પ્રિન્સ્ટન યુનિવર્સિટીના એક વિદ્યાર્થીએ ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સમાં પાથ ઈન્ટિગ્રલ નામના મૌલિક વિચાર પર સંશોધન કર્યું છે. તેણે આ વિષય પર પીએચ.ડી.ની થિસિસ લખી છે. એ થિસિસના પરીક્ષકો દુનિયાના બે મહાન નોબેલ પુરસ્કાર વિજેતા આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈન અને વોલ્ફગાંગ પૌલી છે. તેઓ હવે પ્રિન્સ્ટન યુનિવર્સિટીના એક ખંડમાં આ વિદ્યાર્થીના વાય-વા (મૌખિક પરીક્ષા-ઓરલ એક્ઝામ) લેવા બેઠા છે. આ વિદ્યાર્થીએ તેની થિસિસ ડિફેન્ડ કરવાની છે, એટલે કે થિસિસનો સાર રજૂ કરી તેની થિસિસમાં રહેલાં તેના સંશોધન કાર્ય વિશે એ બે પરીક્ષકો જે પ્રશ્ર્નો પૂછે તેના જવાબ આપવાના છે. જો વિદ્યાર્થી, એ પરીક્ષામાંથી પાર ઊતરે તો તેને ડોક્ટરેટની ડિગ્રી મળે, નહીં તો તે લટકી રહે. વિદ્યાર્થી આ બે મહાન વિજ્ઞાનીઓ સમક્ષ પોતાની થિસિસના હાર્દને રજૂ કરે છે. આ બે મહાન પરીક્ષકો તેના પર પ્રશ્ર્નોની ઝડી વરસાવે છે. વિદ્યાર્થી તેના જવાબ આપે છે. પછી વિદ્યાર્થીને જવાનું કહેવામાં આવે છે, અને આ બે મહાન પરીક્ષકો અંદર અંદર ચર્ચા કરે છે કે એ વિદ્યાર્થીને પીએચ.ડી.ની ડિગ્રી આપવી કે નહીં. શું એ વિદ્યાર્થીની થિસિસ પીએચ.ડી. ડિગ્રી આપવા યોગ્ય છે? શું તેણે એવી મૌલિક શોધ કરી છે જેને માટે તેને પીએચ.ડી.ની ડિગ્રી આપી શકાય? વોલ્ફગાંગ પૌલી કહે છે કે તે વિદ્યાર્થી પીએચ.ડી.ની ડિગ્રી આપવા યોગ્ય નથી. તેનું સંશોધન બકવાસ હોય તેમ લાગે છે. આઈન્સ્ટાઈન પૌલીને કહે છે કે તે બકવાસ હોય તેમ લાગે છે. પણ હકીકતમાં તે ખૂબ જ મૌલિક છે, માટે તે આપણને બકવાસ લાગે છે. માટે તે વિદ્યાર્થી પીએચ.ડી.ની ડિગ્રી માટે યોગ્ય છે. પછી આઈન્સ્ટાઈન પૌલીને તે વિદ્યાર્થીની થિસિસના મૌલિક તત્ત્વને સમજાવે છે. પૌલી સહમત થાય છે અને તે વિદ્યાર્થીને પીએચ.ડી. ડિગ્રી એનાયત થાય છે. એ વિદ્યાર્થી હતો મહાન ભૌતિકશાસ્ત્રી રિચાર્ડ ફાયનમન. જેને પછી તેના આ કાર્ય માટે નોબેલ પુરસ્કાર મળે છે. ફાયનમનની આ થિયરી ક્વોન્ટમ ફિલ્ડ થિયરી તરીકે આજે જાણીતી છે અને ક્વોન્ટમ ક્રોમોડાયનામિક્સની એ માતા છે.
આઈન્સ્ટાઈન સાથે રિચાર્ડ ફાયનમનની થિસિસ તપાસનાર જે બીજો મહાન નોબેલ પુરસ્કાર વિજેતા વિજ્ઞાની હતો તે વોલ્ફગાંગ પૌલી દુનિયાનો એક મહાન ભૌતિકશાસ્ત્રી હતો. તેણે શોધી કાઢ્યું કે ઈલેક્ટ્રોન પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન જેવા પદાર્થકણો ક્વોન્ટમની એક સ્ટેટમાં એક જ રહે, બીજો પદાર્થકણ તે સ્ટેટમાં જગ્યા ન લઈ શકે. જેમ કે સભાખંડમાં કે ક્યાંય એક ખુરશીમાં માત્ર એક જ જણ બેસી શકે. એક ખુરશીમાં બે કે વધારે માણસો બેસી શકે નહીં.
આ સિદ્ધાંતને ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સમાં પૌલીનો એક્સક્લુઝન પ્રિન્સિપલ કહે છે. તે ક્વોન્ટમની એક સ્ટેટમાં બીજા પદાર્થકણને ઘૂસવા દેતો નથી. એક ક્વોન્ટમ સ્ટેટમાં તે એક જ રહે છે. હજારો ઈલેક્ટ્રોન હોય અને તેના પર દબાણ આવે ત્યારે આ બધા ઈલેક્ટ્રોન્સ નજીક નજીક આવતા જાય પણ એક લિમિટ પછી તે વધારે નજીક આવી શકે નહીં, કારણ કે ક્વોન્ટમની એક સ્ટેટમાં તે એક જ હોય. તેથી આ પરિસ્થિતિને લીધે ઈલેક્ટ્રોન્સનું વાદળ બહારની બાજુએ દબાણ કરે. જ્યારે સૂર્ય જેવા તારામાં તેના ગર્ભભાગમાં અણુ-ઈંધણ ખૂટે ત્યારે તેના ગર્ભભાગની બહાર રહેલ પદાર્થ ગુરુત્વાકર્ષણથી તારાને દબાવે, તેને સંકોચે. આ વખતે તારામાં રહેલ પદાર્થના અણુઓ ભાંગી પડે, ઈલેક્ટ્રોન્સ ગર્ભભાગની બહાર ફેંકાય અને ગર્ભ ભાગની ફરતે ઈલેક્ટ્રોન્સ વાદળ રચે. એ ઈલેક્ટ્રોન્સના વાદળને તારાના ઉપલા ભાગનો પદાર્થ ગુરુત્વાકર્ષણથી દબાવે. એક સમય એવો આવે કે એ ઈલેક્ટ્રોન્સના વાદળામાં ઈલેક્ટ્રોન્સ પૌલીના સિદ્ધાંત પ્રમાણે વધારે નજીક જઈ શકે નહીં અને તેથી તે બધા ઈલેક્ટ્રોન્સ ભેગા મળી બહારની બાજુએ દબાણ કરે અને ગુરુત્વાકર્ષણથી થતા તારાના સંકોચનને અટકાવે સૂર્ય જેવા તારામાં જ્યારે અણુ-ઈંધણ ખૂટવા આવે ત્યારે થતાં સંકોચનને અટકાવનાર આ ઈલેક્ટ્રોન્સ પૌલીના સિદ્ધાંત પ્રમાણે તારાનું ગુરુત્વીયપતન અટકાવે છે. આ પરિસ્થિતિમાં તારાને વ્હાઈટ ડ્વાર્ફ તારા કહે છે, ગુજરાતીમાં તેને શ્ર્વેતવામન કે શ્ર્વેતપટુ તારો કહે છે. આપણા ભારતીય-અમેરિકન મહાન ખગોળશાસ્ત્રી સુબ્રમણ્યમ ચંદ્રશેખરે આપણને સમજાવ્યું કે સૂર્ય જેવા તારામાં જ્યારે ઈંધણ ખૂટે ત્યારે તે ૧૪ લાખ કિલોમીટરના વ્યાસના તારામાંથી નિસ્તેજ ૧૪ હજાર કિલોમીટરનો આકાશપિંડ બને છે. તેને આપણે વ્હાઈટ ડ્વાર્ફ તારો કહીએ છીએ. આ કાર્ય માટે ચંદ્રશેખરને ૧૯૮૩માં નોબેલ પુરસ્કાર મળેલો. તેના આ કાર્યમાં તારામાં થતું ગુરુત્વીય પતન અટકાવવા પૌલીના એક્સક્લુઝન સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ થાય છે જે તારાના ગુરુત્વાપતનને વ્હાઈટ ડ્વાર્ફ સ્તરે અટકાવે છે.
જો તારો સૂર્યમાં જે દળ (ળફતત) છે તેના કરતાં ત્રણ-ચાર ગણો હોય અને તેમાં જ્યારે અણુ-ઈંધણ ખૂટે અને તેનું ગુરુત્વીયપતન થાય ત્યારે ઈલેક્ટ્રોન્સનું વાદળ પૌલીના એક્સક્લુઝનના સિદ્ધાંત પ્રમાણે તે તારાનું ગુરુત્વીયપતન અટકાવી શકતું નથી કારણ કે ગુરુત્વાકર્ષણનો ભાર ખૂબ જ જબ્બર હોય છે. તેથી ગુરુત્વીયપતન સાથે ઈલેક્ટ્રોન્સ ઘસડાય છે અને તારાના ગર્ભભાગમાં રહેલ પ્રોટોન્સ સાથે અથડાય છે. અને ભારવિહીન ન્યુટ્રોન્સ નામના પદાર્થકણો બનાવે છે. આ ન્યુટ્રોન્સ પણ પૌલીના સિદ્ધાંતને અનુસરતા હોઈ આવા મોટા તારાના ગુરુત્વીયપતનને અટકાવે છે. ર૦ લાખ કિલોમીટરના વ્યાસનો તારો માત્ર ર૦ કિલોમીટરના વ્યાસનો તારો બને છે અને ન્યુટ્રોન્સ તે સ્તરે તારાના ગુરુત્વીયપતનને અટાકાવવા સમર્થ બને છે. તારાની આ અંતિમ સ્થિતિને ન્યુટ્રોન સ્ટાર કહે છે. આ સમજણ આપણને અમેરિકી ખગોળવિજ્ઞાની ઓપનહાઈમરે આપી. જો તારો પદાર્થમાં સૂર્યમાં જે પદાર્થ છે તેના કરતાં દશ કે વધારે ગણો પદાર્થમાં મોટો હોય તો તેવા તારામાં થતું ગુરુત્વીયપતન ન્યુટ્રોન પણ પૌલીના એક્સક્લુઝન સિદ્ધાંત પ્રમાણે અટકાવી શકતા નથી અને તારો બ્લેકહોલમાં પરિણમે છે. અહીં પૌલીનો સિદ્ધાંત કારગત નીવડતો નથી. પૌલીના એક્સક્લુઝન સિદ્ધાંતની નિષ્ફળતા બ્લેકહોલને જન્મ આપે છે.
વોલ્ફગાંગ પૌલીએ અણુ-પરમાણુમાં થતી ગતિવિધિનો અભ્યાસ કર્યો અને બતાવ્યું કે જો શક્તિસંચય, ગતિમાન સંચય અને કોણીય ગતિમાન સંચયના સિદ્ધાંતો સાચા હોય તો અણુ-પરમાણુની ગતિવિધિમાંથી એક એવા પ્રકારના પદાર્થકણો બહાર પડતાં હોવા જોઈએ જેને નથી વિદ્યુતભાર, નથી દળ અને નથી ચુંબકીય ગુણધર્મો. આ પદાર્થકણો કાંઈ જ નથી, પણ કાંઈક છે. આ પદાર્થકણોનું નામ ન્યુટ્રિનો પાડવામાં આવ્યું. આ ન્યુટ્રિનો બ્રહ્માંડનું એક બહુ ઊંડું રહસ્ય સાચવીને બેઠાં છે. તેને ન્યુટ્રોન પદાર્થકણોની જેમ વિદ્યુતભાર નથી અને તે તદ્દન કાંઈ જ નથી, માટે તેને ન્યુટ્રિનો નામ આપવામાં આવ્યું છે.
આ ન્યુટ્રિનો ૧૬ હજાર અબજ કિલોમીટરની જાડી દીવાલમાંથી પસાર થઈ જાય છે તેમ છતાં તે તેમાં શોષાઈ જતો નથી કે નથી તેની સાથે કોઈ પણ પ્રકારની ગતિવિધિ કરતો. પૂરા બ્રહ્માંડમાં તેનો વરસાદ વરસે જ છે. તે હરક્ષણે પૃથ્વીમાંથી લાખો-કરોડો અબજો સંખ્યામાં પસાર થઈ જાય છે. આપણા શરીરમાંથી હર ક્ષણે લાખો ન્યુટ્રિનો પસાર થઈ જાય છે, પણ આપણને ખબર પડતી નથી. આ ન્યુટ્રિનો બ્રહ્માંડનું મોટું વણઉકેલ્યું રહસ્ય લઈને બેઠાં છે. આ ન્યુટ્રિનોની શોધ વોલ્ફગાંગ પૌલીએ ૧૯૩૦માં કરી હતી, પણ તેનું અસ્તિત્વ ૧૯પ૬માં સાબિત થયું.
http://www.bombaysamachar.com/frmStoryShow.aspx?sNo=163192
આઈન્સ્ટાઈન સાથે રિચાર્ડ ફાયનમનની થિસિસ તપાસનાર જે બીજો મહાન નોબેલ પુરસ્કાર વિજેતા વિજ્ઞાની હતો તે વોલ્ફગાંગ પૌલી દુનિયાનો એક મહાન ભૌતિકશાસ્ત્રી હતો. તેણે શોધી કાઢ્યું કે ઈલેક્ટ્રોન પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન જેવા પદાર્થકણો ક્વોન્ટમની એક સ્ટેટમાં એક જ રહે, બીજો પદાર્થકણ તે સ્ટેટમાં જગ્યા ન લઈ શકે. જેમ કે સભાખંડમાં કે ક્યાંય એક ખુરશીમાં માત્ર એક જ જણ બેસી શકે. એક ખુરશીમાં બે કે વધારે માણસો બેસી શકે નહીં.
આ સિદ્ધાંતને ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સમાં પૌલીનો એક્સક્લુઝન પ્રિન્સિપલ કહે છે. તે ક્વોન્ટમની એક સ્ટેટમાં બીજા પદાર્થકણને ઘૂસવા દેતો નથી. એક ક્વોન્ટમ સ્ટેટમાં તે એક જ રહે છે. હજારો ઈલેક્ટ્રોન હોય અને તેના પર દબાણ આવે ત્યારે આ બધા ઈલેક્ટ્રોન્સ નજીક નજીક આવતા જાય પણ એક લિમિટ પછી તે વધારે નજીક આવી શકે નહીં, કારણ કે ક્વોન્ટમની એક સ્ટેટમાં તે એક જ હોય. તેથી આ પરિસ્થિતિને લીધે ઈલેક્ટ્રોન્સનું વાદળ બહારની બાજુએ દબાણ કરે. જ્યારે સૂર્ય જેવા તારામાં તેના ગર્ભભાગમાં અણુ-ઈંધણ ખૂટે ત્યારે તેના ગર્ભભાગની બહાર રહેલ પદાર્થ ગુરુત્વાકર્ષણથી તારાને દબાવે, તેને સંકોચે. આ વખતે તારામાં રહેલ પદાર્થના અણુઓ ભાંગી પડે, ઈલેક્ટ્રોન્સ ગર્ભભાગની બહાર ફેંકાય અને ગર્ભ ભાગની ફરતે ઈલેક્ટ્રોન્સ વાદળ રચે. એ ઈલેક્ટ્રોન્સના વાદળને તારાના ઉપલા ભાગનો પદાર્થ ગુરુત્વાકર્ષણથી દબાવે. એક સમય એવો આવે કે એ ઈલેક્ટ્રોન્સના વાદળામાં ઈલેક્ટ્રોન્સ પૌલીના સિદ્ધાંત પ્રમાણે વધારે નજીક જઈ શકે નહીં અને તેથી તે બધા ઈલેક્ટ્રોન્સ ભેગા મળી બહારની બાજુએ દબાણ કરે અને ગુરુત્વાકર્ષણથી થતા તારાના સંકોચનને અટકાવે સૂર્ય જેવા તારામાં જ્યારે અણુ-ઈંધણ ખૂટવા આવે ત્યારે થતાં સંકોચનને અટકાવનાર આ ઈલેક્ટ્રોન્સ પૌલીના સિદ્ધાંત પ્રમાણે તારાનું ગુરુત્વીયપતન અટકાવે છે. આ પરિસ્થિતિમાં તારાને વ્હાઈટ ડ્વાર્ફ તારા કહે છે, ગુજરાતીમાં તેને શ્ર્વેતવામન કે શ્ર્વેતપટુ તારો કહે છે. આપણા ભારતીય-અમેરિકન મહાન ખગોળશાસ્ત્રી સુબ્રમણ્યમ ચંદ્રશેખરે આપણને સમજાવ્યું કે સૂર્ય જેવા તારામાં જ્યારે ઈંધણ ખૂટે ત્યારે તે ૧૪ લાખ કિલોમીટરના વ્યાસના તારામાંથી નિસ્તેજ ૧૪ હજાર કિલોમીટરનો આકાશપિંડ બને છે. તેને આપણે વ્હાઈટ ડ્વાર્ફ તારો કહીએ છીએ. આ કાર્ય માટે ચંદ્રશેખરને ૧૯૮૩માં નોબેલ પુરસ્કાર મળેલો. તેના આ કાર્યમાં તારામાં થતું ગુરુત્વીય પતન અટકાવવા પૌલીના એક્સક્લુઝન સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ થાય છે જે તારાના ગુરુત્વાપતનને વ્હાઈટ ડ્વાર્ફ સ્તરે અટકાવે છે.
જો તારો સૂર્યમાં જે દળ (ળફતત) છે તેના કરતાં ત્રણ-ચાર ગણો હોય અને તેમાં જ્યારે અણુ-ઈંધણ ખૂટે અને તેનું ગુરુત્વીયપતન થાય ત્યારે ઈલેક્ટ્રોન્સનું વાદળ પૌલીના એક્સક્લુઝનના સિદ્ધાંત પ્રમાણે તે તારાનું ગુરુત્વીયપતન અટકાવી શકતું નથી કારણ કે ગુરુત્વાકર્ષણનો ભાર ખૂબ જ જબ્બર હોય છે. તેથી ગુરુત્વીયપતન સાથે ઈલેક્ટ્રોન્સ ઘસડાય છે અને તારાના ગર્ભભાગમાં રહેલ પ્રોટોન્સ સાથે અથડાય છે. અને ભારવિહીન ન્યુટ્રોન્સ નામના પદાર્થકણો બનાવે છે. આ ન્યુટ્રોન્સ પણ પૌલીના સિદ્ધાંતને અનુસરતા હોઈ આવા મોટા તારાના ગુરુત્વીયપતનને અટકાવે છે. ર૦ લાખ કિલોમીટરના વ્યાસનો તારો માત્ર ર૦ કિલોમીટરના વ્યાસનો તારો બને છે અને ન્યુટ્રોન્સ તે સ્તરે તારાના ગુરુત્વીયપતનને અટાકાવવા સમર્થ બને છે. તારાની આ અંતિમ સ્થિતિને ન્યુટ્રોન સ્ટાર કહે છે. આ સમજણ આપણને અમેરિકી ખગોળવિજ્ઞાની ઓપનહાઈમરે આપી. જો તારો પદાર્થમાં સૂર્યમાં જે પદાર્થ છે તેના કરતાં દશ કે વધારે ગણો પદાર્થમાં મોટો હોય તો તેવા તારામાં થતું ગુરુત્વીયપતન ન્યુટ્રોન પણ પૌલીના એક્સક્લુઝન સિદ્ધાંત પ્રમાણે અટકાવી શકતા નથી અને તારો બ્લેકહોલમાં પરિણમે છે. અહીં પૌલીનો સિદ્ધાંત કારગત નીવડતો નથી. પૌલીના એક્સક્લુઝન સિદ્ધાંતની નિષ્ફળતા બ્લેકહોલને જન્મ આપે છે.
વોલ્ફગાંગ પૌલીએ અણુ-પરમાણુમાં થતી ગતિવિધિનો અભ્યાસ કર્યો અને બતાવ્યું કે જો શક્તિસંચય, ગતિમાન સંચય અને કોણીય ગતિમાન સંચયના સિદ્ધાંતો સાચા હોય તો અણુ-પરમાણુની ગતિવિધિમાંથી એક એવા પ્રકારના પદાર્થકણો બહાર પડતાં હોવા જોઈએ જેને નથી વિદ્યુતભાર, નથી દળ અને નથી ચુંબકીય ગુણધર્મો. આ પદાર્થકણો કાંઈ જ નથી, પણ કાંઈક છે. આ પદાર્થકણોનું નામ ન્યુટ્રિનો પાડવામાં આવ્યું. આ ન્યુટ્રિનો બ્રહ્માંડનું એક બહુ ઊંડું રહસ્ય સાચવીને બેઠાં છે. તેને ન્યુટ્રોન પદાર્થકણોની જેમ વિદ્યુતભાર નથી અને તે તદ્દન કાંઈ જ નથી, માટે તેને ન્યુટ્રિનો નામ આપવામાં આવ્યું છે.
આ ન્યુટ્રિનો ૧૬ હજાર અબજ કિલોમીટરની જાડી દીવાલમાંથી પસાર થઈ જાય છે તેમ છતાં તે તેમાં શોષાઈ જતો નથી કે નથી તેની સાથે કોઈ પણ પ્રકારની ગતિવિધિ કરતો. પૂરા બ્રહ્માંડમાં તેનો વરસાદ વરસે જ છે. તે હરક્ષણે પૃથ્વીમાંથી લાખો-કરોડો અબજો સંખ્યામાં પસાર થઈ જાય છે. આપણા શરીરમાંથી હર ક્ષણે લાખો ન્યુટ્રિનો પસાર થઈ જાય છે, પણ આપણને ખબર પડતી નથી. આ ન્યુટ્રિનો બ્રહ્માંડનું મોટું વણઉકેલ્યું રહસ્ય લઈને બેઠાં છે. આ ન્યુટ્રિનોની શોધ વોલ્ફગાંગ પૌલીએ ૧૯૩૦માં કરી હતી, પણ તેનું અસ્તિત્વ ૧૯પ૬માં સાબિત થયું.
http://www.bombaysamachar.com/frmStoryShow.aspx?sNo=163192
No comments:
Post a Comment