महाकाय बोगद्याची कथा

विश्वरचना उलगडू पाहणाऱ्या हिग्ज बोसॉन कणांचा शोध लावणाऱ्या शास्त्रज्ञांना नोबेल पुरस्काराने सन्मानित करण्यात आले, हे तसे उचितच म्हणायला हवे. पण या कणांच्या शोधासाठी ज्या कोलायडरची स्थापना करण्यात आली, त्याला अनेक उपकरणांचा इतिहास आहे. याशिवाय़ अणूच्या प्राथमिक मॉडेलपासून आतापर्यंतच्या विकासाचाही इतिहास आहे. हे सर्व ‘कोलायडर’ या पुस्तकात पॉल हाल्पर्न यांनी उलगडून सांगितले आहे. वैज्ञानिक संकल्पना समजून देताना तांत्रिक परिभाषा वापरणे अपरिहार्य असते. तरीही सामान्यांना समजावे यासाठी लेखकाने रूपकांचा कल्पक वापर केला आहे. त्यामुळे हे पुस्तक सुगम झाले आहे.
ब्रिटनमधील पीटर हिग्ज आणि बेल्जियममधील फ्रॅन्क्वा एंग्लर्ट यांना भौतिकशास्त्रातील नोबेल पारितोषिक जाहीर झाल्यावर सी.ई.आर.एन. या युरोपीयन प्रयोगशाळेलाही नोबेल मिळायला हवे होते असे नोबेल समितीने म्हटले. प्रत्यक्ष प्रयोगात हिग्ज बोसॉन कणांचा शोध लागल्यावर संबंधितांना नोबेल मिळणार हे उघडच होते. पण या नोबेलमागे असणारे कोलायडरचे अवाढव्य धूड आणि त्याची माहिती याकडे वळणेही आवश्यक आहे. हिग्ज बोसॉन कणांच्या शोधासाठी लार्ज हायड्रॉन कोलायडर म्हणजेच एलएचसीची स्थापना सी.ई.आर.एन. या युरोपीयन प्रयोगशाळेने केली. खरे तर हे घडायचे होते अमेरिकेत. त्यानुसार अमेरिकेने सुपर कंडक्टिंग सुपर कोलायडर (S.S.C.) या ५४ मल लांबीच्या बोगद्याची तयारीही सुरू केली होती. पण १९९३ साली अमेरिकन काँग्रेसने या प्रयोगावरील खर्च टाळावा अशी तरतूद मंजूर केली आणि हा बेत बारगळला. राष्ट्राध्यक्ष बिल क्लिंटन यांनी तेव्हा म्हटले होते, ‘एसएससी बांधकामाचा बेत सोडून देण्यामुळे जगात अमेरिका मूलभूत विज्ञानाचे आपले नेतृत्वाचे स्थान गमावते आहे असा संदेश जाईल, जे इतकी वर्षे अढळ होते.’
१९६४ साली ब्रिटिश भौतिक शास्त्रज्ञ पीटर हिग्ज यांनी विश्वरचनेतील प्राथमिक निसर्गातील सिमेट्री मोडणाऱ्या कृतीचे गृहीतक मांडले. या गृहीतकानुसार हिग्ज फिल्ड नावाने ओळखले जाणारे क्षेत्र अवकाश व्यापते. थोडक्यात काही कण वस्तुमानप्राप्तीसाठी आवश्यक असतात. त्या कणांना ‘गॉड पार्टकिल’ असे म्हटले जाते. असे कण केवळ उच्च ऊर्जानिर्मितीच्या वेळीच पाहता येऊ शकणार असल्याने अशा प्रकारे ऊर्जा निर्माण करून ते निरखण्याची प्रक्रिया करता येईल असा कोलायडर बनवणे एक मोठे आव्हान होते. १७ मल लांबीचा हा कोलायडर बनवण्याचा ठराव १९ युरोपीयन राष्ट्रांनी १६ डिसेंबर १९९४ रोजी केला. त्यासाठी १५०० कोटी डॉलरचा खर्च २० वर्षांच्या टप्प्यात करायचे ठरले.
या कोलायडरला अशा प्रकारचा उपकरणांचा एक इतिहास आहे, अगदी प्रयोगशाळेत बनवलेल्या १० इंची सायक्लोट्रॉनपासून. शिवाय अणूच्या प्राथमिक मॉडेलपासून आतापर्यंतच्या विकासाचा एक इतिहास आहे. ‘कोलायडर’ या पुस्तकात या गोष्टी लेखक पॉल हाल्पर्न सांगतो. कारण तो स्वत: भौतिक शास्त्रज्ञ आहे आणि कोलायडरवर काम करणारे शास्त्रज्ञ आणि त्यांचे प्रयत्न यांना तो साक्षी आहे.
फ्रान्स ते स्वित्र्झलड यांच्या सीमेवर असलेल्या त्या कोलायडरचे धावते दर्शन सुरुवातीला लेखक आपल्याला घडवतो. साडेतीनशे फूट खाली गेल्यावर कोलायडरच्या बीम पाइपच्या पातळीवर आपण येतो. ही एक रिस्की जागा आहे, कारण द्रव रूपातील अरगॉन हा डिटेक्टरमध्ये वापरण्यात आला आहे, जो अत्युच्च अतिशीत तापमानाच्या म्हणजे अ‍ॅब्सोल्यूट झीरो (-२७३ सें.) जवळपास आहे. त्याचे तापमान जराही वर आल्यास तो श्वासोच्छ्वासासाठी आवश्यक हवा नष्ट करू शकतो. इथून आपण प्लॅटफॉर्मवर येतो आणि अनेकदा छायाचित्रात दिसलेल्या प्रचंड वायरींचा सिलेंडर इथून दिसतो. वायर्स आणि इन्सुलेशनची जगड्व्याळ यंत्रणा असलेल्या कोलायडरमध्ये कण जवळजवळ प्रकाशाच्या वेगाने प्रवास करतात. जमिनीखाली १० फूट रुंदीच्या कोलायडरमध्ये हजारो अतिशीत चुंबक आहेत आणि यातील लूपमधून कण सेकंदाला ११ हजार पटीने प्रवास करतात. ४ ठिकाणी ते टक्कर देतात. त्या वेळची ऊर्जा असते ७ टेट्रा इलेक्ट्रॉन व्होल्ट. इतकी ऊर्जा निर्माण होत असल्यामुळेच विश्वनिर्मितीच्या टप्प्यावरची परिस्थिती प्रयोगशाळेत निर्माण करण्याचा हा प्रयत्न होता. साहजिकच, ब्लॅक होल निर्माण होईल. तो पृथ्वीच काय कदाचित पूर्ण विश्वही गिळंकृत करून टाकील या प्रकारची भीती कोलायडर कार्यान्वित होताना झाली. ‘डेली मेल’ या ब्रिटिश टॅब्युलाइड पत्राने लिहिले होते, ‘कोलायडरच्या प्रकल्पाचा नेता युआन्स याला लहानपणी स्फोट करायची आवड होती आणि अख्खं घर उडवून देण्याइतके स्फोट तो करायचा. आता तो विश्वच नष्ट करणार की काय?’ या साऱ्या गमती नोंदवत लेखक आपल्याला मूलतत्त्वे, अणू आणि त्यांच्या शोधाच्या इतिहासापर्यंत नेतो. अगदी थेट १६व्या शतकातील रॉबर्ट बॉयलपर्यंत.
रॉबर्ट बॉयलने ‘स्केप्टिकल केमिस्ट’ नावाचे एक पुस्तक लिहून दाखवून दिले की पृथ्वी, तेज, वायू इत्यादी मिसळून काही पृथ्वीवरचे पदार्थ तयार झाले नाहीत. सर्व पदार्थाच्या प्राथमिक घटकांना त्याने इलमेन्ट असे म्हटले आणि विविध प्रकार वापरून हायड्रोजन, ऑक्सिजन, कार्बनसारखी मूलतत्त्वे शोधायला उद्युक्त केले. पदार्थाच्या सगळ्यात लहान कणाला कॉर्पसक्युल असे नाव दिले आणि प्रयोगशाळेत तो शोधण्याचा प्रयत्न केला. त्यानंतर खेळाडूंनी बॅटन एकमेकांच्या हाती द्यावे त्याप्रमाणे मूलकणांचा हा शोध जॉन डाल्टन किंवा अठराव्या शतकातील दिमित्री मेन्देंलेव अशा अनेकांनी चालू ठेवला. न्यूटनने लिहिले होते, ‘देवाने सुरुवातीला कठीण, वजनदार, न फोडता येणारे असे फिरणारे कण तयार केले.’  
१९व्या शतकात जेम्स मॅक्सवेलसारख्या शास्त्रज्ञाने विद्युत आणि चुंबकीय गुणधर्म सारख्याच समीकरणाने स्पष्ट करता येतील असा विश्वास दाखवला. मायकेल फॅरेडेने विद्युत क्षेत्राच्या बदलामुळे चुंबकीय क्षेत्र आणि चुंबकीय क्षेत्राच्या बदलामुळे विद्युत क्षेत्र तयार होते हे दाखवून दिले. १९०० साली जन्मलेल्या मॅक्स प्लांकने पदार्थातून ऊर्जा क्वांटा या नावाने ओळखल्या जाणाऱ्या पॅकेजच्या स्वरूपात बाहेर टाकली जाते हे सांगितले. या साऱ्यानंतर शोध सुरू झाला तो अणूचे स्वरूप पाहण्याचा आणि अणू केंद्रकाचे विभाजन करण्याचा. यासाठी तयार छोटय़ा अ‍ॅक्सिलेटरपासून सुरू झाली. अन्रेड रुदरफोर्डसारख्या शास्त्रज्ञाने किरणोत्सर्गाच्या शोधानंतर अणूच्या रहस्याचा शोध लावण्याचा ध्यास घेतला. किरणोत्सर्गातून निघालेल्या धन आणि ऋण प्रारणाला त्याने अल्फा आणि बीटा असे नाव दिले. अल्फा कणांवरील त्याच्या कामाला १९०८ साली नोबेल पारितोषिक मिळाले. त्यानंतर मिल्स बोअर, वेरनर हायझेनबर्न अशांनी मिळून अत्यंत वैचित्र्यपूर्ण अशा क्वांटम मेकॅनिक म्हणून ओळखले जाणारे भौतिकी नियम मांडले. मूलभूत कणांवरील संशोधनाचा एक भाग होता, प्रयोगशाळेत अत्युच्च व्होल्टेज निर्माण करून कण आदळणे. १९३१ साली अमेरिकन इन्स्टिटय़ूट ऑफ फिजिक्सने जवळपास १० लाख इतके व्होल्टेज निर्माण करून दाखवले, तर १९३३ साली ७० लाख व्होल्टची निर्मिती करण्यात आली. अगदी आकाशातील विजेचाही ती धरून वापरता येईल का, असाही प्रयोग झाला. ज्यात कल्ट अर्बन नावाचा शास्त्रज्ञ ठार झाला.
अणूच्या गर्भावर मारा करणाऱ्या अ‍ॅक्सिलेटरमध्ये १९३२ साली क्लिचिएमवरच्या प्रयोगाला यश आले. चार लाख व्होल्ट इतक्या तापमानाला क्लिचिएममधून मुक्त होणारे अल्फा कण वॅल्टन या रुदरफोर्डबरोबर काम करणाऱ्या शास्त्रज्ञाने पाहिले. हा प्रयोग त्याने पुन्हा करून पाहिला आणि आईन्स्टाइनच्या ऊर्जा विषयीच्या समीकरणाला दुजोरा दिला.
निरीक्षण आणि आंतरप्रज्ञा या जोरावर शास्त्रज्ञांनी मांडलेली गृहीतके काही काळाने प्रयोगशाळेत सिद्ध व्हावी लागतात. हे करताना तंत्रज्ञ आणि शास्त्रज्ञ यांना हातात हात घालून काम करावे लागते. पुन्हा ही सारी माणसेच असतात. तरीही देशा-देशांच्या सीमा ओलांडून मतभेद दूर करून वैज्ञानिक प्रगतीसाठी ते एकत्र येतात. यामागे सामाजिक, राजकीय अशाही अडचणी अनेकदा उभ्या ठाकतात. उदा. जॉर्ज गॅमावसारखा रशियन शास्त्रज्ञ रशिया सोडण्याच्या प्रयत्नात होता, पण त्याला यश आले नाही. १९३३ साली त्याला बेल्जियम इथल्या परिषदेचे आमंत्रण आले आणि त्याने परतायचे नाही असे ठरवले. तो केंब्रिजला राहू लागला. या एका गोष्टीमुळेही अणूविषयक संशोधनात कितीतरी भर पडली.
वैज्ञानिक संकल्पना समजून देताना तांत्रिक परिभाषा वापरणे तर अपरिहार्य असते. मग सामान्यांना समजेल अशा भाषेत ते कसे सांगावे? यावर उपाय म्हणून लेखकाने रूपकांचा वापर केला आहे. स्प्रिंग थिअरीसारख्या संकल्पनांपासून ते प्रमुख शास्त्रज्ञांच्या चरित्रापर्यंत अनेक गोष्टी या पुस्तकात येतात. वेगवेगळ्या टप्प्यांवर कोलायडरची निर्मिती होताना वेगवेगळ्या राष्ट्रांनी केलेली मदत आणि सहभाग लेखकाने तपशिलात मांडला आहे, तर कोलायडरने तयार झालेली घबराटही एका स्वतंत्र प्रकरणात मांडली आहे.