पुढे चालू

सूर्य किंवा इतर तारे यांच्या वर्णपटाच्या अभ्यासात एक गोष्ट समजली होती.सूर्याच्या अंतरंगात असलेल्या हायड्रोजन वायूचे प्रथम डयूटेरियम व नंतर हेलियम वायूत रूपांतर होण्याच्या प्रक्रियेमुळे ही उर्जा निर्माण होत होती. यामुळेच अंतरंगातील हायड्रोजन वायूचे इंधन संपले की या तार्‍यांची उर्जा निर्मिती संपुष्टात येत होती. रूपांतराची ही प्रक्रिया समजण्यात एक मोठी अडचण अशी होती की हायड्रोजन वायूच्या अणूमध्ये फक्त एक प्रोटॉन व एक इलेक्ट्रॉन एवढेच सूक्ष्म कण असल्याचे सिध्द झाले होते तर डयूटेरियम व हेलियम या दोन्ही वायूंच्या अणूंमध्ये एक तरी न्यूट्रॉन असल्याचे आढळले होते. याचा अर्थ असा होत होता की कोणत्यातरी प्रक्रियेने प्रोटॉनचे न्यूट्रॉन मध्ये रूपांतर होत होते. प्रचलित ज्ञानाच्या आधारे या निरिक्षणाचे स्पष्टीकरण देणे केवळ अशक्यप्राय होते.

याच प्रकारचे एक कोडे रसायन शास्त्रज्ञांना बराच काल सतावत होते. ही गोष्ट ज्ञात होती की लोखंडापेक्षा जास्त क्लिष्ट गाभा असलेल्या अणूंची निर्मिती होण्यासाठी विशाल प्रमाणातील उर्जेची आवश्यकता असते. तार्‍यांच्या ‘सुपर नोव्हा’ प्रकारच्या महास्फोटात अशी उर्जा संख्य न्यूट्रॉन्सच्या भडिमाराच्या स्वरूपात उपलब्ध होते. परंतु जड मौले तयार होण्यासाठी आधिक प्रोटॉन्सची आवश्यकता असल्यामुळे येथेही न्यूट्रॉन्सचे प्रोटॉन्स मध्ये रूपांतर करणार्‍या एका प्रक्रियेचे अस्तित्व दिसत होते.

इ.स. 1896 मध्येच हेन्री बेकेरेल या शास्त्रज्ञाने हे शोधून काढले होते की काही पदार्थ , किरणोत्सर्गाचा गुणधर्म दर्शवितात. या पदार्थांपासून सतत कोणत्या तरी सूक्ष्म कणांचे उत्सर्जन होत असते. 1930 मध्ये, हे उत्सर्जन, इलेक्ट्रॉन्सचे असल्याचे आढळले व या उत्सर्जनाला बीटा उत्सर्जन असे नाव देण्यात आले. या उत्सर्जनात, अणूच्या गाभ्यामधील एका न्यूट्रॉनचे प्रोटॉनमध्ये रूपांतर होत होते व एक इलेक्ट्रॉन व दुसर्‍या एका प्रकारचा सूक्ष्म कण, यांचे उत्सर्जन होत होते.

विश्वकर्म्याच्या तिसर्‍या हस्तामधील आयुध किंवा बल या तिन्ही प्रक्रियांशी निगडित आहे. हे बल ‘मंद आण्विक बल’ या नावाने ओळखले जाते. रोजच्या जीवनातील गोष्टींशी या बलाचा फारसा संबंध येत नसल्याने आपण त्याच्याशी फारसे परिचित नाही. परंतु आपले जीवन सूर्यापासून मिळणार्‍या उर्जेवर पूर्णपणे अवलंबून आहे ही गोष्ट लक्षात घेतली तर या बलाचे महत्व किती आहे ते समजते. याशिवाय आपण रोज वापरत असलेल्या अनेक गोष्टी, जड मौलांपासून बनविलेल्या असतात व ही जड मौले केवळ या बलामुळेच विश्वात निर्माण होऊ शकली आहेत ही गोष्टही तितकीच महत्वाची आहे. या बलाची शक्ती विद्युत चुंबकीय बलाच्या शक्तीच्या ऐंशी टक्के एवढी असली तरी याचा परिणाम अतिशय सूक्ष्म अंतरावर( 1/ 10^-18 मीटर ) जाणवत असल्याने रोजच्या व्यवहारात याचे महत्व जाणवत नाही. याच कारणामुळे हे बल जरी सर्व ‘फर्मियॉन्स’ वर परिणाम करत असले तरी याचा परिणाम मुख्यत्वे क्वार्क्स व इलेक्ट्रॉन्स यांच्यावर झालेला आढळतो. अर्थातच, या बलाचा परिणामही डब्ल्यू(+), डब्ल्यू(-) व झेड(0) या ‘बॉसन्स’ च्या आदान प्रदानानेच होतो.

एखाद्या सुताराकडची आयुधे बघितली तर त्याच्याकडे रंधा, करवत, पटाशी यासारखी सर्व ठिकाणी वापरता येतील अशी हत्यारे असतातच पण याशिवाय, विशिष्ट कामासाठीच वापरता येतील अशी गिरमिटासारखीही काही हत्यारे असतात. विश्वकर्म्याच्या आयुधांपैकी ‘मंद आण्विक बल’ हे सुध्दा असेच काही विशिष्ट कामासाठी वापरले जाणारे आयुध किंवा बल आहे. या बलाच्या सहाय्याने, क्वार्कचा स्वाद बदलता येतो. उदाहरणार्थ अध स्वादाच्या क्वार्कचे, उर्ध्व स्वादाच्या क्वार्कमध्ये किंवा उर्ध्व स्वादाच्या क्वार्कचे अध स्वादाच्या क्वार्कमध्ये रूपांतर होते. सूर्याच्या अंतरंगामधील हायड्रोजन वायूचे दोन प्रोटॉन काही परिस्थितीत एकमेकाला चिकटू शकतात. अशा वेळी ‘मंद आण्विक’ बलामुळे या जोडीच्या एका प्रोटॉन मधील एक उर्ध्व क्वार्क, डब्ल्यू बॉसनचे आदान करून अध क्वार्क मधे रूपांतरीत होतो. यामुळे दोन प्रोटॉन्सच्या जोडीऐवजी, एक प्रोटॉन व एक न्यूट्रॉन ची जोडी तयार होते. ही जोडी म्हणजेच डयूटेरियमचा अणू असतो. हा अणू, हायड्रोजनच्या आणखी एका प्रोटॉनला चिकटतो व हेलियमचा अणू तयार होतो ‘मंद आण्विक’ बलामुळे आदान केला गेलेला ‘बॉसन’ दुसरे दोन सूक्ष्म कण तयार करतो. या सर्व प्रक्रियेमध्ये प्रचंड प्रमाणात उर्जा निर्माण होते. ही उर्जा सूर्य बाहेर टाकतो व या उर्जेमुळेच पृथ्वीवरील जीवन निर्माण होऊन चालू राहिले आहे. म्हणूनच ‘मंद आण्विक बल’ आपल्या दृष्टीने अत्यंत महत्वपूर्ण आहे .

सूर्याच्या अंतरंगात होणारी आण्विक जुळणीची ही प्रक्रिया, प्रचंड प्रमाणात उर्जा बाहेर पडत असल्यानेच शक्य असते. लोखंड धातूच्या अणूच्या गाभ्यात 26 प्रोटॉन असतात. ज्या मौलांच्या अणूंच्या गाभ्यामध्ये या पेक्षा कमी प्रोटॉन्स असतात त्यांच्या बाबतीतच अशी प्रक्रिया शक्य असते. या प्रोटॉन्सच्या संख्येपेक्षा जास्त प्रोटॉन्स ज्या मौलांच्या अणूंमध्ये असतात त्यांच्या बाबतीत अशी प्रक्रिया शक्य नसते कारण ऊर्जा बाहेर टाकण्याच्या ऐवजी, हे अणू प्रक्रिया चालू ठेवण्यासाठी, उर्जेचे प्रचंड प्रमाणात शोषण करतात. या प्रमाणातील उर्जा फक्त जेंव्हा एखाद्या तार्‍याचा महास्फोट होतो त्या वेळेस निर्माण झालेल्या अतिशय सक्रिय अशा न्यूट्रॉन्सच्या स्वरूपात मिळू शकते. या न्यूट्रॉन्स पैकी काही न्यूट्रॉन्स, ‘मंद आण्विक’ बलामुळे प्रोटॉन्स मध्ये रूपांतरीत होतात व लोखंडापेक्षा जास्त प्रोटॉन्स असलेले अणू तयार होऊ शकतात. या कारणामुळे असे म्हणता येते की विश्वाच्या जुळणीत व त्याचा कारभार सुरळीतपणे चालू ठेवण्यासाठी ‘मंद आण्विक बल’ पडद्याआड राहून महत्वाची कामगिरी करत राहते.

विश्वकर्म्याच्या चौथ्या हस्तामधील आयुधाला ‘तीव्र आण्विक बल’ असे संबोधले जाते. या बलाची शक्ती विद्युत चुंबकीय बलाच्या शक्तीच्या पंचवीस पट असते. पण याचा परिणाम मंद आण्विक बला सारखाच फार सूक्ष्म अंतरापर्यंतच ( 10^-15 मीटर )जाणवत असल्यामुळे रोजच्या व्यवहारात याचे परिणाम दिसू शकत नाहीत. हे बल मुख्यत्वे क्वार्क्स वर ‘ग्लुऑन्स’ या बॉसन्सची आदान प्रदान करून परिणाम करते. रोजच्या व्यवहारातील एखाद्या गोष्टीशी जर या बलाची तुलना करावयाची असली तर वेलक्रो पट्टीच्या जोडणीशी ती करता येते. वेलक्रो पट्टी तिच्यावरील आंकडयांच्या उंचीपर्यंत अतिशय परिणामी असते पण जरा लांब अंतरावर गेले की तिचा परिणाम शून्य होतो. ‘तीव्र आण्विक बल’, याच पध्दतीने आपला परिणाम दर्शविते.

अणूच्या गाभ्यात जेंव्हा एकापेक्षा जास्त प्रोटॉन्स व न्यूट्रॉन्स असतात तेंव्हा विद्युत चुंबकीय बलामुळे त्यांच्यात अपकर्षण होणे साहजिक आहे. या अपकर्षणामुळे वास्तविक रित्या हे धन भारित (+) प्रोटॉन्स एकमेकापासून दूर जाणे अपेक्षित आहे. प्रत्यक्षात तसे न घडता ते एकमेकाला चिकटून राहतात. कोणताही विद्युत भार नसलेले न्यूट्रॉन्सही या प्रोटॉन्सना चिकटून असतात. गाभ्यामधील या प्रोटॉन्स व न्यूट्रॉन्सना एकमेकापासून अलग करण्यासाठी खूप मोठया प्रमाणात उर्जा लागते. त्याच प्रमाणे प्रोटॉन्स व न्यूट्रॉन्स ज्या क्वार्क्सच्या त्रिकुटामुळे बनलेले असतात ते क्वार्क्सही याच पध्दतीने चिकटलेले असतात. हे कसे घडते याचे स्पष्टीकरण ‘तीव्र आण्विक’ बलाच्या परिणामाने देता येते.

इतर बलांप्रमाणेच, ‘तीव्र आण्विक बल’, क्वार्क्स या सूक्ष्म कणांवर, ‘ग्लूऑन्स’ या बलवाहक सूक्ष्म कणांच्या आदानप्रदानामार्फत परिणाम करते. हे बल विद्युतचुंबकीय बलाच्या पंचवीस पट जास्त तीव्र असल्याने या बलामुळे होणार्‍या अपकर्षणावर सहज मात करते व क्वार्क्सचे त्रिकुट किंवा प्रोटॉन्स आणि न्यूट्रॉन्स एकमेकाला चिकटून राहू शकतात. या शिवाय, जड मौलांचे अणू जरी ‘मंद आण्विक’ बलाच्या सहाय्याने तार्‍यांच्या ‘सुपरनोव्हा’ स्फोटामधून निर्माण होत असले तरी विद्युत चुंबकीय बलामुळे निर्माण होणार्‍या अपकर्षणाने त्यांचे परत विघटन होणे अपेक्षित वाटते. परंतु प्रत्यक्षात , अशा तयार झालेले अणूंचे गाभे, ‘तीव्र आण्विक बल’ स्थिर ठेवते व यामुळेच, साध्या हायड्रोजन वायू पासून युरेनियम धातूपर्यंत असलेली, मौलांची मालिका अस्तित्वात रहाते.

विश्वकर्म्याचे हे चार हस्त या आयुधांच्या किंवा बलांच्या सहाय्याने विश्वाचा कारभार चालवतात. ही बले कोणी निर्माण केली ? त्यांची तीव्रता कोणी ठरविली ? व ती विविक्षित अंतरापर्यंतच का परिणामी असतात ? या सारखे प्रश्न मनात येणे साहजिकच आहे. प्रख्यात अमेरिकन शास्त्रज्ञ रिचर्ड फेनमन याने निसर्ग, त्याची कार्यपध्दती व क्रम याबद्दल मोठे मार्मिक विवेचन केले आहे. त्याच्या मताप्रमाणे, ”निसर्गाची कार्यपध्दती कशी आहे ? हे सांगणेच फक्त आपल्याला शक्य आहे. पण ही कार्यपध्दती तशीच का आहे ? व हा निसर्गक्रम विशिष्ट रितीनेच का जातो ? हे सांगणे आपल्याला केवळ अशक्य आहे. सारासार विवेक किंवा तत्वज्ञानाच्या चष्म्यातून हा निसर्गक्रम कदाचित वेडगळ वाटेल, पण तो तसाच आहे आणि म्हणूनच आल्हादकारक आहे.” निसर्गक्रमाप्रमाणेच, विश्वकर्म्याच्या हस्तांमधील या आयुधांचे कार्य कसे चालते हे अभ्यासणे फक्त शक्य आहे. ते तसे का चालते हे शोधून काढण्याचा प्रयत्न, मृगजळामागे धावण्यासारखाच आहे.

समाप्त