ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണിന്റെ പേരില് ഇക്കുറി നൊബേല് പുരസ്ക്കാരം പ്രഖ്യാപിക്കപ്പെട്ടപ്പോള് ഇന്ത്യക്കാരനായ സത്യേന്ദ്രനാഥ് ബോസിനുകൂടി അവകാശപ്പെട്ടതാണ് പുരസ്ക്കാരം എന്ന മട്ടില് ഇന്ത്യന് മാധ്യമങ്ങള് വാര്ത്തകള് നല്കിയിരുന്നു. യഥാര്ഥത്തില് പേരിലുള്ള ഒരു സാമ്യമല്ലാതെ, ബോസിനും ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണിനും തമ്മില് എന്തെങ്കിലും ബന്ധമുണ്ടോ. ഇക്കാര്യം പരിശോധിക്കുകയാണ് ഇവിടെ.....'മാതൃഭൂമി ആഴ്ച്ചപ്പതിപ്പ്' 2013 നവംബര് 10 ലക്കത്തില് പ്രസിദ്ധീകരിച്ചത്.
പ്രപഞ്ചോത്പ്പത്തിയുടെ വേളയില് പദാര്ഥകണങ്ങള്ക്ക് എങ്ങനെ പിണ്ഡം അഥവാ ദ്രവ്യമാനം കൈവന്നു എന്നതിന്റെ ഉത്തരം കണ്ടെത്തിയതിനാണ് ബല്ജിയം സ്വദേശിയായ ഫ്രാന്സ്വാ ഇന്ഗ്ലെര്ട്ടും ബ്രിട്ടീഷുകാരനായ പീറ്റര് ഹിഗ്ഗ്സും 2013 ലെ ഭൗതികശാസ്ത്ര നൊബേലിന് അര്ഹരായത്.
1964 ല് ആവിഷ്ക്കരിക്കപ്പെട്ട സിദ്ധാന്തത്തിനാണ് 2013 ല് നൊബേല് സമ്മാനം; 49 വര്ഷത്തെ ഇടവേള !
കഴിഞ്ഞ വര്ഷം ജനീവയില് സേണിലെ ലാര്ജ് ഹാഡ്രോണ് കൊളൈഡറില് (എല് എച്ച് സി) നടന്ന കണികാപരീക്ഷണത്തില് 'ദൈവകണ' ( God's Particle ) മെന്ന് വിളിപ്പേരുള്ള ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണ് (Higgs boson ) കണ്ടെത്തിയിരുന്നില്ലെങ്കില് ഇത്തവണയും ഇവര്ക്ക് നൊബേല് കിട്ടില്ലായിരുന്നു.
മാത്രമല്ല, ഏതാണ്ട് ഒരേ സമയം മൂന്ന് പ്രബന്ധങ്ങളിലായി ആറ് ഗവേഷകര് അവതരിപ്പിച്ച സിദ്ധാന്തത്തിന് രണ്ടുപേര്ക്ക് മാത്രം നൊബേല് കൊടുത്തതിന്റെ ഔചിത്യക്കുറവും ഇതിനകം പലരും ഉന്നയിച്ചു കഴിഞ്ഞു.
നൊബേലുമായി ബന്ധപ്പെട്ട അത്തരം കാര്യങ്ങള് വിവരിക്കാനുദ്ദേശിച്ചുള്ളതല്ല ഈ ലേഖനം, മറ്റൊരു കാര്യം പരിശോധിക്കാനാണ്.
ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണുമായി ബന്ധപ്പെട്ട സൈദ്ധാന്തിക മുന്നേറ്റത്തിന് നൊബേല് കിട്ടിയ വിവരം ഏതാണ്ടെല്ലാ പത്രങ്ങളും കാര്യമായി റിപ്പോര്ട്ട് ചെയ്തു. ആ റിപ്പോര്ട്ടുകള്ക്കൊപ്പം സത്യേന്ദ്രനാഥ് ബോസ് എന്ന ഇന്ത്യന് ശാസ്ത്രപ്രതിഭയുടെ പേരുകൂടി ഉള്പ്പെടുത്താന് മിക്ക ഇന്ത്യന് പത്രങ്ങളും ശ്രമിച്ചു.
അതില് ഒരു റിപ്പോര്ട്ടിന്റെ ഭാഗം ഇങ്ങനെ : '1924 ല് സത്യേന്ദ്രനാഥ് ബോസ് ( Satyendra Nath Bose ) എന്ന ഇന്ത്യന് ശാസ്ത്രജ്ഞന് രൂപംനല്കിയ ബോസോണ് കണികാ സിദ്ധാന്തമാണ് ഇതിന് അടിസ്ഥാനമായത്' (ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണ് കണത്തിന്റെ സാധ്യത വെളിപ്പെടുത്താന് അടിസ്ഥാനമായത്). മറ്റൊരു പത്രം റിപ്പോര്ട്ട് ചെയ്തത് 'ഒരു ഇന്ത്യന് ശാസ്ത്രജ്ഞന്റെ അധ്വാനവും ഇതിന് പിന്നിലുണ്ട്....സത്യേന്ദ്രനാഥ് ബോസ് ആണ് ആ ശാസ്ത്രജ്ഞന് ' എന്നാണ്.
നൊബേല് സമ്മാനം ( Nobel Prize ) സംബന്ധിച്ച ഓണ്ലൈന് വാര്ത്തയ്ക്ക് ഒരു വായനക്കാരന്റെ കമന്റ് നോക്കുക : 'സത്യേന്ദ്ര നാഥ് ബോസ്സ് എന്ന ഇന്ത്യന് ശാസ്ത്രജ്ഞനെ മറന്നുകൊണ്ട്, അദ്ദേഹത്തെ കുറിച്ച് ഒന്നും എഴുതാത്ത ഈ റിപ്പോര്ട്ട് ഒരിക്കലും പൂര്ണ്ണമാവില്ല'.
യൂറോപ്യന് കണികാപരീക്ഷണശാലയായ സേണില് ( CERN ) 2008 ല് പ്രവര്ത്തനമാരംഭിച്ച ലാര്ജ് ഹാഡ്രോണ് കൊളൈറിന്റെ ( Large Hadron Collider - LHC ) മുഖ്യലക്ഷ്യം ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണുകളുടെ അസ്തിത്വം സ്ഥിരീകരിക്കുക എന്നതായിരുന്നു. കഴിഞ്ഞ വര്ഷം ആ സ്ഥിരീകരണം വന്നപ്പോഴും അത് ഇന്ത്യക്കാരനായ സത്യേന്ദ്രനാഥ് ബോസിന്റെ കൂടി വിജയമാണെന്ന മട്ടില് പത്രങ്ങള് അവതരിപ്പിക്കുകയുണ്ടായി. ഫെയ്സ്ബുക്കിലും മറ്റ് ഓണ്ലൈന് ഫോറങ്ങളിലും ഇക്കാര്യം നിറഞ്ഞു.
സ്വാഭാവികമായും ഇത്തരം പ്രസ്താവനകള് ഉയര്ത്തുന്ന ചില ചോദ്യങ്ങളുണ്ട്. സത്യേന്ദ്രനാഥ് ബോസ് കണികാസിദ്ധാന്തം ആവിഷ്ക്കരിച്ചിരുന്നോ? ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണ് സിദ്ധാന്തം ആവിഷ്ക്കരിച്ചതില് ബോസിനെന്തെങ്കിലും പങ്കുണ്ടോ? ബോസ് ആവിഷ്ക്കരിച്ച കണികാസിദ്ധാന്തമാണോ ഹിഗ്ഗ്സും കൂട്ടരും പരിഷ്ക്കരിച്ചത്? ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണിലെ ബോസിന്റെ പേരിലുള്ള 'ബോസോണ്' ( boson ) എന്ന വാല് എങ്ങനെ വന്നു? ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണ് കണ്ടുപിടിച്ചതിലും, അതു സംബന്ധിച്ച പഠനത്തിന് നൊബേല് കിട്ടിയതിലും ഇന്ത്യക്കാര്ക്ക് പ്രത്യേകമായി അഭിമാനിക്കാന് എന്തെങ്കിലുമുണ്ടോ?
ഈ ചോദ്യങ്ങള്ക്ക് ഉത്തരം തേടാന് കുറഞ്ഞത് രണ്ട് സംഗതികള് വിശദീകരിക്കേണ്ടതുണ്ട്. 1. സത്യേന്ദ്രനാഥ് ബോസിന്റെ സംഭാവന യഥാര്ഥത്തില് എന്തായിരുന്നു. 2. 'ബോസോണ്' വാല് 'ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണി'ലെന്തുകൊണ്ട് വന്നു.
ബോസിന്റെ സംഭാവന
ധാക്ക സര്വകലാശാലയിലെ ഭൗതികശാസ്ത്ര വകുപ്പില് അധ്യാപകനായിരുന്ന സത്യന്ദ്രനാഥ് ബോസ് 1924 ല് ഒരു നാലുപേജ് പ്രബന്ധം രചിച്ചു. അതിന് രണ്ടു പതിറ്റാണ്ടുമുമ്പ് മാക്സ് പ്ലാങ്ക് ആവിഷ്ക്കരിച്ച ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ പുതിയൊരു വ്യുല്പാദന ( derivation ) മാണ് Planck's Law and the Light Quantum Hypothesis എന്ന ആ പ്രബന്ധത്തില് ബോസ് നടത്തിയത്. ഇംഗ്ലണ്ടിലെ 'ഫിലോസൊഫിക്കല് മാഗസിന്' തിരസ്ക്കരിച്ച ആ പ്രബന്ധം, ബര്ലിനില് ആല്ബര്ട്ട് ഐന്സ്റ്റൈന് ബോസ് അയച്ചുകൊടുത്തു.
ആ പ്രബന്ധവും അതില് ബോസ് ഉപയോഗിച്ച സവിശേഷ സ്റ്റാറ്റിസ്റ്റിക്സും (സാംഖികവും) ഐന്സ്റ്റൈനെ ആവേശഭരിതനാക്കി. ഐന്സ്റ്റൈന് തന്നെ അത് ജര്മന് ഭാഷയിലേക്ക് പരിഭാഷപ്പെടുത്തി 'സെയ്ത്ഷ്ട്രിഫ്ട് ഫര് ഫിസിക്' ( Zeitschrift fur Physik ) എന്ന പ്രൗഢ ജേര്ണലില് പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു.
ഐന്സ്റ്റൈന്റെ ആവേശം അത്രയുംകൊണ്ട് അവസാനിച്ചില്ല. ബോസ് ആവിഷ്ക്കരിച്ച ആ സാംഖികത്തെ ഐന്സ്റ്റൈന് കൂടുതല് വികസിപ്പിക്കുകയും അതുസംബന്ധിച്ച് മൂന്ന് പ്രബന്ധങ്ങള് സ്വന്തംനിലയ്ക്ക് പ്രസിദ്ധീകരിക്കുകയും ചെയ്തു. അങ്ങനെ ബോസ്-ഐന്സ്റ്റൈന് സാംഖികം പിറന്നു.
ഐന്സ്റ്റൈനെ പോലൊരു മഹാപ്രതിഭയെ ഇത്രമാത്രം ആവേശഭരിതനാക്കിയ ബോസിന്റെ ആ കണ്ടെത്തലെന്തായിരുന്നു എന്ന് മനസിലാക്കണമെങ്കില് , ക്വാണ്ടംഭൗതികമെന്ന ആധുനിക പഠനശാഖയുടെ പ്രാരംഭചരിത്രം ചെറുതായൊന്ന് പരിശോധിക്കേണ്ടതുണ്ട്.
ആധുനിക ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിലെ നാഴികക്കല്ലുകളിലൊന്നായ ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തം മാക്സ് പ്ലാങ്ക് അവതരിപ്പിക്കുന്നത് 1900 ലാണ്. തമോവസ്തു വികിരണം ( Blackbody radiation ) എന്ന പ്രതിഭാസം വിശദീകരിക്കാന് നടത്തിയ ശ്രമത്തിനിടെ ആ സിദ്ധാന്തത്തിലേക്ക് അദ്ദേഹം എത്തുകയായിരുന്നു.
പ്രകാശത്തിന്റെ തരംഗസ്വഭാവം പത്തൊന്പതാം നൂറ്റാണ്ടില് യാതൊരു സംശയത്തിനും ഇടകൊടുക്കാതെ സ്ഥാപിക്കപ്പെട്ടു കഴിഞ്ഞിരുന്നു. അതുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് ജെയിംസ് ക്ലാര്ക്ക് മാക്സ്വെല് അവതരിപ്പിച്ച വൈദ്യുതകാന്തിക സിദ്ധാന്തം ശാസ്ത്രലോകം സംശയലേശമന്യേ അംഗീകരിക്കുകയും ചെയ്തു. പ്രകാശവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട മിക്കവാറും എല്ലാ പ്രതിഭാസവും ഈ ക്ലാസിക്കല് തരംഗസിദ്ധാന്തമുപയോഗിച്ച് വിശദീകരിക്കാന് ശാസ്ത്രലോകത്തിനായി.
അതിനൊരു അപവാദം തമോവസ്തു വികിരിണത്തിന്റെ കാര്യം മാത്രമായിരുന്നു. ക്ലാസിക്കല് തരംഗസിദ്ധാന്തംകൊണ്ട് വിശദീകരിക്കാന് കഴിയാത്ത
ആ പ്രതിഭാസത്തിന്റെ രഹസ്യം കണ്ടെത്താനായിരുന്നു പ്ലാങ്കിന്റെ ശ്രമം.
തമോവസ്തുവികിരണം വിശദീകരിക്കുമ്പോള് തന്റെ സിദ്ധാന്തത്തില് പ്രകാശം തരംഗങ്ങളുടെ രൂപത്തില് തുടര്ച്ചയായല്ല പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നതെന്ന് പ്ലാങ്ക് കണ്ടു. ഒരു ടാപ്പില്നിന്ന് തുടര്ച്ചയായി വെള്ളം ഒഴുകുന്നതിന് പകരം, തുള്ളിതുള്ളിയായി വീഴുന്ന കാര്യം പരിഗണിക്കുക. അതേപോലെ ചെറുഊര്ജപാക്കറ്റുകള് അഥവാ ക്വാണ്ടം ആയാണ് തന്റെ സിദ്ധാന്തത്തില് പ്രകാശം പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നതെന്ന കാര്യം പ്ലാങ്കിനെ അക്ഷരാര്ഥത്തില് അമ്പരപ്പിച്ചു.
എന്നുവെച്ചാല്, തരംഗസ്വഭാവത്തിന് പകരം പ്ലാങ്കിന്റെ സിദ്ധാന്തത്തില് പ്രകാശം കണികാസ്വഭാവം കാട്ടുന്നു! ആ ശാസ്ത്രജ്ഞനത് വിശ്വസിക്കാനായില്ല. സ്വന്തം സിദ്ധാന്തത്തെ പ്ലാങ്ക് പോലും സംശയത്തോടെ കണ്ടു. അപ്പോള് മറ്റ് ശാസ്ത്രജ്ഞരുടെ കാര്യം പറയാനില്ലല്ലോ.
അങ്ങനെയിരിക്കെ 1905 ല് ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം വിശദീകരിക്കാന് ഐന്സ്റ്റൈന് ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തം ഉപയോഗിച്ചു. പ്രകാശമണ്ഡലത്തെ ക്വാണ്ടങ്ങളായി (കണങ്ങളായി) പരിഗണിച്ചുകൊണ്ടായിരുന്നു ആ വിശദീകരണം. പ്രകാശത്തിന്റെ കണികാസ്വഭാവം ഗൗരവത്തോടെ പരിഗണിക്കേണ്ട ഒന്നാണെന്ന് പലര്ക്കും ബോധ്യമുണ്ടാകുന്നത് ഐന്സ്റ്റൈന്റെ രംഗപ്രവേശത്തോടെയാണ് (ഐന്സ്റ്റൈന് 1921 ല് ആ വിശദീകരണത്തിന് നൊബേല് പുരസ്ക്കാരവും ലഭിച്ചു).
ആറ്റംമാതൃകയ്ക്ക് രൂപംനല്കാന് 1913 ല് നീല്സ് ബോര് ക്വാണ്ടം ആശയം ഉപയോഗിച്ചു. സത്യേന്ദ്ര നാഥ് ബോസിന്റെ സഹപാഠിയും സഹപ്രവര്ത്തകനുമായിരുന്ന മേഘനാദ് സാഹയ്ക്ക് 1920 ല് തന്റെ പ്രസിദ്ധമായ താപഅയണീകരണ സമവാക്യം രൂപീകരിക്കാനും ക്വാണ്ടം ആശയമാണ് തുണയായത്. സാഹയുടെ കണ്ടെത്തല് നക്ഷത്രഭൗതികത്തില് വഴിത്തിരിവായി മാറി.
എന്നിട്ടും പ്രകാശത്തിന്റെ ക്വാണ്ടംസ്വഭാവം ശാസ്ത്രലോകത്ത് വേണ്ടത്ര അംഗീകാരിക്കപ്പെട്ടില്ല. ക്ലാസിക്കല് തരംഗസിദ്ധാന്തത്തിന്റെ സ്വാധീനം അത്ര വലുതായിരുന്നു. 1920 കളുടെ തുടക്കത്തില് പോലും ഇതായിരുന്നു സ്ഥിതി.
പ്രകാശത്തിന്റെ കണികാസ്വഭാവം അസിഗ്ധമായി തെളിയിക്കപ്പെടുന്നത് 1923 ലാണ്. അമേരിക്കന് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞന് ആര്തര് കോംപ്ടണ് നടത്തിയ പ്രസിദ്ധമായ എക്സ്റേ പരീക്ഷണമാണ് അക്കാര്യം തെളിയിച്ചത്.
കോംപ്ടന്റെ പരീക്ഷണത്തിന് ശേഷവും പ്രകാശക്വാണ്ടം സംബന്ധിച്ച ഒരു പ്രശ്നം അവശേഷിച്ചു. അത് പ്ലാങ്കിന്റെ ക്വാണ്ടംസിദ്ധാന്തത്തിന്റെ പ്രശ്നമായിരുന്നു. ആ സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ നിര്ധാരണം ക്ലാസിക്കല് ഭൗതികത്തെ ആശ്രയിച്ചേ സാധ്യമായിരുന്നുള്ളൂ.....ക്ലാസിക്കല് ഭൗതികത്തിന് വിശദീകരിക്കാന് കഴിയാത്ത ഒരു പ്രതിഭാസം (തമോവസ്തു വികിരണം) മനസിലാക്കാന് ക്ലാസിക്കല് ഭൗതികത്തെ ആശ്രയിക്കേണ്ടിവരുന്ന ഗതികേട്. ഷൂസിനുള്ളില് കയറിയ ചരല്ക്കല്ല് പോലെ ഇക്കാര്യം ഐന്സ്റ്റൈന് ഉള്പ്പടെയുള്ള ശാസ്ത്രജ്ഞരെ അലോസരപ്പെടുത്തി.
ഏത് പ്രശ്നത്തിനും ഒരു അന്ത്യം വേണമല്ലോ. ഇക്കാര്യത്തില് അത് വന്നത് ധാക്കയില് നിന്നാണ്; ബോസിന്റെ പ്രബന്ധത്തിന്റെ രൂപത്തില് !
ക്ലാസിക്കല് തരംഗസിദ്ധാന്തത്തിന്റെ ഒരു സഹായവും തേടാതെ, വെറും വാതകകണങ്ങളെപ്പോലെ പ്രകാശകണങ്ങളെ (പ്രകാശകണങ്ങള്ക്ക് ഫോട്ടോണ് എന്ന പേര് അന്ന് പ്രചാരത്തില് വന്നിരുന്നില്ല) പരിഗണിച്ചാണ് വികിരണക്വാണ്ടം സംബന്ധിച്ച പ്ലാങ്കിന്റെ സമവാക്യത്തില് ബോസ് അനായാസം എത്തിയത്.
അതിന് ബോസ് ഉപയോഗിച്ച സാംഖികമായിരുന്നു ഏറെ ശ്രദ്ധേയം. പരസ്പരം തിരിച്ചറിയാന് കഴിയാത്ത, സമാനമായ നാണയങ്ങളെ ടോസ് ചെയ്താല് കിട്ടുന്ന ഫലങ്ങളുടെ സംഭാവ്യതയല്ല, സമാനമാണെങ്കിലും തിരിച്ചറിയാന് പാകത്തില് അടയാളപ്പെടുത്തിയ നാണയങ്ങളുടെ കാര്യത്തില് ലഭിക്കുന്നതെന്ന് ബോസ് കണ്ടു. ഇക്കാര്യം അദ്ദേഹം കണങ്ങളുടെ കാര്യത്തിലേക്ക് സംക്രമിപ്പിച്ചു. പരസ്പരം തിരിച്ചറിയാന് കഴിയാത്ത, സമാനസ്വഭാവമുള്ള കണങ്ങളെ കൈകാര്യം ചെയ്യുന്ന സാംഖികം (സ്റ്റാറ്റിസ്റ്റിക്സ്) ഉപയോഗിച്ച്, സമാനസ്വഭാവമുള്ളതാണെങ്കിലും പരസ്പരം തിരിച്ചറിയാന് കഴിയുന്ന കണങ്ങളുടെ പ്രശ്നം പരിഹരിക്കാന് കഴിയില്ല. രണ്ടിനും സാംഖികനിയമങ്ങള് വ്യത്യസ്തമാണ്. ഇതാണ് ബോസിന് ലഭിച്ച ഉള്ക്കാഴ്ച്ച. അതുപയോഗിച്ചാണ് തന്റെ നൂതന സാംഖികം അദ്ദേഹം രൂപപ്പെടുത്തിയത്.
തീര്ച്ചയായും ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ പരിണാമഘട്ടത്തിലെ ഒരു സുപ്രധാന നാഴികക്കല്ല് തന്നെയായിരുന്നു ബോസിന്റെ മുന്നേറ്റം. അതിന് ശേഷം ക്വാണ്ടംസിദ്ധാന്തത്തിന് ഒരിക്കലും ക്ലാസിക്കല് ഭൗതികത്തിന്റെ ഊന്നുവടി വേണ്ടിവന്നില്ല.
ബോസോണുകളുണ്ടായത്
പ്രകാശകണങ്ങളുടെ അഥവാ ഫോട്ടോണുകളുടെ കാര്യത്തിലാണ് ബോസ് തന്റെ സാംഖികം പ്രയോഗിച്ചത്. ആദര്ശവാതകങ്ങളുടെ കാര്യത്തിലേക്ക് ഐന്സ്റ്റൈന് ആ ആശയം വ്യാപിപ്പിച്ചു, വിപുലീകരിച്ചു. അങ്ങനെ, ബോസ്-ഐന്സ്റ്റൈന് സാംഖികം പിറന്നു.
ബോസ്-ഐന്സ്റ്റൈന് സാംഖികം അനുസരിക്കുന്നവയാണ് പ്രകാശകണങ്ങളായ ഫോട്ടോണുകള്. അത്തരം കണങ്ങള്ക്ക് ഒരേ ക്വാണ്ടം അവസ്ഥ (ഈര്ജനില) കൈവരിക്കാനാകും.
ആദര്ശവാതക കണങ്ങളെ തണുപ്പിച്ച് ഒരേ ക്വാണ്ടം അവസ്ഥയിലെത്തിച്ചാല് അവ ഒരു 'സൂപ്പര് ആറ്റം' പോലെ പെരുമാറുമെന്നും അത് ദ്രവ്യത്തന്റെ പുതിയ അവസ്ഥയായിരിക്കുമെന്നും ഐന്സ്റ്റൈന് പ്രവചിച്ചു. ബോസ്-ഐന്സ്റ്റൈന് സംഘനിതാവസ്ഥ എന്നാണ് ആ പുതിയ ദ്രവ്യാവസ്ഥയുടെ പേര്. 1995 ല് ആ പുതിയ ദ്രവ്യരൂപം സൃഷ്ടിക്കുന്നതില് ശാസ്ത്രലോകം വിജയിച്ചു. ആ മുന്നേറ്റത്തിന് എറിക് എ.കോര്ണല്, വൂള്ഫ്ഗാങ് കെറ്റര്ലീ, കാള് ഇ. വീമാന് എന്നിവര് 2001 ലെ ഭൗതികശാസ്ത്ര നൊബേല് പങ്കിട്ടു.
ഫോട്ടോണുകളെപ്പോലെ അല്ലെങ്കില് ആദര്ശവാതക കണങ്ങളെപ്പോലെ എല്ലാ കണങ്ങളും ബോസ്-ഐന്സ്റ്റൈന് സാംഖികം അനുസരിക്കുന്നവയല്ല. ഇലക്ട്രോണുകളുടെ കാര്യം തന്നെ ഉദാഹരണം. 1924 ല് വൂള്ഫ്ഗാങ് പൗളി കണ്ടെത്തിയ 'ബഹിഷ്ക്കരണ തത്വം' ( Pauli exclusion principle ) ബാധകമായ കണമാണ് ഇലക്ട്രോണ്. 'രണ്ട് ഇലക്ട്രോണുകള്ക്ക് ഒരേ ഊര്ജനില കൈവരിക്കാനാവില്ല' എന്നാണ് വിഖ്യാതമായ ഈ തത്വം പറയുന്നത്. അതേസമയം, ബോസ്-ഐന്സ്റ്റൈന് സാംഖികം അനുസരിക്കുന്ന എത്ര കണങ്ങള്ക്ക് വേണമെങ്കിലും ഒരേ ഊര്ജനില കൈവരിക്കുന്നതിന് സൈദ്ധാന്തികമായി വിലക്കില്ല.
ഇതിനര്ഥം, ഇലക്ട്രോണുകളെപോലെ പൗളിയുടെ തത്വം അനുസരിക്കുന്ന കണങ്ങള്ക്ക് ബോസ്-ഐന്സ്റ്റൈന് സാംഖികം ബാധകമാക്കാന് കഴിയില്ല എന്നതാണ്. അതിന് ഫെര്മി-ഡിറാക് സാംഖികം എന്നപേരില് വ്യത്യസ്തമായ സ്റ്റാറ്റിസ്റ്റിക്സ് 1926 ആയപ്പോഴേക്കും വികസിപ്പിക്കപ്പെട്ടു.
ഇതുപ്രകാരം രണ്ടുതരം കണങ്ങളാണ് മൗലികതലത്തിലുള്ളത്. ബോസ്-ഐന്സ്റ്റൈന് സാംഖികം അനുസരിക്കുന്നവയും, ഫെര്മി-ഡിറാക് സാംഖികം അനുസരിക്കുന്നവയും. ഇതില് ആദ്യവിഭാഗത്തില്പെട്ട കണങ്ങള്ക്ക് 'ബോസോണുകള്' എന്നും, രണ്ടാമത്തെ വിഭാഗത്തിന് 'ഫെര്മിയോണുകള്' എന്നും 1945 ല് പാരീസില് ഒരു പ്രഭാഷണ മധ്യേ വിഖ്യാത ശാസ്ത്രജ്ഞന് പോള് ഡിറാക് പേരിട്ടു.
ക്വാര്ക്കുകളും ഇലക്ട്രോണുകളും ന്യൂട്രിനോകളും ഉള്പ്പെട്ട പദാര്ഥകണങ്ങളാണ് ഫെര്മിയോണുകളുടെ ഗണത്തില് പെടുക. ഫോട്ടോണുകള്, ഗ്ലുവോണുകള് തുടങ്ങി ബലങ്ങള് സൃഷ്ടിക്കുകയും വഹിക്കുകയും ചെയ്യുന്ന കണങ്ങളാണ് ബോസോണുകള്.
എന്താണ് ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണ്
പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ മൗലികഘടന വിശദീകരിക്കുന്ന സൈദ്ധാന്തിക പാക്കേജാണ് 'സ്റ്റാന്ഡേര്ഡ് മോഡല് '. ഇരുപതാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ രണ്ടാംപകുതിയില് ഒട്ടേറെ ഗവേഷകരുടെ ശ്രമഫലമായി സ്റ്റാന്ഡേര്ഡ് മോഡല് രൂപപ്പെട്ടു. മൗലികതലത്തില് പദാര്ഥകണങ്ങളും ബലങ്ങളും തമ്മില് എങ്ങനെയാണ് പരസ്പരക്രിയ (ഇന്ററാക്ഷന്) നടക്കുന്നതെന്ന് സ്റ്റാന്ഡേര്ഡ് മോഡല് വിശദീകരിക്കുന്നു.
സ്റ്റാന്ഡേര്ഡ് മോഡലനുസരിച്ച്, സൂക്ഷ്മതലത്തില് പദാര്ഥകണങ്ങള്ക്ക് പിണ്ഡം ലഭിക്കുന്നത് 'ഹിഗ്ഗ്സ് സംവിധാനം' ( Higgs mechanism ) അനുസരിച്ചാണ്. പ്രപഞ്ചാരംഭത്തില് മഹാവിസ്ഫോടനം സംഭവിച്ച ആദ്യസെക്കന്ഡിന്റെ നൂറുകോടിയിലൊരംശം സമയത്തേക്ക് പ്രപഞ്ചം പ്രകാശവേഗത്തില് പായുന്ന വ്യത്യസ്തകണങ്ങള് കൂടിക്കുഴഞ്ഞ അവസ്ഥയിലായിരുന്നു. ഒന്നിനും പിണ്ഡം ഉണ്ടായിരുന്നില്ല.
ഹിഗ്ഗ്സ് മണ്ഡലവുമായി ആ കണങ്ങള് ഇടപഴകിയതോടെ അവയ്ക്ക് പിണ്ഡം ഉണ്ടാവുകയും, ഇന്നത്തെ നിലയ്ക്ക് പ്രപഞ്ചം പരിണമിക്കുകയും ചെയ്തു.
പ്രപഞ്ചം മുഴുവന് വ്യാപിച്ചു കിടക്കുന്ന ഒരു അദൃശ്യ മണ്ഡലത്തെയാണ് ഹിഗ്ഗ്സ് സംവിധാനം വിഭാവനം ചെയ്യുന്നത്. മഹാവിസ്ഫോടനം വഴി പ്രപഞ്ചം സൃഷ്ടിക്കപ്പെട്ട ആദ്യനിമിഷങ്ങളില് നിലനിന്ന 'ഇലക്ട്രോവീക്ക് ഫോഴ്സ്' എന്ന പ്രത്യേക ബലത്തെ രണ്ടായി വേര്തിരിച്ചത് ഹിഗ്ഗ്സ് മണ്ഡലമാണ്. ആ ആദിമബലം വൈദ്യുതകാന്തികബലം (eletcromagnetic force), ക്ഷീണബലം (weak force) എന്നിങ്ങനെ രണ്ടായി വേര്തിരിക്കപ്പെട്ടു.
ഇങ്ങനെ പ്രാചീനബലത്തെ വേര്തിരച്ച ഹിഗ്സ് മണ്ഡലം ഒരുകാര്യം ചെയ്തു. ക്ഷീണബലത്തിന് നിദാനമായ സൂക്ഷ്മകണങ്ങള്ക്ക് (W & Z bosons) പിണ്ഡം നല്കി. എന്നാല്, വൈദ്യുതകാന്തികബലം വഹിക്കുന്ന ഫോട്ടോണുകളെ പിണ്ഡം നല്കാതെ വെറുതെ വിട്ടു.
ഹിഗ്സ് സംവിധാനം അനുസരിച്ച് ക്വാര്ക്കുകള്, ഇലക്ട്രോണുകള് തുടങ്ങിയ പദാര്ഥ കണങ്ങള്ക്ക് പിണ്ഡം (ദ്രവ്യമാനം) ലഭിക്കുന്നത് അവ അദൃശ്യമായ ഹിഗ്ഗ്സ് മണ്ഡലവുമായി ഇടപഴകുമ്പോഴാണ്. ഹിഗ്ഗ്സ് മണ്ഡലവുമായി ഇടപഴകാന് കഴിയുന്നവയ്ക്കേ പിണ്ഡമുമുണ്ടാകൂ. എത്ര കൂടുതല് ഇടപഴകുന്നോ അത്രയും കൂടുതലായിരിക്കും പിണ്ഡം. പ്രകാശകണങ്ങളായ ഫോട്ടോണുകള് ഹിഗ്സ് ഫീല്ഡുമായി അല്പ്പവും ഇടപഴകാത്തതിനാല് അവയ്ക്ക് പിണ്ഡമില്ല. അവ പ്രകാശവേഗത്തില് സഞ്ചരിക്കുന്നു.
1964 ലാണ് ഹിഗ്ഗ്സ് സംവിധാനം ആവിഷ്ക്കരിക്കപ്പെടുന്നത്. ആറ് ഗവേഷകര് ഏതാണ്ട് ഒരേസമയത്ത് മൂന്ന് പ്രബന്ധങ്ങളിലായി സമാന ആശയങ്ങളായി അത് അവതരിപ്പിച്ചു. ഫ്രാന്സ്വാ ഇന്ഗ്ലെര്ട്ടും റോബര്ട്ട് ബ്രൗട്ടും ആയിരുന്നു അതില് ഒരു പ്രബന്ധം രചിച്ചത്. ഫിലിപ്പ് ആന്ഡേഴ്സണില് നിന്ന് പ്രചോദനമുള്ക്കൊണ്ട് പീറ്റര് ഹിഗ്സ് തയ്യാറാക്കിയതായിരുന്നു മറ്റൊരു പ്രബന്ധം. ജെറാള്ഡ് ഗുരാല്നിക്, സി.ആര്.ഹേഗന്, ടോം കിബ്ബിള് എന്നിവരുടെ ഗ്രൂപ്പിന്റേതായിരുന്നു മൂന്നാമത്തെ പ്രബന്ധം.
ആറു ഗവേഷകരും സമാനമായ ആശയങ്ങളാണ് മുന്നോട്ടുവെച്ചതെങ്കിലും, അവര് അവതരിപ്പിച്ച സംവിധാനം പില്ക്കാലത്ത് ഹിഗ്സിന്റെ പേരിലാണ് അറിയപ്പെട്ടത്.
ഹിഗ്ഗ്സ് സംവിധാനം വിശദീകരിക്കുന്ന സിദ്ധാന്തത്തില് ഹിഗ്സ് മണ്ഡലവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ക്വാണ്ടംകണത്തിന് പറയുന്ന പേരാണ് 'ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണ്'. അതൊരു ബലകണമാണ്. അതുകൊണ്ട് അതൊരു ബോസോണ് ആയി.
സ്റ്റാന്ഡേര്ഡ് മോഡലില് മറ്റെല്ലാ കണങ്ങളെക്കുറിച്ചും സ്ഥിരീകരണം ലഭിച്ചെങ്കിലും, ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണ് കണ്ടുപിടിക്കാന് ശാസ്ത്രലോകത്തിന് കഴിഞ്ഞില്ല. ഹിഗ്ഗ്സ് സംവിധാനം ശരിയെന്ന് തെളിയണമെങ്കില് ആ കണത്തെ കണ്ടെത്തിയേ തീരൂ എന്നായിരുന്നു സ്ഥിതി. അത്തരമൊരു കണം ഇല്ലെന്നും, സ്റ്റാന്ഡേര്ഡ് മോഡല് തന്നെ ഉപേക്ഷിക്കേണ്ടി വരുമെന്നും ചില കോണുകളില്നിന്ന് ആശങ്കയുയര്ന്നു.
പക്ഷേ, ലാര്ജ് ഹാഡ്രോണ് കൊളൈഡറിലെ 'അറ്റ്ലസ്', 'സി.എം.എസ്' പരീക്ഷണങ്ങള് കഴിഞ്ഞ വര്ഷം ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണിന്റെ സാന്നിധ്യം സ്ഥിരീകരിച്ചത്, ഭൗതികശാസ്ത്രലോകത്തിനാകെ ആശ്വാസമേകി. വലിയൊരു ഊരാക്കുടുക്കില്നിന്നാണ് ശാസ്ത്രലോകം കരകയറിയത്.
ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണ് ഇത്രകാലവും കണ്ടുപിടിക്കാന് കഴിയാത്തതിന് ഒരു കാരണമുണ്ടായിരുന്നു. ആ കണം കാണപ്പെടുമെന്ന് പ്രവചിക്കപ്പെട്ട ഒരു പിണ്ഡപരിധിയുണ്ട്. ആ പരിധി പരിശോധിക്കാന് ശേഷിയുള്ള ഉപകരണങ്ങള് ഇതുവരെ ഉണ്ടായിരുന്നില്ല. എന്നാല് , ലാര്ജ് ഹാഡ്രോണ് കൊളൈഡറിന് അതിന് ശേഷിയുണ്ട്. ആ കണികാത്വരകം രൂപപ്പെടുത്തിയത് തന്നെ ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണിന്റെ അസ്തിത്വം തെളിയിക്കുക എന്ന മുഖ്യലക്ഷ്യത്തോടെയാണ്.
പേരിന്റെ പേരില്
സത്യേന്ദ്ര നാഥ് ബോസിന്റെ കണ്ടുപിടിത്തവും ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണ് സിദ്ധാന്തവും തമ്മില് ഒരു പേരിന്റെ പേരിലല്ലാതെ, നേരിട്ടൊരു ബന്ധവും ഇല്ല എന്ന് മേല്വിവരിച്ച സംഗതികളില് നിന്ന് വ്യക്തമാണല്ലോ. ബോസ് കണ്ടെത്തിയത് പുതിയൊരു സ്റ്റാറ്റിസ്റ്റിക്സ് (സാംഖികം) ആയിരുന്നു. പ്ലാങ്ക് രൂപംനല്കിയ ക്വാണ്ടംസമവാക്യത്തിന്റെ വ്യുല്പാദനം അതുപയോഗിച്ച് അദ്ദേഹം നടത്തി. അതിന് ക്ലാസിക്കല് തരംഗസിദ്ധാന്തത്തിന്റെ സഹായം വേണ്ടന്ന് തെളിയിച്ചു.
പിന്നീട് ആ ദിശയില് യാതൊരു സംഭാവനയും ബോസിന്റേതായി ഉണ്ടായിട്ടില്ല എങ്കിലും, ബോസിന്റെ കണ്ടുപിടിത്തം തീര്ച്ചയായും ക്വാണ്ടംഭൗതികത്തിലെ നിര്ണായകമായ ഒരു വഴിത്തിരിവായിരുന്നു. അതിന്റെ പേരില് ഏത് ഇന്ത്യക്കാരനും അഭിമാനിക്കാം.
പക്ഷേ, ഇവിടെ പ്രശ്നം അതല്ല. ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണ് സിദ്ധാന്തത്തില് ബോസിന് പങ്കുണ്ടോ, അതിന്റെ പേരില് ഇന്ത്യക്കാര് അഭിമാനിക്കേണ്ടതുണ്ടോ എന്നതാണ്. എന്തിന്റെ പേരിലാണ് യഥാര്ഥത്തില് അഭിമാനിക്കേണ്ടതെന്നു പോലും മനസിലാക്കാനാവാത്ത അവസ്ഥയില് നമ്മളെത്തിയെന്നാണോ മനസിലാക്കേണ്ടത്.
ഒരു ബലകണം ആയതിനാലാണ് ഹിഗ്ഗസ് മണ്ഡലത്തെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്ന ക്വാണ്ടംകണം 'ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണ്' ആയതെന്ന് സൂചിപ്പിച്ചല്ലോ. 1945 ല് ഡിറാക് വേറൊരു പേരാണ് ബലകണങ്ങള്ക്ക് നല്കിയിരുന്നതെങ്കില് എന്താകുമായിരുന്നു സ്ഥിതി. ഉദാഹരണത്തിന്, ബോസ്-ഐന്സ്റ്റൈന് സാംഖികം അനുസരിക്കുന്ന കണങ്ങള്ക്ക് 'ഐന്സ്റ്റനിയോണ്' എന്നാണ് ഡിറാക് പേരിട്ടിരുന്നെങ്കില്, ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണിന്റെ പേര് 'ഹിഗ്ഗ്സ് ഐന്സ്റ്റനിയോണ്' എന്നാകുമായിരുന്നു.
കോഴിക്കോട്ടെ ബിലാത്തിക്കുളം നന്നാക്കിയതില് 'ബിലാത്തി'കള്ക്കും അഭിമാനിക്കാമെന്ന് ബ്രിട്ടനിലെ പത്രങ്ങള് വാര്ത്തകൊടുത്താല് അതെത്ര ബാലിശമാണോ അത്രതന്നെ ബാലിശമാണ്, ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണ് സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ പേരില് ഇന്ത്യക്കാര്ക്കും അഭിമാനിക്കാം എന്ന് വാദിക്കുന്നത്.
യുക്തിപൂര്വം നമുക്ക് പറയാനാവുക, അല്ലെങ്കില് അവകാശപ്പെടാനാവുക, ഇത്രമാത്രം - ഇന്ത്യന് ശാസ്ത്രപ്രതിഭയായ സത്യേന്ദ്രനാഥ് ബോസിന്റെ പേരില് അറിയപ്പെടുന്ന കണങ്ങളുടെ ഗണത്തില്പെടുന്ന ഒന്നാണ് 'ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണ്'.
(അവലംബഗ്രന്ഥങ്ങള് : 1. Bose and His Statistisc (1992) 2010, by G.Venkataraman; 2. Schrodinger's Kittens (1995), by John Gribbin; 3. Quantum (2009), by Manjit Kumar; 4. Massive - The Hunt for the God Particle (2010), by Ian Sample; 5. The Strangest Man - Hidden Life of Paul Dirac, Quantum Genius (2009), by Graham Farmelo)
പ്രപഞ്ചോത്പ്പത്തിയുടെ വേളയില് പദാര്ഥകണങ്ങള്ക്ക് എങ്ങനെ പിണ്ഡം അഥവാ ദ്രവ്യമാനം കൈവന്നു എന്നതിന്റെ ഉത്തരം കണ്ടെത്തിയതിനാണ് ബല്ജിയം സ്വദേശിയായ ഫ്രാന്സ്വാ ഇന്ഗ്ലെര്ട്ടും ബ്രിട്ടീഷുകാരനായ പീറ്റര് ഹിഗ്ഗ്സും 2013 ലെ ഭൗതികശാസ്ത്ര നൊബേലിന് അര്ഹരായത്.
1964 ല് ആവിഷ്ക്കരിക്കപ്പെട്ട സിദ്ധാന്തത്തിനാണ് 2013 ല് നൊബേല് സമ്മാനം; 49 വര്ഷത്തെ ഇടവേള !
കഴിഞ്ഞ വര്ഷം ജനീവയില് സേണിലെ ലാര്ജ് ഹാഡ്രോണ് കൊളൈഡറില് (എല് എച്ച് സി) നടന്ന കണികാപരീക്ഷണത്തില് 'ദൈവകണ' ( God's Particle ) മെന്ന് വിളിപ്പേരുള്ള ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണ് (Higgs boson ) കണ്ടെത്തിയിരുന്നില്ലെങ്കില് ഇത്തവണയും ഇവര്ക്ക് നൊബേല് കിട്ടില്ലായിരുന്നു.
മാത്രമല്ല, ഏതാണ്ട് ഒരേ സമയം മൂന്ന് പ്രബന്ധങ്ങളിലായി ആറ് ഗവേഷകര് അവതരിപ്പിച്ച സിദ്ധാന്തത്തിന് രണ്ടുപേര്ക്ക് മാത്രം നൊബേല് കൊടുത്തതിന്റെ ഔചിത്യക്കുറവും ഇതിനകം പലരും ഉന്നയിച്ചു കഴിഞ്ഞു.
നൊബേലുമായി ബന്ധപ്പെട്ട അത്തരം കാര്യങ്ങള് വിവരിക്കാനുദ്ദേശിച്ചുള്ളതല്ല ഈ ലേഖനം, മറ്റൊരു കാര്യം പരിശോധിക്കാനാണ്.
ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണുമായി ബന്ധപ്പെട്ട സൈദ്ധാന്തിക മുന്നേറ്റത്തിന് നൊബേല് കിട്ടിയ വിവരം ഏതാണ്ടെല്ലാ പത്രങ്ങളും കാര്യമായി റിപ്പോര്ട്ട് ചെയ്തു. ആ റിപ്പോര്ട്ടുകള്ക്കൊപ്പം സത്യേന്ദ്രനാഥ് ബോസ് എന്ന ഇന്ത്യന് ശാസ്ത്രപ്രതിഭയുടെ പേരുകൂടി ഉള്പ്പെടുത്താന് മിക്ക ഇന്ത്യന് പത്രങ്ങളും ശ്രമിച്ചു.
അതില് ഒരു റിപ്പോര്ട്ടിന്റെ ഭാഗം ഇങ്ങനെ : '1924 ല് സത്യേന്ദ്രനാഥ് ബോസ് ( Satyendra Nath Bose ) എന്ന ഇന്ത്യന് ശാസ്ത്രജ്ഞന് രൂപംനല്കിയ ബോസോണ് കണികാ സിദ്ധാന്തമാണ് ഇതിന് അടിസ്ഥാനമായത്' (ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണ് കണത്തിന്റെ സാധ്യത വെളിപ്പെടുത്താന് അടിസ്ഥാനമായത്). മറ്റൊരു പത്രം റിപ്പോര്ട്ട് ചെയ്തത് 'ഒരു ഇന്ത്യന് ശാസ്ത്രജ്ഞന്റെ അധ്വാനവും ഇതിന് പിന്നിലുണ്ട്....സത്യേന്ദ്രനാഥ് ബോസ് ആണ് ആ ശാസ്ത്രജ്ഞന് ' എന്നാണ്.
നൊബേല് സമ്മാനം ( Nobel Prize ) സംബന്ധിച്ച ഓണ്ലൈന് വാര്ത്തയ്ക്ക് ഒരു വായനക്കാരന്റെ കമന്റ് നോക്കുക : 'സത്യേന്ദ്ര നാഥ് ബോസ്സ് എന്ന ഇന്ത്യന് ശാസ്ത്രജ്ഞനെ മറന്നുകൊണ്ട്, അദ്ദേഹത്തെ കുറിച്ച് ഒന്നും എഴുതാത്ത ഈ റിപ്പോര്ട്ട് ഒരിക്കലും പൂര്ണ്ണമാവില്ല'.
യൂറോപ്യന് കണികാപരീക്ഷണശാലയായ സേണില് ( CERN ) 2008 ല് പ്രവര്ത്തനമാരംഭിച്ച ലാര്ജ് ഹാഡ്രോണ് കൊളൈറിന്റെ ( Large Hadron Collider - LHC ) മുഖ്യലക്ഷ്യം ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണുകളുടെ അസ്തിത്വം സ്ഥിരീകരിക്കുക എന്നതായിരുന്നു. കഴിഞ്ഞ വര്ഷം ആ സ്ഥിരീകരണം വന്നപ്പോഴും അത് ഇന്ത്യക്കാരനായ സത്യേന്ദ്രനാഥ് ബോസിന്റെ കൂടി വിജയമാണെന്ന മട്ടില് പത്രങ്ങള് അവതരിപ്പിക്കുകയുണ്ടായി. ഫെയ്സ്ബുക്കിലും മറ്റ് ഓണ്ലൈന് ഫോറങ്ങളിലും ഇക്കാര്യം നിറഞ്ഞു.
സ്വാഭാവികമായും ഇത്തരം പ്രസ്താവനകള് ഉയര്ത്തുന്ന ചില ചോദ്യങ്ങളുണ്ട്. സത്യേന്ദ്രനാഥ് ബോസ് കണികാസിദ്ധാന്തം ആവിഷ്ക്കരിച്ചിരുന്നോ? ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണ് സിദ്ധാന്തം ആവിഷ്ക്കരിച്ചതില് ബോസിനെന്തെങ്കിലും പങ്കുണ്ടോ? ബോസ് ആവിഷ്ക്കരിച്ച കണികാസിദ്ധാന്തമാണോ ഹിഗ്ഗ്സും കൂട്ടരും പരിഷ്ക്കരിച്ചത്? ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണിലെ ബോസിന്റെ പേരിലുള്ള 'ബോസോണ്' ( boson ) എന്ന വാല് എങ്ങനെ വന്നു? ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണ് കണ്ടുപിടിച്ചതിലും, അതു സംബന്ധിച്ച പഠനത്തിന് നൊബേല് കിട്ടിയതിലും ഇന്ത്യക്കാര്ക്ക് പ്രത്യേകമായി അഭിമാനിക്കാന് എന്തെങ്കിലുമുണ്ടോ?
ഈ ചോദ്യങ്ങള്ക്ക് ഉത്തരം തേടാന് കുറഞ്ഞത് രണ്ട് സംഗതികള് വിശദീകരിക്കേണ്ടതുണ്ട്. 1. സത്യേന്ദ്രനാഥ് ബോസിന്റെ സംഭാവന യഥാര്ഥത്തില് എന്തായിരുന്നു. 2. 'ബോസോണ്' വാല് 'ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണി'ലെന്തുകൊണ്ട് വന്നു.
ബോസിന്റെ സംഭാവന
ധാക്ക സര്വകലാശാലയിലെ ഭൗതികശാസ്ത്ര വകുപ്പില് അധ്യാപകനായിരുന്ന സത്യന്ദ്രനാഥ് ബോസ് 1924 ല് ഒരു നാലുപേജ് പ്രബന്ധം രചിച്ചു. അതിന് രണ്ടു പതിറ്റാണ്ടുമുമ്പ് മാക്സ് പ്ലാങ്ക് ആവിഷ്ക്കരിച്ച ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ പുതിയൊരു വ്യുല്പാദന ( derivation ) മാണ് Planck's Law and the Light Quantum Hypothesis എന്ന ആ പ്രബന്ധത്തില് ബോസ് നടത്തിയത്. ഇംഗ്ലണ്ടിലെ 'ഫിലോസൊഫിക്കല് മാഗസിന്' തിരസ്ക്കരിച്ച ആ പ്രബന്ധം, ബര്ലിനില് ആല്ബര്ട്ട് ഐന്സ്റ്റൈന് ബോസ് അയച്ചുകൊടുത്തു.
ആ പ്രബന്ധവും അതില് ബോസ് ഉപയോഗിച്ച സവിശേഷ സ്റ്റാറ്റിസ്റ്റിക്സും (സാംഖികവും) ഐന്സ്റ്റൈനെ ആവേശഭരിതനാക്കി. ഐന്സ്റ്റൈന് തന്നെ അത് ജര്മന് ഭാഷയിലേക്ക് പരിഭാഷപ്പെടുത്തി 'സെയ്ത്ഷ്ട്രിഫ്ട് ഫര് ഫിസിക്' ( Zeitschrift fur Physik ) എന്ന പ്രൗഢ ജേര്ണലില് പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു.
ഐന്സ്റ്റൈന്റെ ആവേശം അത്രയുംകൊണ്ട് അവസാനിച്ചില്ല. ബോസ് ആവിഷ്ക്കരിച്ച ആ സാംഖികത്തെ ഐന്സ്റ്റൈന് കൂടുതല് വികസിപ്പിക്കുകയും അതുസംബന്ധിച്ച് മൂന്ന് പ്രബന്ധങ്ങള് സ്വന്തംനിലയ്ക്ക് പ്രസിദ്ധീകരിക്കുകയും ചെയ്തു. അങ്ങനെ ബോസ്-ഐന്സ്റ്റൈന് സാംഖികം പിറന്നു.
ഐന്സ്റ്റൈനെ പോലൊരു മഹാപ്രതിഭയെ ഇത്രമാത്രം ആവേശഭരിതനാക്കിയ ബോസിന്റെ ആ കണ്ടെത്തലെന്തായിരുന്നു എന്ന് മനസിലാക്കണമെങ്കില് , ക്വാണ്ടംഭൗതികമെന്ന ആധുനിക പഠനശാഖയുടെ പ്രാരംഭചരിത്രം ചെറുതായൊന്ന് പരിശോധിക്കേണ്ടതുണ്ട്.
ആധുനിക ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിലെ നാഴികക്കല്ലുകളിലൊന്നായ ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തം മാക്സ് പ്ലാങ്ക് അവതരിപ്പിക്കുന്നത് 1900 ലാണ്. തമോവസ്തു വികിരണം ( Blackbody radiation ) എന്ന പ്രതിഭാസം വിശദീകരിക്കാന് നടത്തിയ ശ്രമത്തിനിടെ ആ സിദ്ധാന്തത്തിലേക്ക് അദ്ദേഹം എത്തുകയായിരുന്നു.
പ്രകാശത്തിന്റെ തരംഗസ്വഭാവം പത്തൊന്പതാം നൂറ്റാണ്ടില് യാതൊരു സംശയത്തിനും ഇടകൊടുക്കാതെ സ്ഥാപിക്കപ്പെട്ടു കഴിഞ്ഞിരുന്നു. അതുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് ജെയിംസ് ക്ലാര്ക്ക് മാക്സ്വെല് അവതരിപ്പിച്ച വൈദ്യുതകാന്തിക സിദ്ധാന്തം ശാസ്ത്രലോകം സംശയലേശമന്യേ അംഗീകരിക്കുകയും ചെയ്തു. പ്രകാശവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട മിക്കവാറും എല്ലാ പ്രതിഭാസവും ഈ ക്ലാസിക്കല് തരംഗസിദ്ധാന്തമുപയോഗിച്ച് വിശദീകരിക്കാന് ശാസ്ത്രലോകത്തിനായി.
അതിനൊരു അപവാദം തമോവസ്തു വികിരിണത്തിന്റെ കാര്യം മാത്രമായിരുന്നു. ക്ലാസിക്കല് തരംഗസിദ്ധാന്തംകൊണ്ട് വിശദീകരിക്കാന് കഴിയാത്ത
ആ പ്രതിഭാസത്തിന്റെ രഹസ്യം കണ്ടെത്താനായിരുന്നു പ്ലാങ്കിന്റെ ശ്രമം.
തമോവസ്തുവികിരണം വിശദീകരിക്കുമ്പോള് തന്റെ സിദ്ധാന്തത്തില് പ്രകാശം തരംഗങ്ങളുടെ രൂപത്തില് തുടര്ച്ചയായല്ല പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നതെന്ന് പ്ലാങ്ക് കണ്ടു. ഒരു ടാപ്പില്നിന്ന് തുടര്ച്ചയായി വെള്ളം ഒഴുകുന്നതിന് പകരം, തുള്ളിതുള്ളിയായി വീഴുന്ന കാര്യം പരിഗണിക്കുക. അതേപോലെ ചെറുഊര്ജപാക്കറ്റുകള് അഥവാ ക്വാണ്ടം ആയാണ് തന്റെ സിദ്ധാന്തത്തില് പ്രകാശം പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നതെന്ന കാര്യം പ്ലാങ്കിനെ അക്ഷരാര്ഥത്തില് അമ്പരപ്പിച്ചു.
എന്നുവെച്ചാല്, തരംഗസ്വഭാവത്തിന് പകരം പ്ലാങ്കിന്റെ സിദ്ധാന്തത്തില് പ്രകാശം കണികാസ്വഭാവം കാട്ടുന്നു! ആ ശാസ്ത്രജ്ഞനത് വിശ്വസിക്കാനായില്ല. സ്വന്തം സിദ്ധാന്തത്തെ പ്ലാങ്ക് പോലും സംശയത്തോടെ കണ്ടു. അപ്പോള് മറ്റ് ശാസ്ത്രജ്ഞരുടെ കാര്യം പറയാനില്ലല്ലോ.
അങ്ങനെയിരിക്കെ 1905 ല് ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം വിശദീകരിക്കാന് ഐന്സ്റ്റൈന് ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തം ഉപയോഗിച്ചു. പ്രകാശമണ്ഡലത്തെ ക്വാണ്ടങ്ങളായി (കണങ്ങളായി) പരിഗണിച്ചുകൊണ്ടായിരുന്നു ആ വിശദീകരണം. പ്രകാശത്തിന്റെ കണികാസ്വഭാവം ഗൗരവത്തോടെ പരിഗണിക്കേണ്ട ഒന്നാണെന്ന് പലര്ക്കും ബോധ്യമുണ്ടാകുന്നത് ഐന്സ്റ്റൈന്റെ രംഗപ്രവേശത്തോടെയാണ് (ഐന്സ്റ്റൈന് 1921 ല് ആ വിശദീകരണത്തിന് നൊബേല് പുരസ്ക്കാരവും ലഭിച്ചു).
ആറ്റംമാതൃകയ്ക്ക് രൂപംനല്കാന് 1913 ല് നീല്സ് ബോര് ക്വാണ്ടം ആശയം ഉപയോഗിച്ചു. സത്യേന്ദ്ര നാഥ് ബോസിന്റെ സഹപാഠിയും സഹപ്രവര്ത്തകനുമായിരുന്ന മേഘനാദ് സാഹയ്ക്ക് 1920 ല് തന്റെ പ്രസിദ്ധമായ താപഅയണീകരണ സമവാക്യം രൂപീകരിക്കാനും ക്വാണ്ടം ആശയമാണ് തുണയായത്. സാഹയുടെ കണ്ടെത്തല് നക്ഷത്രഭൗതികത്തില് വഴിത്തിരിവായി മാറി.
എന്നിട്ടും പ്രകാശത്തിന്റെ ക്വാണ്ടംസ്വഭാവം ശാസ്ത്രലോകത്ത് വേണ്ടത്ര അംഗീകാരിക്കപ്പെട്ടില്ല. ക്ലാസിക്കല് തരംഗസിദ്ധാന്തത്തിന്റെ സ്വാധീനം അത്ര വലുതായിരുന്നു. 1920 കളുടെ തുടക്കത്തില് പോലും ഇതായിരുന്നു സ്ഥിതി.
പ്രകാശത്തിന്റെ കണികാസ്വഭാവം അസിഗ്ധമായി തെളിയിക്കപ്പെടുന്നത് 1923 ലാണ്. അമേരിക്കന് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞന് ആര്തര് കോംപ്ടണ് നടത്തിയ പ്രസിദ്ധമായ എക്സ്റേ പരീക്ഷണമാണ് അക്കാര്യം തെളിയിച്ചത്.
കോംപ്ടന്റെ പരീക്ഷണത്തിന് ശേഷവും പ്രകാശക്വാണ്ടം സംബന്ധിച്ച ഒരു പ്രശ്നം അവശേഷിച്ചു. അത് പ്ലാങ്കിന്റെ ക്വാണ്ടംസിദ്ധാന്തത്തിന്റെ പ്രശ്നമായിരുന്നു. ആ സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ നിര്ധാരണം ക്ലാസിക്കല് ഭൗതികത്തെ ആശ്രയിച്ചേ സാധ്യമായിരുന്നുള്ളൂ.....ക്ലാസിക്കല് ഭൗതികത്തിന് വിശദീകരിക്കാന് കഴിയാത്ത ഒരു പ്രതിഭാസം (തമോവസ്തു വികിരണം) മനസിലാക്കാന് ക്ലാസിക്കല് ഭൗതികത്തെ ആശ്രയിക്കേണ്ടിവരുന്ന ഗതികേട്. ഷൂസിനുള്ളില് കയറിയ ചരല്ക്കല്ല് പോലെ ഇക്കാര്യം ഐന്സ്റ്റൈന് ഉള്പ്പടെയുള്ള ശാസ്ത്രജ്ഞരെ അലോസരപ്പെടുത്തി.
ഏത് പ്രശ്നത്തിനും ഒരു അന്ത്യം വേണമല്ലോ. ഇക്കാര്യത്തില് അത് വന്നത് ധാക്കയില് നിന്നാണ്; ബോസിന്റെ പ്രബന്ധത്തിന്റെ രൂപത്തില് !
ക്ലാസിക്കല് തരംഗസിദ്ധാന്തത്തിന്റെ ഒരു സഹായവും തേടാതെ, വെറും വാതകകണങ്ങളെപ്പോലെ പ്രകാശകണങ്ങളെ (പ്രകാശകണങ്ങള്ക്ക് ഫോട്ടോണ് എന്ന പേര് അന്ന് പ്രചാരത്തില് വന്നിരുന്നില്ല) പരിഗണിച്ചാണ് വികിരണക്വാണ്ടം സംബന്ധിച്ച പ്ലാങ്കിന്റെ സമവാക്യത്തില് ബോസ് അനായാസം എത്തിയത്.
അതിന് ബോസ് ഉപയോഗിച്ച സാംഖികമായിരുന്നു ഏറെ ശ്രദ്ധേയം. പരസ്പരം തിരിച്ചറിയാന് കഴിയാത്ത, സമാനമായ നാണയങ്ങളെ ടോസ് ചെയ്താല് കിട്ടുന്ന ഫലങ്ങളുടെ സംഭാവ്യതയല്ല, സമാനമാണെങ്കിലും തിരിച്ചറിയാന് പാകത്തില് അടയാളപ്പെടുത്തിയ നാണയങ്ങളുടെ കാര്യത്തില് ലഭിക്കുന്നതെന്ന് ബോസ് കണ്ടു. ഇക്കാര്യം അദ്ദേഹം കണങ്ങളുടെ കാര്യത്തിലേക്ക് സംക്രമിപ്പിച്ചു. പരസ്പരം തിരിച്ചറിയാന് കഴിയാത്ത, സമാനസ്വഭാവമുള്ള കണങ്ങളെ കൈകാര്യം ചെയ്യുന്ന സാംഖികം (സ്റ്റാറ്റിസ്റ്റിക്സ്) ഉപയോഗിച്ച്, സമാനസ്വഭാവമുള്ളതാണെങ്കിലും പരസ്പരം തിരിച്ചറിയാന് കഴിയുന്ന കണങ്ങളുടെ പ്രശ്നം പരിഹരിക്കാന് കഴിയില്ല. രണ്ടിനും സാംഖികനിയമങ്ങള് വ്യത്യസ്തമാണ്. ഇതാണ് ബോസിന് ലഭിച്ച ഉള്ക്കാഴ്ച്ച. അതുപയോഗിച്ചാണ് തന്റെ നൂതന സാംഖികം അദ്ദേഹം രൂപപ്പെടുത്തിയത്.
തീര്ച്ചയായും ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ പരിണാമഘട്ടത്തിലെ ഒരു സുപ്രധാന നാഴികക്കല്ല് തന്നെയായിരുന്നു ബോസിന്റെ മുന്നേറ്റം. അതിന് ശേഷം ക്വാണ്ടംസിദ്ധാന്തത്തിന് ഒരിക്കലും ക്ലാസിക്കല് ഭൗതികത്തിന്റെ ഊന്നുവടി വേണ്ടിവന്നില്ല.
ബോസോണുകളുണ്ടായത്
പ്രകാശകണങ്ങളുടെ അഥവാ ഫോട്ടോണുകളുടെ കാര്യത്തിലാണ് ബോസ് തന്റെ സാംഖികം പ്രയോഗിച്ചത്. ആദര്ശവാതകങ്ങളുടെ കാര്യത്തിലേക്ക് ഐന്സ്റ്റൈന് ആ ആശയം വ്യാപിപ്പിച്ചു, വിപുലീകരിച്ചു. അങ്ങനെ, ബോസ്-ഐന്സ്റ്റൈന് സാംഖികം പിറന്നു.
ബോസ്-ഐന്സ്റ്റൈന് സാംഖികം അനുസരിക്കുന്നവയാണ് പ്രകാശകണങ്ങളായ ഫോട്ടോണുകള്. അത്തരം കണങ്ങള്ക്ക് ഒരേ ക്വാണ്ടം അവസ്ഥ (ഈര്ജനില) കൈവരിക്കാനാകും.
ആദര്ശവാതക കണങ്ങളെ തണുപ്പിച്ച് ഒരേ ക്വാണ്ടം അവസ്ഥയിലെത്തിച്ചാല് അവ ഒരു 'സൂപ്പര് ആറ്റം' പോലെ പെരുമാറുമെന്നും അത് ദ്രവ്യത്തന്റെ പുതിയ അവസ്ഥയായിരിക്കുമെന്നും ഐന്സ്റ്റൈന് പ്രവചിച്ചു. ബോസ്-ഐന്സ്റ്റൈന് സംഘനിതാവസ്ഥ എന്നാണ് ആ പുതിയ ദ്രവ്യാവസ്ഥയുടെ പേര്. 1995 ല് ആ പുതിയ ദ്രവ്യരൂപം സൃഷ്ടിക്കുന്നതില് ശാസ്ത്രലോകം വിജയിച്ചു. ആ മുന്നേറ്റത്തിന് എറിക് എ.കോര്ണല്, വൂള്ഫ്ഗാങ് കെറ്റര്ലീ, കാള് ഇ. വീമാന് എന്നിവര് 2001 ലെ ഭൗതികശാസ്ത്ര നൊബേല് പങ്കിട്ടു.
ഫോട്ടോണുകളെപ്പോലെ അല്ലെങ്കില് ആദര്ശവാതക കണങ്ങളെപ്പോലെ എല്ലാ കണങ്ങളും ബോസ്-ഐന്സ്റ്റൈന് സാംഖികം അനുസരിക്കുന്നവയല്ല. ഇലക്ട്രോണുകളുടെ കാര്യം തന്നെ ഉദാഹരണം. 1924 ല് വൂള്ഫ്ഗാങ് പൗളി കണ്ടെത്തിയ 'ബഹിഷ്ക്കരണ തത്വം' ( Pauli exclusion principle ) ബാധകമായ കണമാണ് ഇലക്ട്രോണ്. 'രണ്ട് ഇലക്ട്രോണുകള്ക്ക് ഒരേ ഊര്ജനില കൈവരിക്കാനാവില്ല' എന്നാണ് വിഖ്യാതമായ ഈ തത്വം പറയുന്നത്. അതേസമയം, ബോസ്-ഐന്സ്റ്റൈന് സാംഖികം അനുസരിക്കുന്ന എത്ര കണങ്ങള്ക്ക് വേണമെങ്കിലും ഒരേ ഊര്ജനില കൈവരിക്കുന്നതിന് സൈദ്ധാന്തികമായി വിലക്കില്ല.
ഇതിനര്ഥം, ഇലക്ട്രോണുകളെപോലെ പൗളിയുടെ തത്വം അനുസരിക്കുന്ന കണങ്ങള്ക്ക് ബോസ്-ഐന്സ്റ്റൈന് സാംഖികം ബാധകമാക്കാന് കഴിയില്ല എന്നതാണ്. അതിന് ഫെര്മി-ഡിറാക് സാംഖികം എന്നപേരില് വ്യത്യസ്തമായ സ്റ്റാറ്റിസ്റ്റിക്സ് 1926 ആയപ്പോഴേക്കും വികസിപ്പിക്കപ്പെട്ടു.
ഇതുപ്രകാരം രണ്ടുതരം കണങ്ങളാണ് മൗലികതലത്തിലുള്ളത്. ബോസ്-ഐന്സ്റ്റൈന് സാംഖികം അനുസരിക്കുന്നവയും, ഫെര്മി-ഡിറാക് സാംഖികം അനുസരിക്കുന്നവയും. ഇതില് ആദ്യവിഭാഗത്തില്പെട്ട കണങ്ങള്ക്ക് 'ബോസോണുകള്' എന്നും, രണ്ടാമത്തെ വിഭാഗത്തിന് 'ഫെര്മിയോണുകള്' എന്നും 1945 ല് പാരീസില് ഒരു പ്രഭാഷണ മധ്യേ വിഖ്യാത ശാസ്ത്രജ്ഞന് പോള് ഡിറാക് പേരിട്ടു.
ക്വാര്ക്കുകളും ഇലക്ട്രോണുകളും ന്യൂട്രിനോകളും ഉള്പ്പെട്ട പദാര്ഥകണങ്ങളാണ് ഫെര്മിയോണുകളുടെ ഗണത്തില് പെടുക. ഫോട്ടോണുകള്, ഗ്ലുവോണുകള് തുടങ്ങി ബലങ്ങള് സൃഷ്ടിക്കുകയും വഹിക്കുകയും ചെയ്യുന്ന കണങ്ങളാണ് ബോസോണുകള്.
എന്താണ് ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണ്
പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ മൗലികഘടന വിശദീകരിക്കുന്ന സൈദ്ധാന്തിക പാക്കേജാണ് 'സ്റ്റാന്ഡേര്ഡ് മോഡല് '. ഇരുപതാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ രണ്ടാംപകുതിയില് ഒട്ടേറെ ഗവേഷകരുടെ ശ്രമഫലമായി സ്റ്റാന്ഡേര്ഡ് മോഡല് രൂപപ്പെട്ടു. മൗലികതലത്തില് പദാര്ഥകണങ്ങളും ബലങ്ങളും തമ്മില് എങ്ങനെയാണ് പരസ്പരക്രിയ (ഇന്ററാക്ഷന്) നടക്കുന്നതെന്ന് സ്റ്റാന്ഡേര്ഡ് മോഡല് വിശദീകരിക്കുന്നു.
സ്റ്റാന്ഡേര്ഡ് മോഡലനുസരിച്ച്, സൂക്ഷ്മതലത്തില് പദാര്ഥകണങ്ങള്ക്ക് പിണ്ഡം ലഭിക്കുന്നത് 'ഹിഗ്ഗ്സ് സംവിധാനം' ( Higgs mechanism ) അനുസരിച്ചാണ്. പ്രപഞ്ചാരംഭത്തില് മഹാവിസ്ഫോടനം സംഭവിച്ച ആദ്യസെക്കന്ഡിന്റെ നൂറുകോടിയിലൊരംശം സമയത്തേക്ക് പ്രപഞ്ചം പ്രകാശവേഗത്തില് പായുന്ന വ്യത്യസ്തകണങ്ങള് കൂടിക്കുഴഞ്ഞ അവസ്ഥയിലായിരുന്നു. ഒന്നിനും പിണ്ഡം ഉണ്ടായിരുന്നില്ല.
ഹിഗ്ഗ്സ് മണ്ഡലവുമായി ആ കണങ്ങള് ഇടപഴകിയതോടെ അവയ്ക്ക് പിണ്ഡം ഉണ്ടാവുകയും, ഇന്നത്തെ നിലയ്ക്ക് പ്രപഞ്ചം പരിണമിക്കുകയും ചെയ്തു.
പ്രപഞ്ചം മുഴുവന് വ്യാപിച്ചു കിടക്കുന്ന ഒരു അദൃശ്യ മണ്ഡലത്തെയാണ് ഹിഗ്ഗ്സ് സംവിധാനം വിഭാവനം ചെയ്യുന്നത്. മഹാവിസ്ഫോടനം വഴി പ്രപഞ്ചം സൃഷ്ടിക്കപ്പെട്ട ആദ്യനിമിഷങ്ങളില് നിലനിന്ന 'ഇലക്ട്രോവീക്ക് ഫോഴ്സ്' എന്ന പ്രത്യേക ബലത്തെ രണ്ടായി വേര്തിരിച്ചത് ഹിഗ്ഗ്സ് മണ്ഡലമാണ്. ആ ആദിമബലം വൈദ്യുതകാന്തികബലം (eletcromagnetic force), ക്ഷീണബലം (weak force) എന്നിങ്ങനെ രണ്ടായി വേര്തിരിക്കപ്പെട്ടു.
ഇങ്ങനെ പ്രാചീനബലത്തെ വേര്തിരച്ച ഹിഗ്സ് മണ്ഡലം ഒരുകാര്യം ചെയ്തു. ക്ഷീണബലത്തിന് നിദാനമായ സൂക്ഷ്മകണങ്ങള്ക്ക് (W & Z bosons) പിണ്ഡം നല്കി. എന്നാല്, വൈദ്യുതകാന്തികബലം വഹിക്കുന്ന ഫോട്ടോണുകളെ പിണ്ഡം നല്കാതെ വെറുതെ വിട്ടു.
ഹിഗ്സ് സംവിധാനം അനുസരിച്ച് ക്വാര്ക്കുകള്, ഇലക്ട്രോണുകള് തുടങ്ങിയ പദാര്ഥ കണങ്ങള്ക്ക് പിണ്ഡം (ദ്രവ്യമാനം) ലഭിക്കുന്നത് അവ അദൃശ്യമായ ഹിഗ്ഗ്സ് മണ്ഡലവുമായി ഇടപഴകുമ്പോഴാണ്. ഹിഗ്ഗ്സ് മണ്ഡലവുമായി ഇടപഴകാന് കഴിയുന്നവയ്ക്കേ പിണ്ഡമുമുണ്ടാകൂ. എത്ര കൂടുതല് ഇടപഴകുന്നോ അത്രയും കൂടുതലായിരിക്കും പിണ്ഡം. പ്രകാശകണങ്ങളായ ഫോട്ടോണുകള് ഹിഗ്സ് ഫീല്ഡുമായി അല്പ്പവും ഇടപഴകാത്തതിനാല് അവയ്ക്ക് പിണ്ഡമില്ല. അവ പ്രകാശവേഗത്തില് സഞ്ചരിക്കുന്നു.
1964 ലാണ് ഹിഗ്ഗ്സ് സംവിധാനം ആവിഷ്ക്കരിക്കപ്പെടുന്നത്. ആറ് ഗവേഷകര് ഏതാണ്ട് ഒരേസമയത്ത് മൂന്ന് പ്രബന്ധങ്ങളിലായി സമാന ആശയങ്ങളായി അത് അവതരിപ്പിച്ചു. ഫ്രാന്സ്വാ ഇന്ഗ്ലെര്ട്ടും റോബര്ട്ട് ബ്രൗട്ടും ആയിരുന്നു അതില് ഒരു പ്രബന്ധം രചിച്ചത്. ഫിലിപ്പ് ആന്ഡേഴ്സണില് നിന്ന് പ്രചോദനമുള്ക്കൊണ്ട് പീറ്റര് ഹിഗ്സ് തയ്യാറാക്കിയതായിരുന്നു മറ്റൊരു പ്രബന്ധം. ജെറാള്ഡ് ഗുരാല്നിക്, സി.ആര്.ഹേഗന്, ടോം കിബ്ബിള് എന്നിവരുടെ ഗ്രൂപ്പിന്റേതായിരുന്നു മൂന്നാമത്തെ പ്രബന്ധം.
ആറു ഗവേഷകരും സമാനമായ ആശയങ്ങളാണ് മുന്നോട്ടുവെച്ചതെങ്കിലും, അവര് അവതരിപ്പിച്ച സംവിധാനം പില്ക്കാലത്ത് ഹിഗ്സിന്റെ പേരിലാണ് അറിയപ്പെട്ടത്.
ഹിഗ്ഗ്സ് സംവിധാനം വിശദീകരിക്കുന്ന സിദ്ധാന്തത്തില് ഹിഗ്സ് മണ്ഡലവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ക്വാണ്ടംകണത്തിന് പറയുന്ന പേരാണ് 'ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണ്'. അതൊരു ബലകണമാണ്. അതുകൊണ്ട് അതൊരു ബോസോണ് ആയി.
സ്റ്റാന്ഡേര്ഡ് മോഡലില് മറ്റെല്ലാ കണങ്ങളെക്കുറിച്ചും സ്ഥിരീകരണം ലഭിച്ചെങ്കിലും, ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണ് കണ്ടുപിടിക്കാന് ശാസ്ത്രലോകത്തിന് കഴിഞ്ഞില്ല. ഹിഗ്ഗ്സ് സംവിധാനം ശരിയെന്ന് തെളിയണമെങ്കില് ആ കണത്തെ കണ്ടെത്തിയേ തീരൂ എന്നായിരുന്നു സ്ഥിതി. അത്തരമൊരു കണം ഇല്ലെന്നും, സ്റ്റാന്ഡേര്ഡ് മോഡല് തന്നെ ഉപേക്ഷിക്കേണ്ടി വരുമെന്നും ചില കോണുകളില്നിന്ന് ആശങ്കയുയര്ന്നു.
പക്ഷേ, ലാര്ജ് ഹാഡ്രോണ് കൊളൈഡറിലെ 'അറ്റ്ലസ്', 'സി.എം.എസ്' പരീക്ഷണങ്ങള് കഴിഞ്ഞ വര്ഷം ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണിന്റെ സാന്നിധ്യം സ്ഥിരീകരിച്ചത്, ഭൗതികശാസ്ത്രലോകത്തിനാകെ ആശ്വാസമേകി. വലിയൊരു ഊരാക്കുടുക്കില്നിന്നാണ് ശാസ്ത്രലോകം കരകയറിയത്.
ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണ് ഇത്രകാലവും കണ്ടുപിടിക്കാന് കഴിയാത്തതിന് ഒരു കാരണമുണ്ടായിരുന്നു. ആ കണം കാണപ്പെടുമെന്ന് പ്രവചിക്കപ്പെട്ട ഒരു പിണ്ഡപരിധിയുണ്ട്. ആ പരിധി പരിശോധിക്കാന് ശേഷിയുള്ള ഉപകരണങ്ങള് ഇതുവരെ ഉണ്ടായിരുന്നില്ല. എന്നാല് , ലാര്ജ് ഹാഡ്രോണ് കൊളൈഡറിന് അതിന് ശേഷിയുണ്ട്. ആ കണികാത്വരകം രൂപപ്പെടുത്തിയത് തന്നെ ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണിന്റെ അസ്തിത്വം തെളിയിക്കുക എന്ന മുഖ്യലക്ഷ്യത്തോടെയാണ്.
പേരിന്റെ പേരില്
സത്യേന്ദ്ര നാഥ് ബോസിന്റെ കണ്ടുപിടിത്തവും ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണ് സിദ്ധാന്തവും തമ്മില് ഒരു പേരിന്റെ പേരിലല്ലാതെ, നേരിട്ടൊരു ബന്ധവും ഇല്ല എന്ന് മേല്വിവരിച്ച സംഗതികളില് നിന്ന് വ്യക്തമാണല്ലോ. ബോസ് കണ്ടെത്തിയത് പുതിയൊരു സ്റ്റാറ്റിസ്റ്റിക്സ് (സാംഖികം) ആയിരുന്നു. പ്ലാങ്ക് രൂപംനല്കിയ ക്വാണ്ടംസമവാക്യത്തിന്റെ വ്യുല്പാദനം അതുപയോഗിച്ച് അദ്ദേഹം നടത്തി. അതിന് ക്ലാസിക്കല് തരംഗസിദ്ധാന്തത്തിന്റെ സഹായം വേണ്ടന്ന് തെളിയിച്ചു.
പിന്നീട് ആ ദിശയില് യാതൊരു സംഭാവനയും ബോസിന്റേതായി ഉണ്ടായിട്ടില്ല എങ്കിലും, ബോസിന്റെ കണ്ടുപിടിത്തം തീര്ച്ചയായും ക്വാണ്ടംഭൗതികത്തിലെ നിര്ണായകമായ ഒരു വഴിത്തിരിവായിരുന്നു. അതിന്റെ പേരില് ഏത് ഇന്ത്യക്കാരനും അഭിമാനിക്കാം.
പക്ഷേ, ഇവിടെ പ്രശ്നം അതല്ല. ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണ് സിദ്ധാന്തത്തില് ബോസിന് പങ്കുണ്ടോ, അതിന്റെ പേരില് ഇന്ത്യക്കാര് അഭിമാനിക്കേണ്ടതുണ്ടോ എന്നതാണ്. എന്തിന്റെ പേരിലാണ് യഥാര്ഥത്തില് അഭിമാനിക്കേണ്ടതെന്നു പോലും മനസിലാക്കാനാവാത്ത അവസ്ഥയില് നമ്മളെത്തിയെന്നാണോ മനസിലാക്കേണ്ടത്.
ഒരു ബലകണം ആയതിനാലാണ് ഹിഗ്ഗസ് മണ്ഡലത്തെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്ന ക്വാണ്ടംകണം 'ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണ്' ആയതെന്ന് സൂചിപ്പിച്ചല്ലോ. 1945 ല് ഡിറാക് വേറൊരു പേരാണ് ബലകണങ്ങള്ക്ക് നല്കിയിരുന്നതെങ്കില് എന്താകുമായിരുന്നു സ്ഥിതി. ഉദാഹരണത്തിന്, ബോസ്-ഐന്സ്റ്റൈന് സാംഖികം അനുസരിക്കുന്ന കണങ്ങള്ക്ക് 'ഐന്സ്റ്റനിയോണ്' എന്നാണ് ഡിറാക് പേരിട്ടിരുന്നെങ്കില്, ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണിന്റെ പേര് 'ഹിഗ്ഗ്സ് ഐന്സ്റ്റനിയോണ്' എന്നാകുമായിരുന്നു.
കോഴിക്കോട്ടെ ബിലാത്തിക്കുളം നന്നാക്കിയതില് 'ബിലാത്തി'കള്ക്കും അഭിമാനിക്കാമെന്ന് ബ്രിട്ടനിലെ പത്രങ്ങള് വാര്ത്തകൊടുത്താല് അതെത്ര ബാലിശമാണോ അത്രതന്നെ ബാലിശമാണ്, ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണ് സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ പേരില് ഇന്ത്യക്കാര്ക്കും അഭിമാനിക്കാം എന്ന് വാദിക്കുന്നത്.
യുക്തിപൂര്വം നമുക്ക് പറയാനാവുക, അല്ലെങ്കില് അവകാശപ്പെടാനാവുക, ഇത്രമാത്രം - ഇന്ത്യന് ശാസ്ത്രപ്രതിഭയായ സത്യേന്ദ്രനാഥ് ബോസിന്റെ പേരില് അറിയപ്പെടുന്ന കണങ്ങളുടെ ഗണത്തില്പെടുന്ന ഒന്നാണ് 'ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണ്'.
(അവലംബഗ്രന്ഥങ്ങള് : 1. Bose and His Statistisc (1992) 2010, by G.Venkataraman; 2. Schrodinger's Kittens (1995), by John Gribbin; 3. Quantum (2009), by Manjit Kumar; 4. Massive - The Hunt for the God Particle (2010), by Ian Sample; 5. The Strangest Man - Hidden Life of Paul Dirac, Quantum Genius (2009), by Graham Farmelo)
