वाचनीय लेख - न्यूटनचे ‘Anti Apple’ही जमिनीवरच पडणार!

न्यूटन यांचे ‘प्रति-सफरचंद’ जमिनीवर पडण्याऐवजी आकाशात गेले असते का, ही चर्चा आता थांबवावी लागेल. कारण आइनस्टाइन पुन्हा जिंकले आहेत.

श्रीमंत माने

झाडावरून पडलेले सफरचंद पाहून सर आयझॅक न्यूटन यांना कुतूहल वाटले व त्यातूनच गुरुत्वाकर्षणाचा शोध लागला. प्रत्येक वस्तूला स्वत:कडे खेचणारी पृथ्वीची शक्ती म्हणजे गुरुत्वाकर्षण. पण, ही शक्ती नसती तर ते सफरचंद देठापासून वेगळे झाल्यानंतरही जिथे आहे तिथेच राहिले असते का? अल्बर्ट आइनस्टाईन यांनी १९१५ मध्ये सापेक्षतावादाचा सिद्धांत मांडला. प्रत्येक क्रियेला प्रतिक्रिया असते, हे त्या सिद्धांतामधील वाक्य विज्ञानाची पुरेशी तोंडओळख नसलेलेही वापरू लागले. 

१९२८ साली ब्रिटिश भौतिकशास्त्रज्ञ पॉल डिरॅक यांनी संकल्पना मांडली की मॅटरला तितक्याच तोडीचे व तोलामोलाचे अँटिमॅटर असते. त्याला द्रव्य आणि प्रतिद्रव्य म्हणता येईल. प्रत्येक कणाला, द्रव्याला, वस्तूला त्यातून प्रतिरूप असतेच. क्वांटम फिजिक्समधील मैलाचा दगड मानल्या जाणाऱ्या या संकल्पनेसाठी डिरॅक यांना १९३३चे नोबेल मिळाले. त्या नोबेलच्या वर्षभर आधी अमेरिकेतील कॅलिफोर्निया इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजीमधील भौतिकशास्त्रज्ञ कार्ल अँडरसन यांनी प्रत्यक्ष पॉझिट्रॉन म्हणजे धनभारित इलेक्ट्राॅनचा म्हणजेच अँटिमॅटरच्या मुख्य वैशिष्ट्याचा शोध लावला. त्यासाठी त्यांना १९३६चे नोबेल मिळाले. तर अशी नोबेलविजेत्यांच्या मांदियाळीशी संबंधित संशोधनामुळे गेली शंभर वर्षे न्यूटन यांचे सफरचंद वेगळ्या संदर्भाने चर्चेत राहिले. प्रत्येक मॅटरएवढे अँटिमॅटरही असेल तर ते सफरचंदालाही असणार. मग असे प्रतिसफरचंद जमिनीवर पडण्याऐवजी आकाशात गेले असते का? गेले असते तर ब्रह्मांडाच्या पातळीत किती दूर गेले असते? आता ही चर्चा थांबवावी लागणार आहे. आइनस्टाईन पुन्हा जिंकले आहेत. अँटिमॅटरवरही गुरुत्वाकर्षण लागू होते, असे ते शंभर वर्षांपूर्वी सांगून गेले आणि आता स्वीत्झर्लंडमधील जिनिव्हाजवळच्या सर्न प्रयोगशाळेत हे सिद्ध झाले आहे. 
त्या प्रयोगातील निष्कर्ष परवा, २७ सप्टेंबरला नेचर नियतकालिकात प्रसिद्ध झाले आणि मानवी समुदायाला पडलेला एक गहन गुंता सुटला. हा क्षण नुसताच ऐतिहासिक वगैरे नाही तर आपण माणसे, इतर सगळे सजीव-निर्जीव, धातू व मूलद्रव्ये, निसर्ग, पर्यावरण, पृथ्वी व विश्वातील साऱ्यांच्या अस्तित्वाचा तिढा या शोधाने सुटला आहे. इंग्रजीत सांगायचे तर ओन्ली मॅटर मॅटर्स. 

मुळात ब्रह्मांड, त्यातील सूर्यमाला, एकेका सूर्यमालेतील ग्रह, त्या ग्रहांवर असलेली व नसलेली जीवसृष्टी सारे काही द्रव्य म्हणजे मॅटरपासून निर्माण झाले आहे. पार्टिकल फिजिक्स मानते की मॅटर व अँटिमॅटरमध्ये केवळ एकच फरक आहे तो म्हणजे मॅटरच्या अणुसंरचनेत इलेक्टॉन ऋणभारित तर प्रोटॉन धनभारित असतात तर अँटिमॅटरच्या अणूंमधील इलेक्ट्रॉन धनभारित असतात. त्यांना पॉझिट्राॅन म्हणतात. हा एक फरक सोडला तर सगळे गुणधर्म सारखे असतात. पण, हे मॅटर व अँटिमॅटर एकमेकांच्या संपर्कात आले की एका झटक्यात ते एकमेकांना नष्ट करतात. त्यानंतर काहीच उरत नाही. १३.८ अब्ज वर्षांपूर्वी हे विश्व, हे ब्रह्मांड ज्या बिग बँग म्हणजे महाकाय स्फोटातून तयार झाले, त्यावेळी द्रव्य व प्रतिद्रव्य जवळपास समसमान प्रमाणात तयार झाले खरे. त्यावेळीही त्यांनी एकमेकांना नष्ट केले. सुदैवाने मॅटर व त्यातून उत्पन्न होणारे रेडिएशन म्हणजे प्रारण थोडे अधिक शिल्लक राहिले. त्यामुळे अवतीभोवती दिसते त्या साऱ्याचे अस्तित्व. तेव्हा जे नष्ट झाले त्या अँटिमॅटरचा शोध गेली तीस वर्षे शास्त्रज्ञ घेत आहेत आणि तिचे केंद्र आहे, युरोपियन ऑर्गनायझेशन फॉर न्यूक्लीअर रिसर्च ही संस्था. ती सर्न नावाने जगभर ओळखली जाते. सर्न हे मूळ फ्रेंच नावाचे संक्षिप्त रूप. 

माणसांना विज्ञान समजून घेण्याच्या प्रक्रियेत सर्नने दिलेले योगदान मोठे आहे. त्यापैकी हिग्ग्ज बोसॉन म्हणजे प्रत्येक वस्तूला तिचे वस्तुमान देणारा देवकण हा २०१२ मधील प्रमुख शोध. साठच्या दशकात अशा देवकणाचे सूतोवाच पीटर हिग्ग्ज यांनी केले म्हणून त्यांचे आणि प्रख्यात भारतीय भौतिकशास्त्रज्ञ सत्येंद्रनाथ बोस यांची नावे या देवकणाला देण्यात आली. त्याशिवाय डब्लू बोसॉन, झेड बोसॉन, लार्ज हॅड्रॉन कोलायडर, बर्थ ऑफ वेब (हो, इंटरनेट वापरताना आपण रोज वापरतो ते WWW) आणि आता अँटिमॅटर, अशी सर्नकडून मानवजातीला मिळालेल्या देणग्यांची यादी मोठी आहे. तिथल्या संशोधकांनी १३ सप्टेंबर १९९५ अँटिहायड्रोजनच्या रूपाने पहिल्यांदा अँटिमॅटर निर्माण केले. वर उल्लेख केल्याप्रमाणे या निर्मितीमागे शंभर वर्षांचे परिश्रम होते. 

अल्बर्ट आइनस्टाईन यांनी ३० जून १९०५ ला पहिल्यांदा अँटिमॅटरचा उल्लेख केला होता. ते प्रत्यक्ष शोधून काढणारे कार्ल ॲँडरसन यांचा जन्म त्यानंतर दोन महिन्यांनंतरचा. अँटिमॅटरवर गुरुत्वाकर्षणाचा प्रभाव तपासण्याच्या आताच्या प्रयोगाची तुलना गॅलिलिओच्या सोळाव्या शतकातील प्रयोगाशी करता येईल. वेगवेगळ्या वजनांच्या वस्तूंवर गुरुत्वाकर्षणाचा सारखाच प्रभाव पडतो, हे दाखविण्यासाठी गॅलिलिओने पिसा येथील झुकत्या मनोऱ्यावरून भिन्न वजनाचे चेंडू खाली सोडले होते. तसेच आता सर्नच्या अल्फा-जी प्रयोगशाळेत अँटिहायड्रोजनचे हजारो अणू एका उभ्या निमुळत्या पाईपमध्ये साेडण्यात आले. ते अणू द्रव्याच्या अणूंच्या संपर्कात येऊन नष्ट होऊ नयेत, यासाठी सुपरकंडक्टिंग इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक कॉईल त्या नरसाळ्यावर गुंडाळण्यात आल्या. काही उष्ण अणू बाहेर पडू दिले. जेणेकरून उरलेल्या वायूचे तापमान थोडे कमी होईल. तापमान अर्धा डिग्रीपर्यंत कमी झाल्यानंतर अँटिहायड्राेजनचे ते अणू हळूहळू फिरायला लागले. मग नरसाळ्याच्या वरची व खालची झाकणे काढून अणूंना मोकळी वाट करून देण्यात आली. साधारणपणे एखादा वायू असा मोकळा सोडला तर चोहोबाजूंनी पसरतो. पॉझिट्रॉन म्हणजे धनभारित इलेक्ट्रॉनच्या अणूचे जवळपास ८० टक्के अँटिमॅटर खालच्या बाजूने बाहेर आले. या प्रयोगात काही त्रुटी नक्कीच आहेत. तथापि, अँटिहायड्रोजनचे अणू काहीही झाले तरी वर जाण्याची शक्यता अजिबात नसल्यासाठी हे निष्कर्ष पुरेसे आहेत. याचाच दुसरा अर्थ हा, की बिग बँगवेळी आपण मॅटरऐवजी अँटिमॅटरपासून बनलो असतो तरी फार काही बिघडले नसते. कोण सांगावे, कुठल्या तरी अन्य सूर्यमालेत किंवा त्या सूर्याभोवती फिरणाऱ्या कुठल्यातरी ग्रहावरच्या साऱ्या वस्तू अँटिमॅटरपासून बनलेल्या असतील!..

shrimant.mane@lokmat.com