એક ઇલેક્ટ્રોનવાળું બ્રહ્માંડ(ભાગ-1)

 

ઇલેક્ટ્રોન વિષે આપણાં પાઠ્યપુસ્તકો આપણને જણાવે છે કે તે ઋણ વીજભાર ધરાવતા sub atomic particle હોય છે. જે એક fix કક્ષામાં અણુનાભિના ચક્કર લગાવે છે. પરંતુ શું આપ જાણો છો કે બ્રહ્માંડમાં મૌજૂદ સઘળા ઇલેકટ્રોન exactly સરખા હોય છે? મતલબ સર્વે ઇલેકટ્રોન્સના માસ(દળ) સરખા હોય છે, તેમનો વીજભાર પણ સરખો હોય છે અને તેમનાં spin પણ બિલકુલ સરખા જ હોય છે. ટૂંકમાં બ્રહ્માંડમાં મૌજૂદ બે અલગ-અલગ ઇલેકટ્રોનની વચ્ચે કોઇપણ પ્રકારનું અંતર નથી હોતું. તેમના પ્રતિરૂપો(anti particle) પોઝિટ્રોનની પણ વાત કરીએ તો તેમનાં પણ દળ અને spin ઇલેક્ટ્રોનની જેમ બિલકુલ સરખા જ હોય છે. પોઝિટ્રોનમાં અંતર ફક્ત તેના વીજભારને કારણે હોય છે. ઇલેક્ટ્રોનનો વીજભાર ઋણ હોય છે જ્યારે પોઝિટ્રોનનો ધન હોય છે. અગર તેમના વીજભારને નજરઅંદાજ કરીએ તો તે બન્ને વચ્ચે પણ કોઇપણ જાતનો ફરક નથી રહેતો. હવે સવાલ એ ઉઠે છે કે આખિરકાર આવું શા માટે છે?

-

વર્ષ 1940માં ભૌતિકશાસ્ત્રી જહોન વ્હીલરે આ સવાલનો જવાબ આપ્યો પોતાની એક દિલચશ્પ થીયરી વડે. એમનું માનવું હતું કે બધા ઇલેકટ્રોન બીલકુલ એક જેવા એટલા માટે હોય છે, કેમકે તેઓ અલગ-અલગ છે જ નહીં. જી હાં, તેમનું કહેવું હતું કે દરઅસલ તે એકજ ઇલેકટ્રોન છે જે time travel કરી સમયમાં એટલી વખત આગળ અને પાછળ આવતા-જતા રહે છે કે આપણી ટાઇમ ફ્રેમમાં આપણને તે ઘણી સંખ્યામાં દેખાય છે. જે ઇલેકટ્રોન સમયમાં પાછળ જાય છે તે આપણને પોઝિટ્રોનના રૂપે દેખાય છે અને જે આગળ જાય છે તે આપણને ઇલેટ્રોનના રૂપે દેખાય છે. આ અજીબો-ગરીબ થીઅરી કેટલી સાચી અને કેટલી ખામીયુક્ત છે તે જોઇએ.

-

સૌપ્રથમ એ સમજીએ કે એકજ ઇલેક્ટ્રોન આપણને કઇરીતે ઘણાંબધાં ઇલેક્ટ્રોનના રૂપે દેખાય છે. કમેન્ટબોક્ષની ઇમેજ જુઓ....તેમાં આડી લાઇન સ્પેસને દર્શાવે છે જ્યારે ઉભી લાઇન સમયને. આપણાં માટે સમય linear હોય છે તેથી આપણે ફક્ત વર્તમાનને જ અનુભવી શકીએ છીએ. ધારોકે ઇલેક્ટ્રોન સમયમાં આગળ પાછળ યાત્રા કરે તો તે આપણી ટાઇમ લાઇનને ઘણી વખત છેદશે(જુઓ નીચેની ઇમેજ). હવે તે છે તો એકજ ઇલેક્ટ્રોન પરંતુ સમયયાત્રા કરીને તે આપણી ટાઇમ લાઇનમાં ઘણીવખત મૌજૂદ રહ્યો. માટે આપણને લાગે છે કે આપણી વચ્ચે એક નહીં બલ્કે ઘણાં બધાં ઇલેક્ટ્રોન્સ મૌજૂદ છે.

-

આને એક સરળ ઉદાહરણ વડે સમજીએ....માની લો, તમે સમયમાં આગળ અથવા પાછળ જઇ શકો છો. હવે સોમવારે તમે ટાઇમટ્રાવેલ કરી રવિવારમાં પહોંચી ગયા અને ત્યાં થોડો સમય વિતાવી ફરી પાછા સોમવારમાં આવી જાઓ છો. આજ કાર્ય તમે મંગળ, બુધ, ગુરુ, શુક્ર અને શનિવારે પણ કરો છો. હવે શું થશે તે જુઓ...છો તો તમે એક જ છતાં રવિવારની ટાઇમલાઇનમાં એકસાથે તમારી છ કોપી દેખાશે. આજ પ્રક્રિયા જો તમે લાખો વખત દોહરાવશો તો તમારી લાખો કોપી દેખાશે. બસ, બિલકુલ આવું જ ઇલેક્ટ્રોન સાથે પણ થાય છે.

-

હવે આપણે એ જોઇએ કે ઇલેકટ્રોન જ્યારે સમયમાં પાછળ જાય છે ત્યારે કઇરીતે તેમનો વીજભાર બદલાઇ જાય છે અને આપણને પોઝિટ્રોનના રૂપે દેખાય છે? આપ ઇલેક્ટ્રીક કરંટ વિષે તો જાણતા જ હશો. જેને i=q/t સૂત્ર વડે ઓળખી શકાય છે. જ્યારે આ કરંટની દિશા બદલાતી હોય છે ત્યારે તેની magnitude(તીવ્રતા) તો સરખી જ રહે છે, પરંતુ આપણે તેની sign માં નેગેટિવ એટલેકે ઋણ વેલ્યુ ઉમેરવી પડતી હોય છે. જેમકે current=i અને current=-i. કરંટ એ બીજું કંઇ નહીં પરંતુ ઇલેક્ટ્રોનનો પ્રવાહ હોય છે. કહેવાનો મતલબ છે કે જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન જમણે થી ડાબી તરફ વહે ત્યારે જે કરંટ ઉત્પન્ન થાય છે તેને આપણે પોઝિટિવ i વડે દર્શાવીએ છીએ. એવીજ રીતે જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન ડાબે થી જમણે તરફ વહે ત્યારે જે કરંટ ઉત્પન્ન થાય છે તેને આપણે નેગેટિવ -i વડે દર્શાવીએ છીએ.

-

અહીં રસપ્રદ વાત એ છે કે કોઇપણ કણની ગતિની દિશાને ઉલટી કરવી મેથેમેટિકલી બિલકુલ એવું જ છે જેવું તેને સમયમાં પાછળ જતા જોવું છે. ઉદાહરણ તરીકે કોઇ દ્રશ્ય જોતા હોઇએ અને તેને rewind કરીએ તો દ્રશ્ય ઉલ્ટુ જતું લાગે. પરંતુ એનો મતલબ હરગીઝ એવો નથી થતો કે સમય ખરેખર પાછળ જશે. અહીં ફક્ત રેફરન્સ ફ્રેમ બદલાશે. તો આ રીતે ઇલેકટ્રોનનો વીજભાર બદલાઇ જાય છે. અત્યારસુધી આપ સમજી ગયા હશો કે આ થીઅરી શું કહેવા માંગે છે. આ થીઅરી છે તો એકદમ દિલચશ્પ પરંતુ મોટાભાગના વૈજ્ઞાનિકો આને નથી માનતા. કેમ? ચર્ચા કરીશું આવતી પોષ્ટમાં....

(ક્રમશ:)