प्रोटोनको माधुर्य

युरी गागरिनलाई सन् १९६१ मा अन्तरिक्ष घुमाएर ८ वर्षपछि चन्द्रस्थल टेकेको मानवले ४५ वर्ष लगाएर सौरचुम्बक क्षेत्र काटेका यन्त्रको अन्तरतारकीय भ्रमण गाथा सुन्दै ब्रह्माण्डको सीमा नियाल्दै छ । आणविक ऊर्जाको उपयोग मात्र होइन, एक–एक अणु टिप्दै इच्छित स्थानमा राखेर, नानो र स्मार्ट पदार्थ बनाउँछ । आनुवंशिक सम्पादनबाट अन्त्यरोगका उपचार खोज्दै, मस्तिष्कका ८६ अर्ब न्युरोनको सिकोमा कृत्रिम बौद्धिकता निर्माण गर्दै छ ।

शोधित ज्ञानलाई वैज्ञानिक विधिले प्रमाणित गर्दै उपयोगमा ल्याउन सक्ने प्राविधिक क्षमताबाट मात्र समृद्धि प्राप्त हुने बुझेर युवालाई दक्ष तुल्याउने सिंगापुर जस्ताले एकै पुस्तामा विकास गरे । जागरुक प्राविधिज्ञको त्रासमा शिक्षालयलाई निकृष्ट स्वार्थको रणभूमि बनाएर गुणस्तरहीन तुल्याउने दरिद्र मानसिकताका नेता भने कैयन्पटक मन्त्री बनेको धाकले आफ्नै अक्षमता गनेको पनि बुझ्दैनन् । बाँझो खेत छोड्दै लाहुरिन बाध्य युवाको रेमिटेन्स प्रदत्त विलासलाई समृद्धि ठान्छन् । राजनीतिक अभिभावकत्वको विहीनतामा व्याप्त यो निराशमा पनि जिज्ञासा नदब्ने विश्वासले, मधुर चार्म क्वार्कद्वारा हालै प्रकटित प्रोटोनको पिण्डगोलबारे लेख्दै छु । 

भिक्षाको रोटी टुक्रा पार्दै खाँदा खसेको धुलोबाट प्रेरित भएका कणादमुनिले २५०० वर्षभन्दा अघि नै पञ्चतत्व र दिक्काल तथा मनात्मा सम्मिलित नवद्रवीय भौतिकताको अणुवादी वैशेषिक दर्शन प्रतिपादन गरे । केही सय वर्षअघि मात्र डालटन र एवोगाद्रोहरूले जुटाएको प्रत्यक्ष प्रमाणअनुसार दुई ग्राम कोयलाका १०६२३ (१ को पछि २३ शून्य) कार्बन अणुको एक नानोमिटर (एक मिटरको अर्बवां भाग) भन्दा कम अन्तरदूरीले सूक्ष्मताको आभास दिन्छ । धातुबाट सजिलै निस्किने काथोडरेका कण जोखेका टमसनले, अणुमा इलेक्ट्रोन हुने प्रमाणित गरे ।

श्रमिकको शोषणबाट उठेको फाल्तु धनलाई प्रतिष्ठाको वैश्विक प्रतिस्पर्धामा उडाएका हुन् । छिमेकदेखि समुद्रपारसम्मका अन्तर्राष्ट्रिय प्रयोगशालामा युवालाई अवसर दिलाएर क्षमतावान् बनाउन देशको खासै खर्च नलाग्ने सानो कूटनीतिक प्रयास पनि गर्दैनन् ।

सुनको पातलो पातामा ठोक्किएर उछिट्टिएका अल्फारेको विश्लेषणबाट रदरफोर्डले अणुको सारा पिण्ड र धनात्मक चार्ज बोक्ने फेम्टोमिटर (नानोमिटरको पनि १० लाखवां भाग) जसो व्यासको घना केन्द्र (न्युक्लियस) पत्ता लगाए । हाइड्रोजन न्युक्लियसको एकै मात्र धनात्मक चार्जलाई प्रोटोन भनियो र न्युक्लियसमा हुने त्यसको संख्या नै तत्वको पहिचान रहेछ । प्रोटोन र त्यसको दुई हजारवाँ भाग पिण्ड बोक्ने इलेक्ट्रोनको चार्जमान बराबर र विपरीत भएकाले अणु र त्यसबाट बन्ने सामान्य पदार्थको कुल चार्ज शून्य हुन्छ ।

उही तत्वका अणुको भिन्न पिण्ड भेटिएबाट कुनै चार्जहीन कणको संकेत मिल्यो । म्याडम क्युरीकी छोरी आइरिन र ज्वाइँ फ्रेडरिकको प्रयोगमा अल्फारेले हानेको केही अणुबाट चार्जहीन छेदनशील (पेनेट्रेटिङ) विकिरण निस्केको देखियो । थप नापबाट चाडविकले प्रोटोनभन्दा अलि भारी न्युट्रोन पनि न्युक्लियसमा हुने पत्ता लगाएर १९३५ को नोबेल पुरस्कार पाए भने क्युरी दम्पतीले रसायनको विषय लिएर पारिवारिक नोबेल संख्या पाँच पुर्याए । आठ मिनेट आयुका एक्ला न्युट्रोनलाई दुर्बल बेटा क्षयले स्थिर प्रोटोन बनाउँदा इलेक्ट्रोनसँगै न्यूनतम पिण्डधारी चार्जहीन प्रतिन्युट्रिनो पनि निस्कने रहेछ, प्रायः ठूला अस्थिर न्युक्लियसले फाल्ने अल्फा विकिरण त स्थिर हिलियम न्युक्लियस हुन्, र गामाचाहिँ अति ऊर्जित प्रकाशाणु फोटोन ।

प्रोटोनहरूको विद्युतीय विकर्षणलाई निस्तेज पारेर सानो न्युक्लियसमा बाँध्ने कस्तो सबलता होला ? यसको खोजमा न्युट्रोन तथा अन्य कणलाई ठोक्काएर न्युक्लियस भित्र हेर्दा, कैयन् नयाँ कण निस्केपछि सबै प्राथमिक हुन नसक्ने राय जुट्यो । गेलमानले तीन क्वार्कको प्रस्ताव गरेर तत्कालका सबै कणको सफल बयान गर्दै औँल्याएका केही नयाँ कण पनि भेटिए । शक्तिशाली इलेक्ट्रोन ठोक्काउँदा प्रोटोनभित्रका तीन बिन्दुबाट प्रायः उछिट्टिने देखियो । गरुंगो कण हेड्रोन, तीन क्वार्कका प्रोटोनजस्ता बेरिओन वा क्वार्क–प्रतिक्वार्कका मेसोन, को अष्टक बनाउने गेलमानको अष्टाङ्गीमार्गले (बौद्ध दर्शनबाटै प्रेरित) केन्द्रका दुई कणसहितको षट्कोणमा पुर्यायो भने यसको दशकजस्ता अन्य चित्रणले विभिन्न यान्त्रिक मण्डलाकार लिन्छन् ।

प्रोटोनहरूको विद्युतीय विकर्षणलाई निस्तेज पारेर सानो न्युक्लियसमा बाँध्ने कस्तो सबलता होला ? यसको खोजमा न्युट्रोन तथा अन्य कणलाई ठोक्काएर न्युक्लियसभित्र हेर्दा, कैयन् नयाँ कण निस्केपछि सबै प्राथमिक हुन नसक्ने राय जुट्यो । गेलमानले तीन क्वार्कको प्रस्ताव गरेर तत्कालका सबै कणको सफल बयान गर्दै औँल्याएका केही नयाँ कण पनि भेटिए । 

थप सैद्धान्तिक र प्रायोगिक खोजबाट भेटिएका ६ किसिमका क्वार्कलाई क्रमशः भारिलो तीन जोडीमा राखिन्छ, अप डाउन, चार्म स्ट्रेन्ज र टप बटम । प्रत्येक जोडीका पहिलोको विद्युतीय चार्ज +२/३ र दोस्रोको १ कम अर्थात् –१/३ हुन्छ । इलेक्ट्रोनका दुई भारिलो अवतार मुओन र टाओन देखिएपछि, प्रत्येकलाई साथ दिने भिन्न चार्जहीन न्युट्रिनोसँग जोडी मिलाएर, लेप्टोन (हलुका कण) को पनि त्रिगुणी समूह बन्यो ।

सारा पदार्थका आधार, यी अर्ध घुमाइका (फर्मियोन) लेप्टोक्वार्क क्रमशः, प्रत्यक्ष अवतारित सत्व, अन्तरभूत रज र निराकृत तम गुणका त्रिमूर्ति हुन् । अन्तत्र्रिmयाका मध्यस्तकर्ता कणचाहिँ पूर्ण घुमाइका बोसोन छन्– पिण्डत्व प्रदान गर्ने स्केलर हिग्सको घुमाइ शून्य छ भने गुरुत्वाणु ग्राविटोनको दुई, विद्युत् चुम्बकीय फोटोन, तीन दुर्बली (विपरीत चार्जका दुई डब्लू र चार्जहीन जेड), तथा क्वार्कलाई टाँस्ने सबल ग्लुओनहरू एकल घुमाइका हुन्छन् । ग्राविटोन, फोटोन र ग्लुओन पिण्डहीन हुन् । अति ऊर्जित अन्तर्क्रियामा उत्पन्न हुने सबै किसिमका प्रतिकणले तुरुन्तै कण भेट्टाएर विलीन हुने गरेकाले कणको आधिपत्य बसाल्ने कण–प्रतिकण सममितिको (सिमेट्री) खण्डकर्ता एक्स बोसोन खोजिँदै छ । 

विद्युतीय चार्ज दुई किसिमका मात्र छन् भने क्वार्कले गर्ने तीन किसिमका सबल अन्तर्क्रियात्मक चार्जले रातो, हरियो र निलो भन्ने प्राथमिक रङको नाम पाए । हेड्रोनभित्रै बन्धित (कन्फाइन्ड) हुने रङबाट, त्रिरंगी क्वार्कका श्वेत बेरिओन या विपरीत रंगी क्वार्क प्रतिक्वार्कका श्याम मेसोन बन्छन् । असीम ऊर्जाले मात्र एक्लिने आंशिक विद्युतीय चार्जका क्वार्कहरूको बन्धित अवस्था, पूर्ण चार्जका रंगहीन हुन्छ ।

विशेषमा प्रोटोनभित्रका दुई अप र एक डाउन क्वार्कमध्ये, भनौँ रातोले रातो–प्रतिनिलो ग्लुओन फालेर निलोमा परिणत हुँदा निलोले त्यसलाई टिपेर रातो बन्ने जस्ता ६ वटा रङ परिवर्तनकारी ग्लुओन छन् भने, रातो–प्रतिरातो फाल्दा टिप्ने क्वार्क नभएकाले त्यस्ता ग्लुओन हुँदैनन् । तर, रातो–प्रतिरातो र निलो–प्रतिनिलो मिस्रित ग्लुओन फाल्ने रातो क्वार्क रातै र टिप्ने निलो पनि निलै रहन्छ । यस्तै हरियो–प्रतिहरियोसमेत मिसिएको अर्को रङ संरक्षक गरेर, जम्मा आठ ग्लुओनका अष्टकले क्वार्कलाई हेड्रोनभित्र टाँसेर राख्छन् । चार्जहीन फोटोनले अर्कोसँग विद्युतीय अन्तत्र्रिmया गर्दैन भने, रंगीन ग्लुओनहरूको बन्धित ग्लुबल खोजिँदै छ । 

रंगगतिशास्त्र (क्रोमोडाइनामिक्स) को आधारमा हेड्रोनका गुण र विशेषमा प्रोटोनको घुमाइ र पिण्डजस्ता स्पष्ट गुण, निकालेर प्रयोगशालामा प्रमाणित गरिन्छ । यसरी निरन्तरको प्रयोगमा प्रमाणित रहेसम्म सिद्धान्त, एकै प्रयोगले खण्डित गरे पनि मिथ्या । केही दशकअघि यसको घुमाइले संकट उत्पन्न गर्यो । आधा–आधा घुमाइका दुई र उल्टो आधाको अर्को जोडेर कुल आधा घुमाइको प्रोटोन निकाल्ने सरल गणित टिकेन । तीन क्वार्कसँगै प्रोटोनभित्र हुने धेरै ग्लुओन र उत्पन्न असंख्य क्वार्क प्रतिक्वार्क जोडीका मेसोनहरूको सबै घुमाइ जोडेर ठ्याक्कै आधा कसरी बनाउने ? यो समस्या अझै समाधान भएको छैन, यद्यपि घुमाइको अधिकांश भाग ग्लुओनले प्रदान गर्ने देखिन्छ । 

इलेक्ट्रोनको विद्युतीय ऊर्जालाई पिण्ड ऊर्जासँग बराबर गरेर निकालिने ५.६ फेम्टोमिटरको चार्जव्यास र प्रकाशसँगको अन्तर्क्रियाबाट नापिने दुरुस्तै मिलेकाले यो विद्युताणु हो । न्युक्लियसभन्दा फुलित देखिए पनि, एक्लो इलेक्ट्रोनको व्यास त्यसको करोडवाँ भाग हुने संकेत छ । इलेक्ट्रोनहरू ठोक्काएर, १.७ फेम्टोमिटरको प्रोटोन चार्जव्यास नाप्न सकिन्छ । तर, प्रोटोनको पिण्डमा तीन क्वार्कको योगदान एक प्रतिशत मात्र भएकाले त्यत्रो पिण्ड कसरी प्राप्त गर्छ, कहाँ राख्छ भन्ने जान्न आवश्यक छ । भित्रका ग्लुओनको ऊर्जाले नै पिण्डको रूप लिने सैद्धान्तिक अनुमान थियो । ३० मार्चको नेचर (२०२३, अंक ६१५, पृष्ठ ८१३) मा प्रकाशित पत्रअनुसार, अमेरिकाको जेफरसन लेबमा केही नेपाली मूलका वैज्ञानिकहरू पनि सम्मिलित भएको प्रयोगले, प्रोटोनको पिण्डव्यास नापेर रोचक विवरण प्रस्तुत गरेको छ । 

यस प्रयोगमा प्रोटोनभित्र पहिल्यै भेटिएका चार्म प्रतिचार्मबाट निर्मित जे–साइ भनिने मधुर मेसोन निकाल्न विशेष फोटोनको उपयोग गरियो । निकै छोटो आयुको यो कण, तुरुन्तै क्षयित भएर फाल्ने दुई फोटोनबाट चिनिन्छ । जे÷साइ उत्पत्ति विवरणले बताउने ग्लुओन घनत्वबाट पिण्ड व्याप्ति जानिन्छ । ०.८ फेम्टोमिटर व्यासको केन्द्रीय गुरुतात्विक घना बादलका ग्लुओनले, घुमाइ एकैतर्फ फर्किएका जोडीमा संगठित भएर दुई घुमाइका ग्राविटोनको व्यवहार गर्दै, प्रोटोनको अधिकतर पिण्ड च्याप्ने रहेछ । यस पिण्डगोल घेर्ने १.७ फेम्टोमिटर व्यासको चार्जगोललाई नै प्रोटोन मानिएको थियो । विभिन्न दिशामा घुमाइ भएका ग्लुओनहरूको सामूहिक शून्य घुमाइको अवस्थाबाट बनेको स्केलर बादलचाहिँ चार्जगोलभन्दा केही परसम्म फैलिएको देखियो । 

फेम्टोमिटरभन्दा सानो कणभित्र हेर्ने क्षमताले देशको विकास कसरी गर्ला, नेपालीलाई समेत काम दिएर प्रशिक्षण र तलबमा किन खर्चिन्छन्, वा श्रमिकको शोषणबाट उठेको फाल्तु धनलाई प्रतिष्ठाको वैश्विक प्रतिस्पर्धामा उडाएका हुन् । हाम्रा वरिष्ठ नेताले जानून् । छिमेकदेखि समुद्रपारसम्मका अन्तर्राष्ट्रिय प्रयोगशालामा युवालाई अवसर दिलाएर क्षमतावान् बनाउन, देशको खासै खर्च नलाग्ने सानो कूटनीतिक प्रयास पनि गर्दैनन् । जनतालाई गाँसबासकै भुमरीमा रुमल्याएर, स्रोत अभावले विज्ञान गर्न नदिए पनि शिक्षा, भूमिसुधार, समाजवादजस्ता शब्दका अघि विशेषण झुन्ड्याएर वैज्ञानिक बन्न विज्ञान नै गर्न नपर्ने बाटो खोजेको भ्रम छर्दा ताली बर्सिन्छ भने युवालाई दक्ष तुल्याएर आफ्नो प्रभुत्व किन जोखिममा पार्नु ?