नवं भौतिकशास्त्र?

भौतिकशास्त्रातलं ‘स्टँडर्ड मॉडेल’ हे प्रारूप विश्वातील मूलभूत कणांतील आंतरक्रियांचा वेध घेतं. या आंतरक्रियांत तीन प्रकारच्या बलांचा सहभाग असतो. ही तीन बलं म्हणजे तीव्र केंद्रकीय बल, क्षीण केंद्रकीय बल आणि विद्युतचुंबकीय बल. मूलभूत कणांपैकी, क्वार्क या मूलभूत कणापासून बनलेल्या विविध कणांना ‘हॅड्रॉन’ संबोधलं जातं. हे कण वजनदार आहेत. आपल्याला परिचित असणारे प्रोटॉन, न्यूट्रॉन हे कण या हॅड्रोन गटातच येतात. परंतु या प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉनना घडवणाऱ्या क्वार्कपेक्षा अधिक वजनदार असे बी क्वार्क (ब्युटी क्वार्क) अस्तित्वात आहेत. या बी क्वार्कपासून बनलेल्या अल्पजीवी बी मेसॉन या कणांचा जेव्हा ऱ्हास होतो, तेव्हा त्यातून म्यूऑन आणि इलेक्ट्रॉन या कणांची निर्मिती होते. स्टँडर्ड मॉडेलनुसार बी मेसॉनच्या ऱ्हासातून दोन्ही कणांची निर्मिती सारख्याच प्रमाणात व्हायला हवी.

सर्न या संस्थेच्या, स्विट्झरलँडमध्ये जिनेव्हाजवळ असलेल्या लार्ज हॅड्रॉन कोलायडर या कणत्वरकाद्वारे या विविध कणांच्या गुणधर्मांचा अभ्यास केला जात आहे. यात विविध प्रकारच्या कणांची निर्मिती करून त्यांना प्रचंड गती दिली जाते व त्यांची एकमेकाशी टक्कर घडवून आणली जाते. या शक्तिशाली कणांच्या टकरीद्वारे विविध क्रिया घडून येतात व त्याद्वारे या कणांच्या गुणधर्मांचा अभ्यास करता येतो. या अभ्यासात स्टँडर्ड मॉडेलद्वारे निघालेले निष्कर्षही तपासले जातात. अलीकडील काही काळातील या संशोधनातून एक अनपेक्षित नोंद झाली आहे. ती बी मेसॉन या कणांच्या ऱ्हासाशी संबंधित आहे. बी मेसॉन कणांच्या ऱ्हासांत म्यूऑनचं प्रमाण इलेक्ट्रॉनपेक्षा पंधरा टक्क्यांनी कमी भरत असल्याची शक्यता दिसून आली आहे. म्यूऑनच्या प्रमाणातली ही त्रुटी एखाद्या नव्या कणाच्या निर्मितीमुळे असू शकते. काय सांगावं, कदाचित एखाद्या आतापर्यंत अज्ञात असलेल्या एखाद्या वेगळ्या प्रकारचं बलही याला कारणीभूत ठरत असावं. असं बल खरोखरीच अस्तित्वात असल्यास, गेली पाच दशकं अभ्यासलं जात असलेलं स्टँडर्ड मॉडेल निकालात निघेल व संशोधकांना एखाद्या नव्या प्रारूपाचा विचार करावा लागेल. यामुळे भौतिकशास्त्राला वेगळं वळण लागण्याची शक्यता आहे.

एक गोष्ट मात्र खरी की, म्यूऑन आणि इलेक्ट्रॉनच्या प्रमाणातील हा फरक संख्याशास्त्राच्या दृष्टीनं अधिक निश्चितपणे दिसून यायला हवा. कारण संख्याशास्त्रानुसार एखादी अनपेक्षित घटना नोंदली जाण्याची काही तरी शक्यता ही असतेच. अशा शक्यतेतूनही ही नोंद होऊ शकते. अशा वेळी ती घटना वस्तुस्थिती म्हणून स्वीकारार्ह ठरू शकेलच नाही. ‘म्यूऑनचं प्रमाण इलेक्ट्रॉनपेक्षा प्रमाण कमी असणं’ हा निष्कर्ष चुकीचा ठरण्याची शक्यता आतापर्यंतच्या निरीक्षणांनुसार ०.१ टक्का इतकी आहे. संशोधकांना अधिक प्रमाणात आणि अधिक काटेकोरपणे या पुढची निरीक्षणं करावी लागतील. त्यानंतर जर हा निष्कर्ष चुकीचा ठरण्याची शक्यता ०.०००१ टक्क्यापेक्षा कमी आढळली, तरच हा निष्कर्ष वस्तुस्थिती म्हणून स्वीकारला जाईल. लार्ज हॅड्रॉन कोलायडरवर आता नव्या प्रकारचे, अधिक संवेदनशील शोधक बसवले जात आहेत. पुढील वर्षी जेव्हा हे शोधक कार्यान्वित होतील, तेव्हा अर्थातच या प्रश्नाचा अधिक काटेकोरपणे पाठपुरावा करणं शक्य होईल व स्टँडर्ड मॉडेल या प्रारूपाचं भवितव्यही स्पष्ट होईल.

— डॉ. राजीव चिटणिस.

छायाचित्र सौजन्य: CERN/LHCb