमा परिणत हुने यो प्रक्रियाको अध्ययन गर्न पनि त्यति सजिलो भने छैन । हिग्स बोजोन खिइएर बन्ने कणहरू सोही प्रयोगमा अन्य थुप्रै किसिमले बन्छन् र ती प्रक्रियाहरू पनि हिग्स बोजोन खिइएको सरह नै देखिन्छन् ।

भौतिकशास्त्र र त्यसमा पनि कण भौतिकशास्त्र (Particle Physics) मा कुनै पनि अध्ययनको नतिजा पुष्टि हुनको लागि त्यस नतिजाको परिगणनात्मक महत्वको मापन ५ 'सिग्मा लेभल' हुनुपर्छ। यसको मतलब हो, उक्त नतिजा संयोगको कारण आउनसक्ने संभावना एक करोडमा ३ मात्र हुनुपर्छ । यस्तो स्थितिमा मात्र उक्त नतिजालाई प्रमाणको रूपमा लिन सकिन्छ। त्यसैले हिग्स बोजोनको पुष्टिका लागि पनि अध्ययनको नतिजाको परिगणनात्मक महत्वको मापन गरिनुपर्छ र त्यसको मान कमसेकम ५ सिग्मा लेभल हुनुपर्दछ ।

एलएचसीको अध्ययन र नतिजा

सन् १९९८ मा निर्माण सुरु भई २००८ मा सम्पन्न भएको लार्ज हयाइन कोलाइडरमा १० सेम्टेम्बर २००८ मा सर्वप्रथम प्रोटोनका किरणहरूलाई आवश्यक ऊर्जा दिन परिचालित गरिएको थियो । कोलाइडरमा प्रयोग गरिएको चुम्बकमा देखिएको केही गडबडीका कारण एलएचसीलाई केही समय बन्द गरिएको थियो । त्यसको नौ दिनपछि पुनः प्रोटोनका दुईवटा किरणहरूलाई परिचालित गरिए, जसको तीन दिनपछि ४५० गिगा इलेक्ट्रोन भोल्ट प्रतिकिरण ऊर्जामा ती दुई किरणहरूलाई ठोक्काइए । सन् २०१० को मार्च ३० मा भने ती दुई किरणहरूलाई प्रदान गरिएको ऊर्जालाई बढाएर ३.५ टेरा इलेक्ट्रोन भोल्ट पुर्याइयो (हेर्नुहोस् बक्स) । यो वैज्ञानिक परीक्षणको इतिहासमै कुनै पनि कणलाई दिइएको सबैभन्दा बढी ऊर्जा हो । ऊर्जा ३.५ टेरा इलेक्ट्रोन भोल्ट प्रतिकिरण पुर्याइसकेपछि एलएचसीमा वैज्ञानिकहरूले डाटा लिएर अनुसन्धान सुरू गरे । सन् २०११ को अन्त्यसम्ममा एलएचसीका वैज्ञानिकहरूले ४ हजार खर्ब प्रोटोन-प्रोटोन टकरावको डाटा लिएका थिए । वैज्ञानिकहरू २०१२ को सुरूवातमा नै हिग्स बोजोन पत्ता. लगाउनमा नजिक पुगेका थिए। तर, त्यतिबेला उनीहरूको नतिजाको परिगणनात्मक महत्वको मापन ३ सिग्मा लेभल मात्र थियो । यसको मतलब हो उक्त नतिजा संयोगको कारण मात्र आउन सक्ने सम्भावना ७५० मा एक हुन्छ । यसलाई कण भौतिकशास्त्रमा आविष्कारको रूपमा लिन सकिन्न ।

५ अप्रिल २०१२ देखि प्रोटोन  किरणको ऊर्जा फेरि बढाएर प्रतिकिरण ४ टेरा इलेक्ट्रॉन भोल्टको हिसाबमा ८ टेरा इलेक्ट्रॉन भोल्टको कुल ऊर्जामा दुई प्रोटोन किरणहरूलाई एक आपसमा ठोक्काएर डाटा संकलन गर्ने काम थालियो । अप्रिल ५ देखि जुन १८ सम्मको साढे दुई महिनाको समयमा ५ हजार खर्ब प्रोटोन-प्रोटोन टकरावको डाटा संकलन गरियो । यसरी २०११ र २०१२ मा संकलित डाटा एकै ठाउँमा राख्दा ९ हजार खर्ब टकरावको डाटा भयो । साथै टकराव ऊर्जा - ७ टेरा इलेक्ट्रोन भोल्टबाट ८ इलेक्ट्रोन भोल्ट पुर्याइँदा हिग्स बोजोन बन्ने
प्रक्रिया १.२७ गुनाले बढ्छ । यसरी टकराव ऊर्जा र टकराव सङ्ख्याको बढावाको प्रभावको हिसाब गर्दा हिग्स बोजोन बन्ने प्रक्रियाको डाटा २०११ मा लिइएका डाटाहरूभन्दा २.७ गुणाले बढी भयो ।

तत्कालीन परीक्षणमा हिग्स बोजोनजस्तो कण मात्र पत्ता लागेको थियो । त्यो कण खासमा वैज्ञानिकहरूले दशकौंदेखि खोज्दै आएको हिग्स बोजोन नै हो कि होइन भनेर थाहा पाउनको लागि थप अध्ययन-अनुसन्धानहरू जारी रहेका छन् ।

लार्ज हेड्रन कोलाइडरमा खासगरी हिग्स बोजोन पत्ता लगाउनका लागि भनेर दुईवटा डिटेक्टरहरू राखिएका थिए एट्लस र सिएमएस । सन् २००८ जुलाई ४ मा सर्नमा आयोजित एक सम्मेलनमा पिटर हिग्सको  उपस्थितिमा एट्लस र सिएमएसका वैज्ञानिकहरूको दुई समूहले स्वतन्त्र रूपमा गरेका छुट्टाछुट्टै अध्ययनहरूबाट आएको नतिजा प्रस्तुत गरेका थिए । ती नतिजाहरूमा हिग्स बोजोनजस्तो कण देखिएको उल्लेख गरिएको थियो । ती नतिजाहरूको परिगणनात्मक महत्व पनि ५ सिग्मा लेभल भएको वैज्ञानिकहरूले बताएका थिए । सिएमएसले प्रस्तुत गरेको नतिजामा हिग्स बोजोनको पिण्ड घटबढको सीमा ०.६ गिगा इलेक्ट्रोन भोल्ट राखेर १२५.६ गिगा इलेक्ट्रोन भोल्ट पाइएको थियो भने एट्लसले प्रस्तुत गरेको नतिजामा घटबढको सीमा ०६ गिगा इलेक्ट्रोन भोल्ट राखेर १२५३ गिगा इलेक्ट्रोन भोल्ट पाइएको थियो। (आइन्स्टाइनको विशेष सापेक्षतावादको सिद्धान्तअनुसार पिण्ड र ऊर्जा एउटै चीजको दुई रूप मात्रै हुन्। त्यसकारण अति सूक्ष्म कणहरूको पिण्ड मापन गर्दा ऊर्जाको एकाईलाई पिण्डको एकाईको रूपमा प्रयोग गरिन्छ । त्यसैले यहाँ पनि हिग्स बोजोनको पिण्डको एकाई 'गिगा इलेक्ट्रोन भोल्ट' प्रयोग गरिएको छ, जुन खासमा ऊर्जाको एकाई हो ।)

इलेक्ट्रोन भोल्ट इलेक्ट्रोन भोल्ट भनेको ऊर्जाको एकाई हो । एक इलेक्ट्रोन भोल्ट भनेको एउटा इलेक्ट्रोनलाई एक भोल्ट विभवान्तर (potential difference) मा लगिँदा उक्त इलेक्ट्रोनले प्राप्त गर्ने ऊर्जा हो । एक मेगा इलेक्ट्रोन भोल्टबराबर १००० इलेक्ट्रोन भोल्ट हुन्छ भने एक गिगा इलेक्ट्रोन भोल्टबराबर १००० मेगा इलेक्ट्रोन भोल्ट हुन्छ । यसरी नै एक टेरा इलेक्ट्रोन भोल्ट भनेको १००० गिगा इलेक्ट्रोन भोल्ट हुन्छ । यसरी हेर्दा एक टेरा इलेक्ट्रोन भोल्ट भनेको १,०००,०००,००० इलेक्ट्रोन भोल्ट हो, जुन निकै नै ठूलो अङ्ग जस्तो लाग्न सक्छ । तर, १ टेरा इलेक्ट्रोन भोल्ट भनेको एउटा लामखुट्टे १.५ किमि प्रतिघण्टाको गतिमा उडिरहँदा त्यस लामखुट्टेमा गतिजन्य ऊर्जा (kinetic energy) को रूपमा हुने ऊर्जा बराबर हुन्छ । यद्यपि अर्को तथ्य हो, यदि लामखुट्टेको आकार प्रोटोनको आकारसँग तुलना गर्ने हो भने प्रोटोनको आकार एउटा केराउको जत्रो मान्दा लामखुट्टेको आकार पूरै सौर्यमण्डलभन्दा ठूलो हुन्छ । त्यसैले त्यति सानो प्रोटोनमा १ टेरा इलेक्ट्रोन भोल्ट ऊर्जा दिनु भनेको धेरै ऊर्जा दिनु हो ।

यसरी विश्लेषण गर्दा एट्लस र सिएमएसले गरेका अध्ययनहरूको नतिजा एकअर्कासँग मेल भयो, जसले गर्दा उनीहरूको नतिजाको विश्वसनीयता अझ बढ्न गयो । तर, हिग्स बोजोनको अध्ययन भने यतिमै सकियो भन्न मिलेन । तत्कालीन परीक्षणमा हिग्स बोजोनजस्तो कण मात्र पत्ता लागेको थियो । त्यो कण खासमा वैज्ञानिकहरूले दशकौंदेखि खोज्दै आएको हिग्स बोजोन नै हो कि होइन भनेर थाहा पाउनको लागि थप अध्ययन-अनुसन्धानहरू जारी रहेका छन् ।

तत्कालीन समयमा फ्रन्टलाइन पत्रिकामा प्रकाशित एक लेखमा आर. रामाचन्द्रनले लेखेका थिए, 'अझ ठूलो काम आउँदा केही महिनामा के गर्नुपर्ने हुन्छ भने अहिले पत्ता लागेको भनिएको हिग्स बोजोनजस्तो कणका गुणहरू हिग्स मेकानिजम्ले भविष्यवाणी गरेअनुसार मेल खान्छ कि खाँदैन भन्ने विस्तृत अध्ययन गर्नुपर्छ ।' वैज्ञानिक पिटर हिग्सले पत्ता लगाएको कण हिग्स नै हो भन्ने कुरा पूर्ण रूपमा पुष्टि नभइसकेकाले हाल पनि वैज्ञानिकहरु यससम्बन्धी अध्ययन–अनुसन्धानमा निरन्तर लागिपरेका छन् ।

यदि सन् २००८ मा पत्ता लागेको कण हिग्स बोजोन नै हो भन्ने कुरा पुष्टि भएको खण्डमा कण भौतिकशास्त्रमा स्टेन्डर्ड मोडलको अध्याय समाप्त हुन्छ । तर, यसले भौतिकशास्त्रमा अर्को अध्यायको सुरूवात पनि गर्छ जहाँ स्टान्डर्ड मोडल सिद्धान्तको सीमा अन्त्य हुन्छ । उदाहरणको लागि हिग्स बोजोन एकै प्रकारको हुन्छ कि यसमा अन्य विभिन्न प्रकारका कणहरु पनि अस्तित्व हुन्छन्, जसले 'सुपरसिमेट्री' नामक अर्को सिद्धान्तको पुष्टि गर्छ ? भन्ने सवाल वैज्ञानिकहरु सामु तेर्सिएको छ । अथवा स्टान्डर्ड मोडलभन्दा परको कुनै अर्कै सिद्धान्तको अस्तित्व रहेको तथ्य पनि उजागर हुन सक्छ, जहाँ अस्तित्वमा रहने कण हिग्स बोजोन नभएको हुन सक्छ । यस्तो भएको खण्डमा स्टान्डर्ड मोडल अपूरो भएको देखिन सक्दछ । सायद स्टान्डर्ड मोडलको विकल्पको रूपमा अरू कुनै सिद्धान्तको आवश्यकता पर्न सक्ने हुनसक्छ ।

• सन्दर्भस्रोत

-www.answersingenesis.org, www.msnbc.msn.com, www.howstuffworks.com, www.bbc.co.uk
www.edition.cnn.com,  www.lightyears.blog, cnn.com
www.nytimes.com, Frontline, Daily Mail,
www.wikipedia.org, www.huffingtonpost.com, www.news.discovery.com www.telegraph.co.uk www.public.web.cern.ch

Title Photo: https://substackcdn.com

ईश्वर कणलाई खोजेर ब्रम्हाण्डको उत्पत्तिबारे नयाँ सिद्धान्तको जन्म दिने महान वैज्ञानिक पिटर हिग्सको २०८० साल चैत्र २६ गते ९४ वर्षको उमेरमा निधन भएको छ । उनको सिद्धान्त÷आविष्कारबारे जानकारी दिने प्रस्तुत आलेख हामीले नव युवाबाट साभार प्रकाशित गरेका हौं ।