దైవ కణాల ఆవిష్కరణ విషయాలేంటి?

          ఎందుకని? ఇందుకని!

'దైవ కణాల ఆవిష్కరణ' అంటూ ఈ మధ్య వార్తాపత్రికల్లో పతాక శీర్షికతో వార్తలు చూస్తున్నాము. ఈ విషయాల్ని కాస్త వివరిస్తారా?
- వి.కృష్ణ, రీసెర్చి స్కాలర్‌, నిట్‌, వరంగల్‌
మన విశ్వం సమస్తం పదార్థమయం. శక్తి (energy) కూడా పదార్థపు ఓ స్వరూపమే! విశ్వం పర్యంతం పదార్థమే అని శాస్త్రీయంగా వాదించే వారిని 'భౌతికవాదులు (materialists) అంటాము. 'విశ్వంలో ఏమీ లేదు. ఉన్నదనుకుంటున్నదంతా భ్రమ.' అని అశాస్త్రీయంగా వల్లెవేస్తే వారిని భావవాదులు (idealists) అంటాము. విజ్ఞానశాస్త్రం మొత్తం భౌతికవాదుల డైరీ. ఈ భౌతికవాదం ప్రకారం విశ్వానికి ఆది అంతం (beginning and end) అంటూ ఏమీ ఉండవు. మార్పులు (change) మాత్రమే ఉంటాయి. ఒక రూపం (shape), వర్ణన (description), గుణం (quality) నుంచి మరో రూపం వర్ణం, లక్షణం (character), గుణం సంతరించుకొనేలా ఈ మార్పులు ఉంటాయి. ఈ మార్పులన్నింటిలో కొన్ని నిబంధనలున్నాయి. వాటినే నిత్యత్వ నియమాలు (laws of Conservation) అంటారు. ఇలాంటి నిత్యత్వ నియమాల్లో అత్యంత ప్రధానమైనవి మూడున్నాయి. (1) ద్రవ్యశక్తి నిత్యత్వం (Law of Conservation of Mass-Energy). (2) కోణీయ ద్రవ్యవేగ నిత్యత్వం (Law of Conservation of Angular Momentum); (3) విద్యుదావేశ తటస్థతా నిత్యత్వం (Law of Conservation of charge Neutrality). వీటిలో మొదటిది అందరికీ చిరపరిచితమే. ఏదైనా ఒక స్వేచ్ఛా వ్యవస్థ (isolated system) లో ఒక సంఘటన జరిగినపుడు ఆ సంఘటనకు ముందు ఆ వ్యవస్థలో ఉన్న ద్రవ్యం (mass +energy) ల నికర విలువ ఎంతయితే ఉందో సంఘటన తర్వాత కూడా అంతే ఉంటుంది. ఆ నికర విలువలో ఏమాత్రం మార్పు ఉండదు. ఇక రెండవ నియమం ప్రకారం అదే వ్యవస్థలో సంఘటనకు మునుపున్న నికర కోణీయ ద్రవ్యవేగం, సంఘటన తర్వాత నికర కోణీయ ద్రవ్యవేగానికి సమానం.... అంటే సంఘటనలలో కోణీయ ద్రవ్యవేగం విలువ మారదు. కోణీయ ద్రవ్యవేగం అంటే ఏమిటో సపరేటుగా తెలుసుకోండి. భ్రమించే (rotational motion) ప్రతి వ్యవస్థకు కోణీయ ద్రవ్యవేగం ఉంటుంది. ఇక మూడవ నియమం కూడా సులభంగానే అర్థంచేసుకోగలం. విద్యుదావేశం నికర విలువ సంఘటనల వలన మారదు. ముందు ఎంత ఉందో సంఘటన తర్వాతా అంతే ఉంటుందన్న మాట. నిత్యత్వసూత్రాలు సంఘటనలలో విధిగా అమలవుతాయి. ఇది విశ్వ సార్వత్రిక నియమం (universal law). ఇది ఒక విషయం.
మరో విషయం ఏమిటంటే భాషలో అక్షరమాల ఉన్నట్లే విశ్వమనే ఈ పెద్ద వాఙ్మయంలో అత్యంత ప్రాథమికమైన కణాలు (ultra fundamental particles) ఏమిటి? ఉదాహరణకు మనం తినే కోడిగుడ్డు సొనను, బియ్యాన్ని, తాగేనీటిని, పీల్చేగాలిని, జ్వరం వస్తే వేసుకొనే పారాసిటమాల్‌ మాత్రను తీసుకుందాం. తెల్లసొన ఓ పెద్ద ప్రోటీను అణువు (macro molecule). అందులో కర్బనం (C), హైడ్రోజన్‌ (H), నత్రజని (Nitrogen, N), ఆక్సిజన్‌ (O), గంథకం (Sulfur, S) ఉన్నాయి. అంటేPRAJASAKTHI పదంలో A, H, I, J, K, P, R, Sఅనే అక్షరాలున్నట్టే గుడ్డుసొనలో C,H,N,S,O అనే పరమాణువులు ప్రత్యేకరీతిలో సంధానించుకొని అణురూపంలో ఉన్నాయన్నమాట. అలాగే మనం తినే బియ్యం కార్బోహైడ్రేటు. అందులో కర్బనం, ఉదజని (hydrogen), ఆమ్లజని (oxygen) ఉన్నాయి. తాగేనీటిలో ఆమ్లజని, ఉదజని మాత్రమే ఉన్నాయి. పీల్చేగాలిలో మనకు ఉపయోగపడే వాయువు ఆక్సిజన్‌. ఇందులో O2 అనే రూపంలో కేవలం ఆక్సిజన్‌ పరమాణువులే ఉన్నాయి. ఆక్సిజన్‌ మూలకం, పారాసిటమాల్‌ సంయోగపదార్థం. ఒకే విధమైన పరమాణువులు పదార్థమంతా వ్యాపించి ఉంటే దాన్నే మూలకం (element) అంటాం. పదార్థంలో ఒకే విధమైన పరమాణు బృందాలు (వీటిని అణువులు లేదా molecules అంటాము) ఉంటే అవి సంయోగ పదార్థాలు (compounds). పారాసిటమాల్‌లో కర్బనం, ఉదజని, నత్రజని, ఆమ్లజని ప్రత్యేక బృందంగా ఉంటాయి. కాబట్టి మూలకాలయినా, సంయోగ పదార్థాలయినా అవి పరమాణువుల చేత నిర్మించబడ్డాయన్న మాట. ఇలాంటి వివిధరకాల పరమాణువులు స్థిరరూపంలో మనకు సుమారు 100 వరకు తెలిసినా అస్థిరంగా ఉన్న వాటిని కూడా లెక్కిస్తే సుమారు 118 వరకు శాస్త్రవేత్తలు కనుగొన్నారు. వాటికి రకరకాల పేర్లున్నాయి. రాగిని కాపర్‌ అన్నట్లే, బంగారాన్ని ఆరియం అన్నట్లే, టంగ్‌స్టన్‌ను ఓల్ఫ్రం (wolfrum) అంటారు.
మరి పరమాణువుల లోపల ఏమున్నాయి? 18, 19 శతాబ్దాలకాలంలో ప్రముఖుడైన జాన్‌డాల్టన్‌ (1766-1844) అనే శాస్త్రవేత్త పరమాణువుల లోపల ఏముందో తెలుసుకోవడం కష్టం అన్నాడు. పరమాణువులు అభేద్యాలు (unbreakable) అన్నాడు. కానీ అదే 19వ శతాబ్దపు అద్భుత శాస్త్రవేత్త మైఖేల్‌ ఫార్‌డే (1791-1867) చేసిన విద్యుద్విశ్లేషణ (electrolysis) ప్రయోగాల ద్వారా పదార్థాలలో విద్యుదావేశం (electrical charge) మోస్తున్న ప్రాథమిక కణాలున్నాయని ఋజువు చేశాడు. పరమాణువులు విద్యుత్తుపరంగా తటస్థం (neutral). మరి విద్యుదావేశాన్ని మోస్తున్నదెవరు? ఈ ప్రశ్నకు సమాధానమొక్కటే. పరమాణువులోనే ధన విద్యుత్‌ను, ఋణ విద్యుత్‌ను సరిసమానంగా మోస్తున్న అంతర్గత (internal) కణాలున్నాయనడం. అంటే పరమాణువు అభేద్యం కాదని అది భేద్యం (breakable) అనీ అర్థమైంది. 19వ శతాబ్దాంతంలోను, 20వ శతాబ్దపు తొలిదశలోనూ జరిగిన ప్రయోగాల ద్వారా పరమాణువు లోపల ఎలక్ట్రాన్లు, ప్రోటాన్లు, న్యూట్రాన్లు అనే వివిధరకాల ప్రాథమిక కణాలున్నట్లు స్పష్టమైన ఋజువులు చేకూరాయి. ఇంతేనా? ఈ మూడేనా? ఆ తదుపరి ప్రయోగాల ద్వారా పదార్థాలలో ఈ మూడింటితో పాటు సుమారు 60 వరకు ఇతరరకాల కణాలు విశ్వంలో ఉన్నట్లు కచ్ఛితమైన ఆధారాలు లభ్యమయ్యాయి. ఎన్నోరకాల పరమాణువుల లోపల ప్రధానంగా ప్రోటాన్లు, న్యూట్రాన్లు, హేడ్రాన్లు, ఎప్సిలాన్లు అనబడే పెద్ద ప్రాథమికకణాల్లో మరిన్ని చిన్న ప్రాథమిక కణాలున్నాయా? అవుననే ఆధునిక క్వాంటం క్రోమోడైనమిక్స్‌ (QCD) అనే శాస్త్రం చెబుతోంది. అన్నిరకాల ప్రాథమికకణాలలో ఉన్నది కేవలం 6 క్వార్కులు, 6 లెప్టాన్లు, 4 బలధారణ (force carriers) బోసాన్లు అని 1964 వరకు తేలింది. అయితే 1964 సంవత్సరంలో పీటర్‌ హిగ్స్‌ (1929-) అనే సమకాలీన బ్రిటిష్‌ శాస్త్రవేత్త తన అద్భుత సైద్ధాంతిక భౌతికశాస్త్ర పరిశోధనల ద్వారా ఓ విషయం బయటపెట్టాడు. సుమారు 9500 కోట్ల కాంతి సంవత్సరాల వ్యాసం మేర విస్తరించి ఉన్న ఈ విశాల విశ్వంలో ఈ 16 రకాల కణాలు దాదాపు 2.5 × 1089 (అంటే 25 పక్కన 88 సున్నాలు వేయాలి) ఉన్నా వాటి మొత్తం ద్రవ్యరాశి మనకు తెలిసిన విశ్వ ద్రవ్యరాశిలో కేవలం 4 శాతం వరకే లెక్కతేలుతోంది. అంటే మిగిలిన 96 శాతం ద్రవ్యరాశిని మోస్తున్న అదృశ్య కణాలేవో ఉండి తీరాలని సైద్ధాంతికంగా ఋజువు చేశాడు. ఆ అదృశ్యకణాలే గూఢ ద్రవ్యరాశి (dark matter) కి ఆధారమన్నాడు. ఆ అదృశ్యకణాల లక్షణాలను కూడా తేల్చాడు. అవి బోసాన్ల తరహా కణాలన్నాడు. వాటినే శాస్త్రీయంగా హిగ్స్‌ బోసాన్‌ కణాలంటున్నారు. కనిపించని కణాలు కాబట్టి వాటిని 'దైవ కణాలు (God particles)' అని మరికొందరు పేర్కొంటున్నారు. పరమ నాస్తికుడైన పీటర్‌ హిగ్స్‌కు ఈ పేరుతో ఆ కణాల్ని పిలవడం అంతగా రుచించకపోయినా ఆయన ప్రతిపాదనల్నిLHC (Large Headron Collider) లేదా బిగ్‌బ్యాంగ్‌ ప్రయోగం దాదాపు ఖరారు చేసింది. హిగ్స్‌ బోసాన్‌ కణాల ఉనికి దాదాపు ఋజువైంది. ఆ ప్రయోగం ద్వారా విశ్వరహస్యాలు బోధపడే అవకాశం ఉంది. ఆ వివరాలు త్వరలో తెలుసుకుందాము.


ప్రొ|| ఎ. రామచంద్రయ్య
సంపాదకులు, చెకుముకి,
జన విజ్ఞాన వేదిక