લેખકઃ ડો. વિહારી છાયા
એકસેકન્ડમાં આપણા શરીરના એક ચોરસ સેન્ટિમીટર હિસ્સામાંથી ૬૦ અબજ ન્યૂટ્રિનો પસાર થઇ જાય છે આપણું શરીર પણ રોજના ૩૪ કરોડ ન્યૂટ્રિનોનું ઉત્સર્જન કરે છે.
આઈન્સ્ટાઈનના આ શકવર્તી વાદને 'વિશિષ્ટ સાપેક્ષવાદ' કહે છે. આ વાદ તેમણે વિજ્ઞાન જગત સમક્ષ મૂક્યો ત્યાં સુધી તેમને કોઈ ઓળખતું જ ન હતું. ત્યારે તો તેઓ સ્વીસમાં એક ઓફિસમાં પેટન્ટ એક્ઝામીનર હતા. ક્લર્ક જેવું તે નાનકડું પદ હતું. ૧૯૦૫માં તેમણે જે નાનકડું સંશોધન પત્ર પ્રસિદ્ધ કર્યું તેનાથી છેલ્લા પચ્ચીસ વર્ષથી વૈજ્ઞાનિકો જે બાબત અંગે બે જુદી જુદી છાવણીમાં વહેંચાઈ ગયા હતા તેનો એવો ઉકેલ આવ્યો કે તેનાથી ભૌતિક વિજ્ઞાાનના પાયામાં રહેલા ન્યૂટનના નિયમોની જગ્યાએ પોતાના વિશિષ્ટ સાપેક્ષવાદની બે પૂર્વ ધારણાઓને મૂકી દીધી. આ બે પૂર્વધારણાઓ વિશિષ્ટ સાપેક્ષવાદ છે. તે બન્નેની આપણે ચર્ચા કરવી નથી પરંતુ બીજી પૂર્વધારણા શું છે તે આપણે જાણવું છે. અલબત્ત તે બહુ સરળ છે.
બીજી પૂર્વધારણા કહે છે કે ''શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશનો વેગ અચળ રહે છે. તે તેના ઉદ્ગમ કે નિરીક્ષકની ગતિથી સ્વતંત્ર છે.'' આ પૂર્વધારણાના આધારે ગણતરી કરતા સાબિત થયેલ કે પ્રકાશનો વેગ દરેક પદાર્થના વેગની સૌથી ઉપરની લિમિટ છે. તેનાથી વધારે વેગ (ઝડપ)થી કોઇ દ્રવ્ય કે પદાર્થ ગતિ કરી શકે નહીં. હજુ સુધી આ લિમિટને પુષ્ટિ મળી રહેલી છે.
અલબત્ત ભારતના વૈજ્ઞાાનિક ઈ.સી.જી. સુદર્શને સૈદ્ધાંતિક રીતે ટેક્યોન નામના કણની શોધ કરી હતી. તે પ્રકાશ કરતા વધારે ઝડપી ગતિ કરે છે. પણ તેને પ્રાયોગિક રીતે પુષ્ટિ મળી નથી. પરંતુ તાજેતરમાં 'ન્યૂટ્રિનો' નામનું કણ પ્રકાશથી ઝડપ કરતાં વધારે ઝડપે ગતિ કરે છે તેવું અનુમાન પ્રયોગમાં મૂકાયું હતું તેથી તે આઈન્સ્ટાઈનના સાપેક્ષવાદ સામે મોટો પડકાર ઊભો થયો હતો તેમ કહી શકાય. પહેલાં તો આપણે એ જાણીએ કે ન્યૂટ્રિનો શું છે ?
ન્યૂટ્રિનોનો ઈતિહાસ રોચક છે. તેનું અસ્તિત્વ શોધાયા પહેલાં જ પ્રાયોગિક રીતે તેની શોધ થઈ હતી. આપણે જાણીએ છીએ કે રેડિઓએક્ટીવ પદાર્થમાંથી આપમેળે કિરણોનું ઉત્સર્જન થાય છે. આ કિરણો ત્રણ પ્રકારના હોય છે. તેના નામ આલ્ફા કિરણો, બીટા કિરણો અને ગામા કિરણો છે. આ પ્રક્રિયા પરમાણુની નાભિ (ન્યૂક્લિયસ)ના વિભાજનના કારણે થતી પ્રક્રિયા છે. આલ્ફા કિરણ કણોના બનેલા છે અને બીટા કિરણો પણ કણોના બનેલા છે.
પરમાણુની નાભિ તૂટે છે ત્યારે તેમાંથી કાં તો આલ્ફા કણ નીકળે છે અથવા બીટા કણ નીકળે છે. બીટા કણ નીકળવાની પ્રક્રિયાને બીટાક્ષય કહેવાય છે. બીટાક્ષયની પ્રક્રિયા થાય છે ત્યારે ભૌતિક વિજ્ઞાનના એક શાશ્વત ગણાતા સિદ્ધાંતનું ઉલ્લંઘન થતું હતું. આ સિદ્ધાંતને બચાવવા પાઉલિ નામના વૈજ્ઞાાનિકે ૧૯૩૦માં એક કણની પરિકલ્પના કરી. તે કણ પર કોઈ વિદ્યુત ન હતી. તે કણનું કોઇ વજન ન હતું અને તે લગભગ પ્રકાશની ઝડપે ગતિ કરતું હતું. તે કણને 'ન્યૂટ્રિનો' કહે છે.
વિદ્યુત કે વજન વગરનું કણ કેવી રીતે હોઇ શકે ? પરંતુ તેના કારણે ભૌતિક વિજ્ઞાનનો પેલો શાશ્વત સિદ્ધાંત જેને 'શક્તિસંચયનો નિયમ’ કહે છે તે બચી જાય છે. અલબત્ત તે તો જ શક્ય બને કે જો 'ન્યૂટ્રિનો' પ્રાયોગિક રીતે પણ મળી આવે. ન્યૂટ્રિનોને કોઇ વજન નથી કે તેના પર કોઈ વિદ્યુત નથી. તેથી અન્ય કોઈ કણ સાથે અથડાય પણ નહીં કે આકર્ષાય - અપાકર્ષાય પણ નહીં. ટૂંકમાં તે કોઈ કણ સાથે આંતરક્રિયા કરે નહીં તેથી તે પારખી શકાય નહીં અને તેથી તેની હાજરી વિશે કંઈ જાણી શકાય નહીં.
૧૯૩૦માં પાઉલિએ તે કણની પ્રથમ પરિકલ્પના કર્યા પછી ૧૯૩૩માં મહાન વૈજ્ઞાાનિક એન્ટિકો ડ્રોમીએ બીટાક્ષયનો વાદ આપ્યો ત્યારે તેમાં વજન અને વિદ્યુત વગરના કણને 'ન્યૂટ્રિનો' નામ આપ્યું. દેખીતી રીતે તે એક ભૂતિયું કણ એટલે 'ઘોસ્ટ પાર્ટીકલ' ગણી શકાય. ૧૯૫૬માં ન્યૂટ્રિનોને પારખી શકાયું. રેઈન્સ અને કોવેન નામના વૈજ્ઞાનિકોએ ન્યૂક્લિયર રીએક્ટરનો ઉપયોગ કરી તેનું અસ્તિત્વ પૂરવાર કર્યું. આમ ન્યૂટ્રિનો કણની શોધ થઈ.
ન્યૂટ્રિનો ક્યાં ઉત્પન્ન થાય છે ? આવો સવાલ થાય. આમ તો બ્રહ્માંડની ઉત્પત્તિ વખતે, બ્રહ્માંડ સ્હેજ ઠંડુ પડતાં જે મૂળભૂત કણો ઉત્પન્ન થયા તેમાં ન્યૂટ્રિનો હતાં.
ન્યૂટ્રિનો બીટાક્ષયની પ્રક્રિયામાં ઉત્પન્ન થાય છે તે આપણે જોયું. તે ન્યૂક્લિયર વિખંડન (ફિઝન) વખતે, વિશ્વના અગાધ ઉંડાણમાંથી આવતા વિશ્વ કિરણો (કોસ્મિક કિરણો) હવા સાથે પ્રક્રિયા કરે છે ત્યારે અને પ્રયોગશાળામાં ઉત્પન્ન થાય છે.
ન્યૂટ્રિનોનું મુખ્ય ઉદ્ગમ સ્થળ સૂર્ય છે. આ ઉપરાંત ન્યૂક્લિયર ઊર્જા મથક, પૃથ્વી, વાતાવરણ, અને વિશાળ કણ પ્રવેગકો પણ તેના ઉદ્ગમ સ્થળો છે. આપણું શરીર પણ ન્યૂટ્રીનો ઉત્પન્ન કરે છે. આપણા શરીરમાં પોટેશ્યમ (૪૦) નામનો રેડિયોએક્ટીવ પદાર્થ ૪૦ મિલિગ્રામ જેટલો હોય છે. પરિણામે આપણું શરીર ૩૪ કરોડ ન્યૂટ્રિનો દરરોજ ઉત્સર્જીત કરે છે.
આપણાં શરીરનો દરેક ચોરસ સેન્ટીમીટર સૂર્યમાંથી દશ અબજ ન્યૂટ્રિનો મેળવે છે, ૫૦ અબજ ન્યૂટ્રિનો પૃથ્વીમાંથી મેળવે છે અને ૧૦ અબજ ન્યૂટ્રિનો દુનિયાભરના - ન્યૂક્લિયર વિદ્યુત ઊર્જા મથકોમાંથી મેળવે છે. આ બધા આપણાં શરીરમાંથી બેરોકટોક પસાર થઈ જાય છે. આપણને તેની ખબર પણ પડતી નથી કારણ કે શરીરના કોઈ પણ સાથે ભાગ્યેજ સંઘાત અનુભવે છે એટલે કે કોઈ આંતરક્રિયા કરે છે.
ન્યૂટ્રિનો ઉત્પન્ન થયા પછી લગભગ પ્રકાશની ઝડપે ગતિ કરવા લાગે છે અને તે અટકતા નથી. તે સીધી લીટીમાં ગતિ કરતા રહે છે અને છેક બ્રહ્માંડના છેવાડે પહોંચે છે. તે તારાઓ, ગ્રહો, ખગોળીય પિંડો, પહાડો, પરમાણુઓ, વગેરે જે કંઈ વચ્ચે આવે તેમાંથી પસાર થઈ જાય છે. સૂર્યમાંથી દર સેંકડે ૪૦ અબજ જેટલા આવતા ન્યૂટ્રિનો રોકેટની જેમ તમારા નાકના ડાબા ફણામાંથી રાત્રે પસાર થાય છે. ત્યાંથી તમારા દિમાગમાંથી પસાર થાય છે, ત્યાંથી તમારા ઘરના છાપરામાંથી નીકળી આપણા તારાવિશ્વ (ગેલેક્સી)ની આરપાર નીકળી જાય છે. ત્યાર પહેલા તે ઉત્તર અમેરિકામાંથી, પૃથ્વીના ખડકાળ મધ્યાવરણ, તમારી રોકીંગ ખુરશીની ગાદીમાંથી, તમારી ડાબી જાંઘમાંથી પસાર થાય છે. ન્યૂટ્રિનો માટે બધું પારદર્શક છે. તેને અટકાવી શકાતા નથી. આપણાં શરીરના દર ચોરસે સેન્ટીમીટરમાંથી દર સેકંડે ૬૫ અબજ ન્યૂટ્રિનો પસાર થતા રહે છે. તે બધા તો સૂર્યમાંથી વછૂટતા ન્યૂટ્રિનો છે.
ન્યૂટ્રિનો ચાર પ્રકારના છે. પરંતુ તેને 'પ્રકાર' કહેવામાં નથી આવતા કેમકે પ્રવાસ દરમિયાન તેનું ત્રણ પ્રકારે રૂપ પરિવર્તન થાય છે. ભૌતિક વિજ્ઞાનની ભાષામાં તેને 'ફ્લેવર' કહે છે. ન્યૂટ્રિન એક પછી એક ત્રણે ફ્લેવર ધારણ કરી શકે છે. તેના આ ગુણથી તારવી શકાયું છે કે ન્યૂટ્રિનોનું વજન (દ્રવ્યમાન) શૂન્ય નથી. અલબત્ત પ્રયોગો પરથી એવું માલુમ પડયું છે કે ન્યૂટ્રિનોનું વજન 'અશૂન્ય' છે એટલે કે છે ખરું પણ તે 'નગણ્ય' છે.
ન્યૂટ્રિનો પ્રાથમિક કણો છે. ભૌતિક વિજ્ઞાાનમાં 'સ્ટાન્ડર્ડ મોડેલ' નામનો મૂળભૂત વાદ છે. તે મુજબ આ બ્રહ્માંડમાં અવપરમાણું (પરમાણુથી પણ નાના)થી માંડીને તારાવિશ્વો જેવા વિરાટ સુધી જે અસંખ્ય પદાર્થો આવેલા છે તે માત્ર ૧૨ પ્રાથમિક કણોના બનેલા છે. આ ૧૨ પ્રાથમિક કણો અને ચાર મૂળભૂત બળો (આ ચારમાંથી બે બળોનું ગાણિતિક ઐકય સધાતા ત્રણ બળો પણ ગણાય છે)ની સંરચનાઓ છે. આ બાર કણો પૈકી ત્રણ તો ત્રણ ફ્લેવરના ન્યૂટ્રિનો છે.
અત્યાર સુધી ન્યૂટ્રિનોના દળને 'શૂન્ય' ગણવામાં આવતું હતું તેમ એમ માનવામાં આવતું હતું કે ન્યુટ્રિનોનો વેગ (ઝડપ) પ્રકાશના વેગ જેટલો હોય છે. પરંતુ ન્યૂટ્રિનોનું 'નગણ્ય' તો 'નગણ્ય' વજન (દ્રવ્યમાન) હોય તો તેનો વેગ પ્રકાશના વેગ જેટલો હોઈ શકે નહીં. (શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશનો વેગ એક સેકંડના ત્રણ લાખ કિલોમીટર હોય છે) કારણ કે તેમ થતાં વિશિષ્ટ સાપેક્ષવાદનું ઉલ્લંઘન થાય છે. તે વાદ મુજબ દ્રવ્યનું કોઈ કણ શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશના વેગ (ઝડપ) કરતાં વધારે ઝડપે ગતિ કરી શકે નહીં.
તેમ છતાં સૂર્ય કરતાં અત્યંત દળદાર તારાઓનું ઈંધણ ખલાસ થઇ જતાં તેનું જે પ્રચંડ સંકોચન થાય છે તેનાં કારણે તેમાં આખા તારાવિશ્વને અજવાળતો અત્યંત પ્રચંડ વિસ્ફોટ થાય છે. તેને 'સુપરનોવા' વિસ્ફોટ કહે છે. આવો એક વિસ્ફોટ સુપરનોવા ૧૯૮૭ એ તરીકે ઓળખાય છે. આવા વિસ્ફોટમાં તેમાંથી ન્યૂટ્રિનો પણ વછૂટે છે. આ સુપરનોવામાંથી આવતાં પ્રકાશના કણ ફોટોન અને ન્યૂટ્રિનોનો વેગ (ઝડપ) સરખાવતાં તે ક્ષતિની મર્યાદામાં સરખા જણાયા હતાં. આમ ન્યૂટ્રિનો પ્રકાશની ઝડપે ગતિ કરે છે તેવું પ્રતિપાદિત થાય છે, પરંતુ સવાલ એ છે કે ન્યૂટ્રિનોની ઝડપ પ્રકાશની ઝડપ કરતાં વધારે હોય છે ?
ન્યૂટ્રિનોની ઝડપ પ્રકાશની ઝડપ કરતાં વધારે હોય છે તેવું અનુમાન સપ્ટેમ્બર ૨૦૧૧માં 'ઓપેરા' સહયોગ જૂથે તારવ્યું હતું. આ સહયોગ જૂથ તેજસ્વી ભૌતિક વિજ્ઞાાનીઓનું જૂથ છે. તેઓને રોજીંદા ન્યૂટ્રિનો પ્રયોગો - જીનીવા ખાતે આવેલ 'સર્ન' અને ઈટાલીની ગ્રાન સાસો લેબોરેટરી વચ્ચે પ્રયોગો - કરતાં એવો આભાસ થયો હતો કે ન્યૂટ્રિનો પ્રકાશની ઝડપ કરતાં વધારે ઝડપે ગતિ કરે છે.
ફ્રાન્સ અને સ્વિટ્ઝરલેન્ડની સરહદે સ્થાપિત બિગબેંગ મશીન તરીકે જાણીતા લાર્જ હેડ્રોન કોલાઇડરમાં ન્યૂટ્રિનો ઉત્પન્ન થયા હતા. ત્યાં તે ૭૩૦ કિલોમીટર દૂર આવેલી ગ્રાન સાસો લેબોરેટરીના ડીટેક્ટરમાં માર્ગમાં આવતા પહાડો, મકાનો, વૃક્ષો, જે કંઈ આવેલ તેને આરપાર વીંધીને પહોંચ્યા હતા.
ઓપેરા ગ્રૂપના દાવા પ્રમાણે તેમને એક પ્રયોગમાં એવું માલૂમ પડ્યું કે ન્યૂટ્રિનો પ્રકાશ કરતા ૬૦ નેનો સેકંડ વહેલા પહોંચેલ. (એક નેનો સેકંડ એટલે સેકંડનો એક અબજમો ભાગ). અલબત્ત તે જ દિવસે ત્યાર પછી ઈકારસ જૂથે કરેલા અન્ય પ્રયોગમાં ન્યૂટ્રિનોની ગતિ પ્રકાશની ગતિ કરતાં ઓછી નોંધાઈ હતી. છેવટે જૂન ૨૦૧૨માં ઓપેરા, ઈકારસ, બોરેસિનો અને એલ.વી.ડી. એ ચારે જૂથોએ કરેલા નવેસરથી કરેલા આખરી પ્રયોગોમાં ન્યૂટ્રિનો અને પ્રકાશના ગતિ વચ્ચે પાકે પાયે એકવાક્યતા સાબિત થતાં આ વિવાદનો અંત આવી ગયો હતો.
(Source: Gujarat Samachar, Shatdal Purti, dated 23-1-2020 but modified with latest and more accurate inputs.)
આઈન્સ્ટાઈનના આ શકવર્તી વાદને 'વિશિષ્ટ સાપેક્ષવાદ' કહે છે. આ વાદ તેમણે વિજ્ઞાન જગત સમક્ષ મૂક્યો ત્યાં સુધી તેમને કોઈ ઓળખતું જ ન હતું. ત્યારે તો તેઓ સ્વીસમાં એક ઓફિસમાં પેટન્ટ એક્ઝામીનર હતા. ક્લર્ક જેવું તે નાનકડું પદ હતું. ૧૯૦૫માં તેમણે જે નાનકડું સંશોધન પત્ર પ્રસિદ્ધ કર્યું તેનાથી છેલ્લા પચ્ચીસ વર્ષથી વૈજ્ઞાનિકો જે બાબત અંગે બે જુદી જુદી છાવણીમાં વહેંચાઈ ગયા હતા તેનો એવો ઉકેલ આવ્યો કે તેનાથી ભૌતિક વિજ્ઞાાનના પાયામાં રહેલા ન્યૂટનના નિયમોની જગ્યાએ પોતાના વિશિષ્ટ સાપેક્ષવાદની બે પૂર્વ ધારણાઓને મૂકી દીધી. આ બે પૂર્વધારણાઓ વિશિષ્ટ સાપેક્ષવાદ છે. તે બન્નેની આપણે ચર્ચા કરવી નથી પરંતુ બીજી પૂર્વધારણા શું છે તે આપણે જાણવું છે. અલબત્ત તે બહુ સરળ છે.
બીજી પૂર્વધારણા કહે છે કે ''શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશનો વેગ અચળ રહે છે. તે તેના ઉદ્ગમ કે નિરીક્ષકની ગતિથી સ્વતંત્ર છે.'' આ પૂર્વધારણાના આધારે ગણતરી કરતા સાબિત થયેલ કે પ્રકાશનો વેગ દરેક પદાર્થના વેગની સૌથી ઉપરની લિમિટ છે. તેનાથી વધારે વેગ (ઝડપ)થી કોઇ દ્રવ્ય કે પદાર્થ ગતિ કરી શકે નહીં. હજુ સુધી આ લિમિટને પુષ્ટિ મળી રહેલી છે.
અલબત્ત ભારતના વૈજ્ઞાાનિક ઈ.સી.જી. સુદર્શને સૈદ્ધાંતિક રીતે ટેક્યોન નામના કણની શોધ કરી હતી. તે પ્રકાશ કરતા વધારે ઝડપી ગતિ કરે છે. પણ તેને પ્રાયોગિક રીતે પુષ્ટિ મળી નથી. પરંતુ તાજેતરમાં 'ન્યૂટ્રિનો' નામનું કણ પ્રકાશથી ઝડપ કરતાં વધારે ઝડપે ગતિ કરે છે તેવું અનુમાન પ્રયોગમાં મૂકાયું હતું તેથી તે આઈન્સ્ટાઈનના સાપેક્ષવાદ સામે મોટો પડકાર ઊભો થયો હતો તેમ કહી શકાય. પહેલાં તો આપણે એ જાણીએ કે ન્યૂટ્રિનો શું છે ?
ન્યૂટ્રિનોનો ઈતિહાસ રોચક છે. તેનું અસ્તિત્વ શોધાયા પહેલાં જ પ્રાયોગિક રીતે તેની શોધ થઈ હતી. આપણે જાણીએ છીએ કે રેડિઓએક્ટીવ પદાર્થમાંથી આપમેળે કિરણોનું ઉત્સર્જન થાય છે. આ કિરણો ત્રણ પ્રકારના હોય છે. તેના નામ આલ્ફા કિરણો, બીટા કિરણો અને ગામા કિરણો છે. આ પ્રક્રિયા પરમાણુની નાભિ (ન્યૂક્લિયસ)ના વિભાજનના કારણે થતી પ્રક્રિયા છે. આલ્ફા કિરણ કણોના બનેલા છે અને બીટા કિરણો પણ કણોના બનેલા છે.
પરમાણુની નાભિ તૂટે છે ત્યારે તેમાંથી કાં તો આલ્ફા કણ નીકળે છે અથવા બીટા કણ નીકળે છે. બીટા કણ નીકળવાની પ્રક્રિયાને બીટાક્ષય કહેવાય છે. બીટાક્ષયની પ્રક્રિયા થાય છે ત્યારે ભૌતિક વિજ્ઞાનના એક શાશ્વત ગણાતા સિદ્ધાંતનું ઉલ્લંઘન થતું હતું. આ સિદ્ધાંતને બચાવવા પાઉલિ નામના વૈજ્ઞાાનિકે ૧૯૩૦માં એક કણની પરિકલ્પના કરી. તે કણ પર કોઈ વિદ્યુત ન હતી. તે કણનું કોઇ વજન ન હતું અને તે લગભગ પ્રકાશની ઝડપે ગતિ કરતું હતું. તે કણને 'ન્યૂટ્રિનો' કહે છે.
વિદ્યુત કે વજન વગરનું કણ કેવી રીતે હોઇ શકે ? પરંતુ તેના કારણે ભૌતિક વિજ્ઞાનનો પેલો શાશ્વત સિદ્ધાંત જેને 'શક્તિસંચયનો નિયમ’ કહે છે તે બચી જાય છે. અલબત્ત તે તો જ શક્ય બને કે જો 'ન્યૂટ્રિનો' પ્રાયોગિક રીતે પણ મળી આવે. ન્યૂટ્રિનોને કોઇ વજન નથી કે તેના પર કોઈ વિદ્યુત નથી. તેથી અન્ય કોઈ કણ સાથે અથડાય પણ નહીં કે આકર્ષાય - અપાકર્ષાય પણ નહીં. ટૂંકમાં તે કોઈ કણ સાથે આંતરક્રિયા કરે નહીં તેથી તે પારખી શકાય નહીં અને તેથી તેની હાજરી વિશે કંઈ જાણી શકાય નહીં.
૧૯૩૦માં પાઉલિએ તે કણની પ્રથમ પરિકલ્પના કર્યા પછી ૧૯૩૩માં મહાન વૈજ્ઞાાનિક એન્ટિકો ડ્રોમીએ બીટાક્ષયનો વાદ આપ્યો ત્યારે તેમાં વજન અને વિદ્યુત વગરના કણને 'ન્યૂટ્રિનો' નામ આપ્યું. દેખીતી રીતે તે એક ભૂતિયું કણ એટલે 'ઘોસ્ટ પાર્ટીકલ' ગણી શકાય. ૧૯૫૬માં ન્યૂટ્રિનોને પારખી શકાયું. રેઈન્સ અને કોવેન નામના વૈજ્ઞાનિકોએ ન્યૂક્લિયર રીએક્ટરનો ઉપયોગ કરી તેનું અસ્તિત્વ પૂરવાર કર્યું. આમ ન્યૂટ્રિનો કણની શોધ થઈ.
ન્યૂટ્રિનો ક્યાં ઉત્પન્ન થાય છે ? આવો સવાલ થાય. આમ તો બ્રહ્માંડની ઉત્પત્તિ વખતે, બ્રહ્માંડ સ્હેજ ઠંડુ પડતાં જે મૂળભૂત કણો ઉત્પન્ન થયા તેમાં ન્યૂટ્રિનો હતાં.
ન્યૂટ્રિનો બીટાક્ષયની પ્રક્રિયામાં ઉત્પન્ન થાય છે તે આપણે જોયું. તે ન્યૂક્લિયર વિખંડન (ફિઝન) વખતે, વિશ્વના અગાધ ઉંડાણમાંથી આવતા વિશ્વ કિરણો (કોસ્મિક કિરણો) હવા સાથે પ્રક્રિયા કરે છે ત્યારે અને પ્રયોગશાળામાં ઉત્પન્ન થાય છે.
ન્યૂટ્રિનોનું મુખ્ય ઉદ્ગમ સ્થળ સૂર્ય છે. આ ઉપરાંત ન્યૂક્લિયર ઊર્જા મથક, પૃથ્વી, વાતાવરણ, અને વિશાળ કણ પ્રવેગકો પણ તેના ઉદ્ગમ સ્થળો છે. આપણું શરીર પણ ન્યૂટ્રીનો ઉત્પન્ન કરે છે. આપણા શરીરમાં પોટેશ્યમ (૪૦) નામનો રેડિયોએક્ટીવ પદાર્થ ૪૦ મિલિગ્રામ જેટલો હોય છે. પરિણામે આપણું શરીર ૩૪ કરોડ ન્યૂટ્રિનો દરરોજ ઉત્સર્જીત કરે છે.
આપણાં શરીરનો દરેક ચોરસ સેન્ટીમીટર સૂર્યમાંથી દશ અબજ ન્યૂટ્રિનો મેળવે છે, ૫૦ અબજ ન્યૂટ્રિનો પૃથ્વીમાંથી મેળવે છે અને ૧૦ અબજ ન્યૂટ્રિનો દુનિયાભરના - ન્યૂક્લિયર વિદ્યુત ઊર્જા મથકોમાંથી મેળવે છે. આ બધા આપણાં શરીરમાંથી બેરોકટોક પસાર થઈ જાય છે. આપણને તેની ખબર પણ પડતી નથી કારણ કે શરીરના કોઈ પણ સાથે ભાગ્યેજ સંઘાત અનુભવે છે એટલે કે કોઈ આંતરક્રિયા કરે છે.
ન્યૂટ્રિનો ઉત્પન્ન થયા પછી લગભગ પ્રકાશની ઝડપે ગતિ કરવા લાગે છે અને તે અટકતા નથી. તે સીધી લીટીમાં ગતિ કરતા રહે છે અને છેક બ્રહ્માંડના છેવાડે પહોંચે છે. તે તારાઓ, ગ્રહો, ખગોળીય પિંડો, પહાડો, પરમાણુઓ, વગેરે જે કંઈ વચ્ચે આવે તેમાંથી પસાર થઈ જાય છે. સૂર્યમાંથી દર સેંકડે ૪૦ અબજ જેટલા આવતા ન્યૂટ્રિનો રોકેટની જેમ તમારા નાકના ડાબા ફણામાંથી રાત્રે પસાર થાય છે. ત્યાંથી તમારા દિમાગમાંથી પસાર થાય છે, ત્યાંથી તમારા ઘરના છાપરામાંથી નીકળી આપણા તારાવિશ્વ (ગેલેક્સી)ની આરપાર નીકળી જાય છે. ત્યાર પહેલા તે ઉત્તર અમેરિકામાંથી, પૃથ્વીના ખડકાળ મધ્યાવરણ, તમારી રોકીંગ ખુરશીની ગાદીમાંથી, તમારી ડાબી જાંઘમાંથી પસાર થાય છે. ન્યૂટ્રિનો માટે બધું પારદર્શક છે. તેને અટકાવી શકાતા નથી. આપણાં શરીરના દર ચોરસે સેન્ટીમીટરમાંથી દર સેકંડે ૬૫ અબજ ન્યૂટ્રિનો પસાર થતા રહે છે. તે બધા તો સૂર્યમાંથી વછૂટતા ન્યૂટ્રિનો છે.
ન્યૂટ્રિનો ચાર પ્રકારના છે. પરંતુ તેને 'પ્રકાર' કહેવામાં નથી આવતા કેમકે પ્રવાસ દરમિયાન તેનું ત્રણ પ્રકારે રૂપ પરિવર્તન થાય છે. ભૌતિક વિજ્ઞાનની ભાષામાં તેને 'ફ્લેવર' કહે છે. ન્યૂટ્રિન એક પછી એક ત્રણે ફ્લેવર ધારણ કરી શકે છે. તેના આ ગુણથી તારવી શકાયું છે કે ન્યૂટ્રિનોનું વજન (દ્રવ્યમાન) શૂન્ય નથી. અલબત્ત પ્રયોગો પરથી એવું માલુમ પડયું છે કે ન્યૂટ્રિનોનું વજન 'અશૂન્ય' છે એટલે કે છે ખરું પણ તે 'નગણ્ય' છે.
ન્યૂટ્રિનો પ્રાથમિક કણો છે. ભૌતિક વિજ્ઞાાનમાં 'સ્ટાન્ડર્ડ મોડેલ' નામનો મૂળભૂત વાદ છે. તે મુજબ આ બ્રહ્માંડમાં અવપરમાણું (પરમાણુથી પણ નાના)થી માંડીને તારાવિશ્વો જેવા વિરાટ સુધી જે અસંખ્ય પદાર્થો આવેલા છે તે માત્ર ૧૨ પ્રાથમિક કણોના બનેલા છે. આ ૧૨ પ્રાથમિક કણો અને ચાર મૂળભૂત બળો (આ ચારમાંથી બે બળોનું ગાણિતિક ઐકય સધાતા ત્રણ બળો પણ ગણાય છે)ની સંરચનાઓ છે. આ બાર કણો પૈકી ત્રણ તો ત્રણ ફ્લેવરના ન્યૂટ્રિનો છે.
અત્યાર સુધી ન્યૂટ્રિનોના દળને 'શૂન્ય' ગણવામાં આવતું હતું તેમ એમ માનવામાં આવતું હતું કે ન્યુટ્રિનોનો વેગ (ઝડપ) પ્રકાશના વેગ જેટલો હોય છે. પરંતુ ન્યૂટ્રિનોનું 'નગણ્ય' તો 'નગણ્ય' વજન (દ્રવ્યમાન) હોય તો તેનો વેગ પ્રકાશના વેગ જેટલો હોઈ શકે નહીં. (શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશનો વેગ એક સેકંડના ત્રણ લાખ કિલોમીટર હોય છે) કારણ કે તેમ થતાં વિશિષ્ટ સાપેક્ષવાદનું ઉલ્લંઘન થાય છે. તે વાદ મુજબ દ્રવ્યનું કોઈ કણ શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશના વેગ (ઝડપ) કરતાં વધારે ઝડપે ગતિ કરી શકે નહીં.
તેમ છતાં સૂર્ય કરતાં અત્યંત દળદાર તારાઓનું ઈંધણ ખલાસ થઇ જતાં તેનું જે પ્રચંડ સંકોચન થાય છે તેનાં કારણે તેમાં આખા તારાવિશ્વને અજવાળતો અત્યંત પ્રચંડ વિસ્ફોટ થાય છે. તેને 'સુપરનોવા' વિસ્ફોટ કહે છે. આવો એક વિસ્ફોટ સુપરનોવા ૧૯૮૭ એ તરીકે ઓળખાય છે. આવા વિસ્ફોટમાં તેમાંથી ન્યૂટ્રિનો પણ વછૂટે છે. આ સુપરનોવામાંથી આવતાં પ્રકાશના કણ ફોટોન અને ન્યૂટ્રિનોનો વેગ (ઝડપ) સરખાવતાં તે ક્ષતિની મર્યાદામાં સરખા જણાયા હતાં. આમ ન્યૂટ્રિનો પ્રકાશની ઝડપે ગતિ કરે છે તેવું પ્રતિપાદિત થાય છે, પરંતુ સવાલ એ છે કે ન્યૂટ્રિનોની ઝડપ પ્રકાશની ઝડપ કરતાં વધારે હોય છે ?
ન્યૂટ્રિનોની ઝડપ પ્રકાશની ઝડપ કરતાં વધારે હોય છે તેવું અનુમાન સપ્ટેમ્બર ૨૦૧૧માં 'ઓપેરા' સહયોગ જૂથે તારવ્યું હતું. આ સહયોગ જૂથ તેજસ્વી ભૌતિક વિજ્ઞાાનીઓનું જૂથ છે. તેઓને રોજીંદા ન્યૂટ્રિનો પ્રયોગો - જીનીવા ખાતે આવેલ 'સર્ન' અને ઈટાલીની ગ્રાન સાસો લેબોરેટરી વચ્ચે પ્રયોગો - કરતાં એવો આભાસ થયો હતો કે ન્યૂટ્રિનો પ્રકાશની ઝડપ કરતાં વધારે ઝડપે ગતિ કરે છે.
ફ્રાન્સ અને સ્વિટ્ઝરલેન્ડની સરહદે સ્થાપિત બિગબેંગ મશીન તરીકે જાણીતા લાર્જ હેડ્રોન કોલાઇડરમાં ન્યૂટ્રિનો ઉત્પન્ન થયા હતા. ત્યાં તે ૭૩૦ કિલોમીટર દૂર આવેલી ગ્રાન સાસો લેબોરેટરીના ડીટેક્ટરમાં માર્ગમાં આવતા પહાડો, મકાનો, વૃક્ષો, જે કંઈ આવેલ તેને આરપાર વીંધીને પહોંચ્યા હતા.
ઓપેરા ગ્રૂપના દાવા પ્રમાણે તેમને એક પ્રયોગમાં એવું માલૂમ પડ્યું કે ન્યૂટ્રિનો પ્રકાશ કરતા ૬૦ નેનો સેકંડ વહેલા પહોંચેલ. (એક નેનો સેકંડ એટલે સેકંડનો એક અબજમો ભાગ). અલબત્ત તે જ દિવસે ત્યાર પછી ઈકારસ જૂથે કરેલા અન્ય પ્રયોગમાં ન્યૂટ્રિનોની ગતિ પ્રકાશની ગતિ કરતાં ઓછી નોંધાઈ હતી. છેવટે જૂન ૨૦૧૨માં ઓપેરા, ઈકારસ, બોરેસિનો અને એલ.વી.ડી. એ ચારે જૂથોએ કરેલા નવેસરથી કરેલા આખરી પ્રયોગોમાં ન્યૂટ્રિનો અને પ્રકાશના ગતિ વચ્ચે પાકે પાયે એકવાક્યતા સાબિત થતાં આ વિવાદનો અંત આવી ગયો હતો.
(Source: Gujarat Samachar, Shatdal Purti, dated 23-1-2020 but modified with latest and more accurate inputs.)