False Vacuum

 

મિત્રો!! તમે ખબર સાંભળી જ હશે કે સર્ન, સ્વિટઝરલેન્ડમાં મૌજૂદ લાર્જ હેડ્રોન કોલાઇડર(LHC) મશીનમાં પ્રોટોનની ટક્કર કરાવી વૈજ્ઞાનિકો કણોને દળ(mass) પ્રદાન કરવાવાળા હિંગ્સ બોઝોન કણની શોધમાં રચ્યાપચ્યા રહેતાં હતાં. બ્રહ્માંડ નિર્માણના 10^-32 સેકન્ડ બાદ અસ્તિત્વમાં આવેલ હિંગ્સ ફિલ્ડ જીવન માટે બેહદ જરૂરી છે. સઘળા મૂળભૂત કણોની પ્રકૃતિ હંમેશા પ્રકાશની ગતિએ ચાલવાની હોય છે. અગર હિંગ્સ ફિલ્ડ ના હોત તો સઘળા કણ પ્રકાશગતિએ ગતિ કરતા હોત અને તેમનું આપસમાં જોડાઇ જટિલ પરમાણુ, તારાઓ, ગેલેક્ષીઓ તેમજ મનુષ્યોનું નિર્માણ કરવું પણ અસંભવ હોત. સરળ શબ્દોમાં...હિંગ્સ ફિલ્ડ બ્રહ્માંડમાં વ્યાપ્ત એક એવું એનર્જી ફિલ્ડ છે જેનાથી ટકરાઇને કણો ધીમા થાય છે અને આ પ્રક્રિયામાં હિંગ્સ ફિલ્ડ કણોને mass(દળ) પ્રદાન કરે છે. જેટલો વધુ ટકરાવ તેટલું વધુ દળ. ફક્ત પ્રકાશકણ જ એવા કણ છે જેઓ હિંગ્સ ફિલ્ડ સાથે કોઇ ક્રિયા નથી કરતાં. પરિણામ સ્વરૂપ તેઓ સદાય સ્થિર 299792 કિ.મી/સેકન્ડના વેગે ગતિ કરે છે. સરળ સમજૂતી માટે હિંગ્સ ફિલ્ડની તુલના એક રેતીવાળા રણ સાથે કરી શકો છો. ચાલતી વખતે આપ જેટલાં રેતીના સંપર્કમાં આવશો અર્થાત જેટલાં વધુ રેતીમાં ખૂંપશો તેટલીજ આપની ઝડપ ઘટશે તથા દળ વધશે.
-
તો LHC નું પરિણામ શું આવ્યું? પ્રયોગના બે સમાચાર છે. એક સારા અને એક ખરાબ!! વેલ, સારા સમાચાર એ છે કે વૈજ્ઞાનિકોએ હિંગ્સ બોઝોન કણોને શોધી લીધા છે અને ખરાબ સમાચાર?? હિંગ્સ બોઝોન કણોનું મપાયેલ દળ. જે એ વાત તરફ ઇશારો કરે છે કે આપણું બ્રહ્માંડ કદાચ....વાસ્તવિક નિર્વાત(True Vacuum) માં હોવાને બદલે છહ્મ નિર્વાત(False Vacuum) માં સ્થિત છે. આ False Vacuum આખરે શું ચીજ છે? ચાલો સમજીએ.....(વિષય થોડો જટિલ છે પરંતુ રસપ્રદ છે)
-
આપણાં બ્રહ્માંડનો આધારભૂત નિયમ છે કે હર વસ્તુ ઉર્જાના ન્યૂનતમ સ્તરને પ્રાપ્ત કરવા માંગે છે. ઉદાહરણ તરીકે...એક પરમાણુમાં કેન્દ્રના ચારેતરફ મૌજૂદ ઇલેક્ટ્રોન ઉર્જાના ન્યૂનતમ સ્તરથી લઇને મહત્તમ સ્તર સુધી અલગ-અલગ કક્ષામાં મૌજૂદ રહી શકે છે. ઇલેક્ટ્રોનની પ્રકૃતિ સદાય કેન્દ્રની નજીક સ્થિત ન્યૂનતમ ઉર્જાની કક્ષામાં આવવા તેને પ્રેરિત કરે છે. અગર બહારથી ફોટોનરૂપી ઉર્જાનું આગમન પરમાણુમાં થાય તો ભલે તે ઉર્જાને ગ્રહણ કરી ઇલેકટ્રોન ઉચ્ચ ઉર્જાની કક્ષામાં શિફ્ટ થઇ જાય પરંતુ તુરંત આ ઉર્જાને ફોટોનરૂપે ઉત્સર્જીત કરી ઇલેક્ટ્રોન ફરી ન્યૂનતમ ઉર્જાની કક્ષામાં પરત ફરે છે. વાત ન સમજાઇ હોય તો અન્ય એક સરળ ઉદાહરણ દ્વારા સમજીએ. એક દડો કોઇ પહાડની ચોટી ઉપર મૌજૂદ છે તો તે દડાની અંદર Gravitational Potential Energy ના રૂપમાં ઉર્જા કેદ છે. જે ઉર્જાને દડો ત્યજવા માંગે છે. ક્યારેક ને ક્યારેક દડો ગબડીને Potential Energy ને Kinetic Energy માં પરિવર્તિત કરી પહાડની તળેટીમાં પહોંચી ન્યૂનતમ ઉર્જા સ્તર એટલેકે મિનિમમ એનર્જી લેવલ પ્રાપ્ત કરી શાંત થઇ જશે.
-
પ્રયોગો દ્વારા જાણ થઇ છે કે હિંગ્સ બોઝોનનું દળ 126 અબજ ઇલેક્ટ્રોન-વોલ્ટ છે. સામે છેડે ટોપ ક્વાર્ક નામક એક મૂળભૂત કણનું દળ 172 અબજ ઇલેક્ટ્રોન-વોલ્ટ છે(ટોપ ક્વાર્ક શું છે તે standard model of physics સર્ચ કરાવો એટલે idea આવી જશે. છતાં વિસ્તૃતમાં ક્યારેક તેની ઉપર પોષ્ટ બનાવીશું). હકિકતે આનું ઉલ્ટુ હોવું જોઇએ. મૂળભૂત કણનું દળ, દળવાહક કણથી પણ વધુ હોવાનું એક તારણ એવું પણ નીકળે છે કે આપણાં બ્રહ્માંડના સમાનાંતર એક અપેક્ષાકૃત બેહદ ઘાટ્ટુ(ultra dense) હિંગ્સ ફિલ્ડ મૌજૂદ છે. બીજા શબ્દોમાં આપણે વાસ્તવિક નિર્વાત(vacuum) માં ન હોયને થોડું ઉપર અથવા નીચે સ્થિત કોઇ છહ્મ નિર્વાતમાં મૌજૂદ છીએ. ટોપ ક્વાર્કથી અધિક દળ ધરાવતા હિંગ્સ બોઝોન કણની શોધ ચાલુ છે. પરંતુ અગર એવા કણ ભવિષ્યમાં આપણને નથી મળતાં તો એ આશંકા પ્રબળ બનશે કે ક્યાંક ને ક્યાંક નિર્વાત બાબતે કરાયેલ વૈજ્ઞાનિકોની આ ભવિષ્યવાણી સત્ય છે.

-

અગર આપણે ખરેખર False vacuum માં છીએ અને અગાઉ ચર્ચા કરી ચૂક્યા એ મુજબ કે બ્રહ્માંડની પ્રકૃતિ ન્યૂનતમ ઉર્જાસ્તર પ્રાપ્ત કરવાની છે તો આ વાત સત્ય છે કે આજ નહીં તો કાલ, મોડેથી અથવા જલ્દી, એક ના એક દિવસે આપણું બ્રહ્માંડ ઉર્જાના ન્યૂનતમ સ્તરે આપમેળે શિફ્ટ થઇ જશે. પરંતુ કઇરીતે? આની તુલના એક એવા કપડાં સાથે કરી શકો જેને રૂમમાં ચાર ખૂણે ખીલીઓની મદદ વડે જમીનથી અધ્ધર બાંધવામાં આવ્યું હોય(સત્યનારાયણની કથા વખતે ઉપર લટકાવેલ કપડું "ચંદરવા" સાથે આની સરખામણી કરી શકો છો). કપડું આપણાં બ્રહ્માંડની ફેબ્રિક એટલેકે સ્પેસટાઇમને દર્શાવે છે અને ટાઇલ્સ વડે મઢેલ જમીન વાસ્તવિક નિર્વાત એટલેકે સમાનાંતર મૌજૂદ બેહદ ઘાટ્ટુ હિંગ્સ ફિલ્ડ. કપડાની નિયતિ એક ને એક દિવસે ખીલીઓથી ઉખડી જમીન ઉપર મૌજૂદ હિંગ્સ ફિલ્ડમાં સમાય જવાની છે.

-

આવું થવું કઇરીતે સંભવ છે? સ્વાભાવિક છે કે તે ઘાટ્ટા હિંગ્સ ફિલ્ડ સુધી પહોંચવું અથવા તે ફિલ્ડની નિર્વાત ઉર્જાનો સંપર્ક આપણાં બ્રહ્માંડથી કરાવવા માટે એક સ્થાન ઉપર બેહદ અધિક ઉર્જાની આવશ્યક્તા હોય છે. આજ કારણ છે કે સ્ટીફન હોકિન્સ જેવા વૈજ્ઞાનિકોએ LHC જેવા મશીનોમાં એક સ્થાન ઉપર બેહદ અધિક તાપમાન ઉત્પન્ન કરવા બાબતે ચિંતા વ્યક્ત કરી હતી કે શાયદ આટલી ઉર્જાનો જમાવડો બ્રહ્માંડના સ્પેસટાઇમને ચીરીને એક છેદને જન્મ આપી શકે છે કે જે આપણાં સમાનાંતર મૌજૂદ હિંગ્સ ફિલ્ડની નિર્વાત ઉર્જાના પરપોટા માટે આપણાં બ્રહ્માંડનો પ્રવેશદ્વાર બની શકે છે. અગર આવું બને છે તો આ વિનાશક પરપોટો પ્રકાશગતિએ ફેલાઇ આપણાં સમસ્ત બ્રહ્માંડને મૂળભૂત કણોમાં વિખંડિત કરી નષ્ટ કરતો આગળ વધતો જ રહેશે. પરિણામ....આ ખંડિત કણો તે છેદ દ્વારા સમાનાંતર મૌજૂદ હિંગ્સ ફિલ્ડમાં સ્થાનાંતરિત થતાં જશે. બિલકુલ એજ પ્રમાણે જે રીતે રસ્તા ઉપર જમા થયેલું વરસાદી પાણી ગટરનું ઢાંકણું ખોલવાથી દોડતુ-દોડતુ ગટરમાં સમાય જાય છે.

-

પરંતુ ગભરાવાની કોઇ જરૂર નથી કેમકે જોવા જઇએ તો LHC જેવા મશીનોમાં હજીસુધી આપણે 10^12(એક પાછળ બાર મીંડા) કેલ્વિન તાપમાન ઉત્પન્ન કરવામાં જ સફળ રહ્યાં છીએ. હવે આની તુલના કોસ્મિક કિરણો કે જે પૃથ્વીથી બહાર સુદૂર બ્રહ્માંડમાં અક્સર મળી રહેતા હોય છે તેમનું તાપમાન 10^18 સુધીનું જોવામાં આવ્યું છે તેની સાથે કરો. માટે ફિલહાલ LHC માં ઉત્પન્ન તાપમાન બ્રહ્માંડના અસ્તિત્વ માટે કોઇ ખતરો નથી.

-

વૈજ્ઞાનિકોની હાલની રિસર્ચ અનુસાર Vacuum Phase Transition(નિર્વાત પ્રતિસ્થાપન) ની સંભાવના બ્લેકહોલની ઉપસ્થિતિમાં ઘણી વધી જાય છે. રેડિયટ થઇ વિલુપ્ત થતાં નાના બ્લેકહોલ્સ, મોટા બ્લેકહોલ્સની તુલનાએ સ્પેસટાઇમ ફેબ્રિક ઉપર અધિક વક્રતા(curvature) નું નિર્માણ કરે છે. માટે આકારમાં નાના બ્લેકહોલ્સ પોતાનામાં મૌજૂદ બ્રહ્માંડના હિસ્સાને સમાનાંતર હિંગ્સ ફિલ્ડથી સંપર્ક કરાવી તે ફિલ્ડની નિર્વાત ઉર્જાને આપણાં બ્રહ્માંડમાં આવવાનો માર્ગ પ્રદાન કરે છે. આ માન્યતા છે કે બિગબેંગ પશ્ચાત બ્રહ્માંડના શરૂઆતી સમયમાં ઘણાં સૂક્ષ્મ બ્લેકહોલ્સનું નિર્માણ થયું હશે. બની શકે કે પ્રાચીન બ્રહ્માંડમાં દૂર ક્યાંક Vacuum Phase Transition ની આ પ્રક્રિયા માઇક્રો બ્લેકહોલ્સ દ્વારા પહેલાંથીજ શરૂ થઇ ગઇ હો? અને હિંગ્સ નિર્વાતનો તે પરપોટો આપણને ગળી જવાના પથ ઉપર અગ્રેસર હો. અગર આવું છે તો પ્રકાશવેગે આપણી તરફ ધસતો તે પરપોટો વગર કોઇ ચેતાવણીએ જ આપણને નષ્ટ કરી દેશે. મતલબ કંઇક વિચારવા, સમજવા અથવા તર્ક લગાવતા પહેલાં સંપૂર્ણ માનવ સભ્યતા ધૂળમાં વિલીન થઇ ચૂકી હશે(જોકે આ સઘળા કિસ્સામાં Quantum Tunnelling એક મહત્વપૂર્ણ અધ્યાય છે જેની ચર્ચા ફરી ક્યારેક).

 

(મિત્ર વિજય દ્વારા)