దైవ కణానికి పదేళ్లు!

అంతుచిక్కని ‘దైవ కణం’ (హిగ్స్‌ బోసన్‌) జాడ దొరికి పదేళ్లయ్యింది. దీన్ని పట్టించిన లార్జ్‌ హాడ్రన్‌ కొలైడర్‌ (ఎల్‌హెచ్‌సీ) యంత్రం మరో సంచలనం సృష్టించింది. మూడో ప్రయత్నంలో మూడు విలక్షణ కణాలను గుర్తించింది. ఎల్‌హెచ్‌సీ ఇంకా నాలుగేళ్ల పాటు పనిచేయనున్న నేపథ్యంలో ఇది సాధించిన ఘనతలను, దీని ప్రయోగ ఫలితాలను, మున్ముందు ప్రయోగాల్లో ఆశిస్తున్న ఫలితాలను  ఓసారి పరిశీలిద్దాం.

పొడవైన గొట్టంలాంటి యంత్రంలో కణ పుంజాలను ఢీకొట్టించాలని అనుకోవటమే ఆశ్చర్యకరం. దీని ద్వారా బిగ్‌ బ్యాంగ్‌ అనంతరం విశ్వం ఆవిర్భావానికి మూలమైన దైవ కణాన్ని గుర్తించాలనుకోవటం ఇంకా వింత. అలాంటి అసాధాన్ని సుసాధ్యం చేసి చూపించింది లార్జ్‌ హ్యాడ్రన్‌ కొలైడర్‌. ఇది యూరోపియన్‌ అణు పరిశోధన సంస్థ సెర్న్‌లో 27 కిలోమీటర్ల పొడవుతో కొలువైంది. ఇందులో 2012లో అత్యధిక శక్తితో కూడిన రెండు కణ పుంజాలను ఢీకొట్టించి దైవ కణాన్ని గుర్తించటంలో శాస్త్రవేత్తలు విజయం సాధించారు. కృష్ణ పదార్థంతో పాటు విశ్వ రహస్యాలను మరింత బాగా అర్థం చేసుకోవటానికిది తోడ్పడగలదని ఆశిస్తున్నారు. అప్పట్లో దైవ కణాన్ని గుర్తించినప్పుడు- అది చాలావరకు దైవ కణంగానే కనిపించింది. అయితే అది దైవ కణమేనా అన్నది మాత్రం కచ్చితంగా తెలియదు. దీని గురించి, దీని ధర్మాల గురించి సమగ్రంగా తెలుసుకోవటంపై శాస్త్రవేత్తలు నిశితంగా దృష్టి సారించారు. విశ్వం ఏర్పడటానికి అతి ముఖ్యమైన అంశాలను వర్ణించే ‘స్టాండర్డ్‌ మోడల్‌ ఆఫ్‌ పార్టికల్‌ ఫిజిక్స్‌’ సిద్ధాంతం ప్రకారం పరిశీలించి- అది దైవ కణానికి చాలా చాలా దగ్గరలో ఉన్నట్టు చివరికి ధ్రువీకరించారు. విశ్వంలో ప్రతీ చోటా శక్తి క్షేత్రం (హిగ్స్‌ ఫీల్డ్‌) విస్తరించి ఉంటుంది. ఎలక్ట్రాన్లు, క్వార్కుల వంటి ప్రాథమిక కణాలకు ద్రవ్యరాశిని అందించేది ఇదే. అతి సూక్ష్మమైన, కత్తిరించటానికి వీల్లేని కణాలకు ద్రవ్యరాశి ఉండటమనేది చాలా చిత్రమైన విషయం. చాలాకాలంగా అంతుచిక్కని ఇలాంటి ప్రశ్నలకు, ప్రాథమిక అంశాలకు దైవ కణంతో సమాధానాలు లభించాయి. ఎలక్ట్రాన్లకు ద్రవ్యరాశి లేకపోయినట్టయితే విశ్వం తొలిదశలో అసలు అణువులే ఏర్పడి ఉండేవి కావు. అణువులే లేకపోతే మన ఉనికే ఉండేది కాదు. అందుకే దీనికి అంత ప్రాధాన్యం.

క్షీణించే క్రమంలో..

దైవ కణం జీవనకాలం అతి స్వల్పం. కణాలు ఢీకొట్టుకున్నప్పుడు పుట్టుకొచ్చిన తర్వాత ఇది సెకనులో కోట్లాది వంతు కన్నా తక్కువ సేపే ఉనికిలో ఉంటుంది. ఆ తర్వాత విచ్ఛిన్నమవుతుంది. ఈ క్రమంలో క్వార్కులు, ఎలక్ట్రాన్ల వంటి ప్రాథమిక కణాలుగా మారిపోతుంది. అయితే చివరిదశలో ప్రోటాన్లు, న్యూట్రాన్లతో కూడిన క్వార్కులుగా.. ముఖ్యంగా బి రకం క్వార్కులుగా మారటానికి ఎక్కువ సమయం తీసుకుంటున్నట్టు శాస్త్రవేత్తలు గుర్తించారు. ఈ ప్రాథమిక కణాలన్నీ హిగ్స్‌ క్షేత్రంతో ఢీకొనటం ద్వారా ద్రవ్యరాశిని పొందుతున్నట్టు నిరూపించారు. హిగ్స్‌ క్షేత్రాన్ని క్వార్కులు బలంగా ఢీకొంటాయి కాబట్టి ఎక్కువ ద్రవ్యరాశిని పొందుతాయి. నెమ్మదిగా ఢీకొనటం వల్ల ఎలక్ట్రాన్లు తేలికగా ఉంటాయి. కాంతి కణాలైన ఫోటాన్లు హిగ్స్‌ క్షేత్రాన్ని ఢీకొనవు. అందువల్ల వీటికి ద్రవ్యరాశి ఉండదు. విశ్వం ప్రాథమిక కణాల్లో మ్యూయాన్లు కూడా ఒకటి. ద్రవ్యరాశిని మినహాయిస్తే ఇవి దాదాపు ఎలక్ట్రాన్ల మాదిరిగానే ఉంటాయి. అయితే ఎలక్ట్రాన్లను, మ్యూయాన్లను విశ్వం వేర్వేరుగా పరిగణిస్తున్నట్టు కొన్ని ప్రయోగాలు సూచిస్తున్నాయి. దైవ కణం అరుదుగా మ్యూయాన్లుగానూ మారుతుంది. ఐదు వేల దైవకణాల్లో ఒకటే మ్యూయాన్లుగా మారుతుంది. ఒకవేళ దైవ కణం కూడా వీటిని భిన్నంగా పరిగణిస్తున్నట్టు తేలితే అది గొప్ప ఆవిష్కరణ కాగలదని భావిస్తున్నారు.    

రికార్డు శక్తి!

అత్యధిక శక్తితో కణ పుంజాలు ఢీకొడితే కొత్త కణాలు పుట్టుకొచ్చే అవకాశం ఎక్కువ. అందుకే ఈ మూడో ప్రయత్నంలో శక్తిని 13.6 ట్రిలియన్‌ ఎలక్ట్రాన్‌ వోల్టుల రికార్డు స్థాయికి పెంచారు. దైవ కణం తనతోనూ, ఇతర కణాలతోనూ ఎలా చర్య జరుపుతోందనేది తెలుసుకోవటానికిది ఉపయోగపడనుంది. కణాలను మోసుకెళ్లే కొత్త బలం, మినీ కృష్ణ బిలాలు, దైవ కణాన్ని పోలిన విలక్షణ కణాలు, భార న్యూట్రల్‌ లెప్టాన్లు, కృష్ణ పదార్థం వంటి కొంగొత్త విషయాలను గుర్తించటం మీద ఇప్పుడు దృష్టి సారించారు. బిగ్‌ బ్యాంగ్‌తో పదార్థం, ప్రతి పదార్థం (యాంటీ మ్యాటర్‌) రెండూ పుట్టుకొచ్చాయన్నది శాస్త్రవేత్తల ఆలోచన. పెద్దవైనా, చిన్నవైనా.. జీవులన్నీ పదార్థంతో ఏర్పడ్డవే. ఇలాంటి పరిస్థితిలో విశ్వంలో ప్రతి పదార్థం కన్నా పదార్థం ఎందుకు ఎక్కువగా ఉందనేది అంతు పట్టని విషయం. ఎల్‌హెచ్‌సీ  ప్రయోగంలో దీని ఆనవాళ్లు తెలియగలవని అనుకుంటున్నారు. స్టాండర్డ్‌ మోడల్‌ సిద్ధాంతంలో పేర్కొన్నవాటిల్లో కృష్ణ పదార్థానికి సమ్మతమైన కణాలేవీ లేవు. ఈ ప్రయోగంలో దీనికి విరుద్ధమైన అంశాలు బయటపడితే భౌతికశాస్త్రానికి కొత్త దిశను చూపించగలవు కూడా.

మూడు విలక్షణ కణాలు

క్వార్కులు ప్రాథమిక కణాలు. ఇవి సాధారణంగా రెండుగా, మూడుగా కలిసిపోయి బృందాలుగా ఏర్పడుతుంటాయి. ఇలా ప్రోటాన్లు, న్యూట్రాన్ల వంటి హ్యాడ్రన్లుగా మారతాయి. అణు కేంద్రకంలో ఉండేవి ప్రోటాన్లు, న్యూట్రాన్లే. అయితే క్వార్కులు అరుదుగా నాలుగేసి (టెట్రాక్వార్క్‌), ఐదేసి (పెంటాక్వార్క్‌) బృందాలుగానూ మారగలవు. ఇలాంటి కొత్తరకం పెంటాక్వార్క్‌ను, అలాగే తొలిసారిగా టెట్రాక్వార్క్‌ జతలనూ ఎల్‌హెచ్‌సీ తాజాగా గుర్తించింది. దీంతో హ్యాడ్రన్ల జాబితాలోకి మరో మూడు కొత్తగా తోడైనట్టయ్యింది. క్వార్కులు ఎలా కలిసిపోతాయి? అవి సంక్లిష్ట కణాలుగా ఎలా మారతాయి? అనేవి మరింత బాగా అర్థం చేసుకోవటానికివి తోడ్పడగలవని భావిస్తున్నారు. వీటి లోతుత్లోకి వెళ్లినకొద్దీ మరిన్ని వినూత్న హ్యాడ్రన్లు బయటపడగలవనీ అనుకుంటున్నారు. ఇది 1950ల నాటి ‘పార్టికల్‌ జూ’ ఆవిష్కరణనూ తలపిస్తోంది. ఎందుకంటే ఇదే చివరికి క్వార్క్‌ల వర్గీకరణకు దారితీసింది. కాబట్టే తాజా ఆవిష్కరణ ‘పార్టికల్‌ జూ 2.0’కు నాంది పలుకగలదని భావిస్తున్నారు.