ایک مستحکم کائنات ایسی پست توانائی کی حالت میں ہوتی ہے جہاں ذرّات ، قوتیں اور تعاملات نظری پیش گوئیوں کے مطابق ہمیشہ عمل کر سکیں۔ یہ صورتحال نازک یا غیر پائیدار حالت کے برعکس ہے، یعنی بلند توانائی کی حالت جس میں چیزیں بالآخر تبدیل ہو جاتی ہیں، یا پھر اچانک یا غیر متوقع طور پر بدل جاتی ہیں، اور اس کا نتیجہ کائنات کے منہدم ہونے کی صورت میں نکل سکتا ہے۔ ہگز اورفرازی کوارک اس سوال کے جواب کو جاننے کے لئے انتہائی اہم وتر خاص ہیں۔ ہگز اور فرازی کوارک بیان کرتے ہیں کہ کائنات لازمی طور پر مکمل توانائی کی سطح پر پائیدار نہیں ہے۔
بگ بینگ کے بعد کے دور میں قدرتی فرازی کوارک - مادّے کا ایک اہم جز- ایک انتہائی حساس کھوج ہے جس کا استعمال طبیعیات دان کوانٹم تعاملات کے متبادل نظریات کی جانچ کرنے کے لئے استعمال کرتے ہیں۔ ڈیلس میں واقع سدرن میتھوڈسٹ یونیورسٹی سے تعلق رکھنے والے طبیعیات دانوں نے ایک نئی صحت کے ساتھ اہم ذیلی جوہری ذرّات کی پیمائش کی ہے، جس سے وہ دروازہ وا ہو گیا ہے جس میں ہماری کائنات کے گہرے ترین رازوں سے بہتر طور پر پردہ اٹھ سکے گا۔
محققین نے فرازی کوارک - کمیت - کی اہم خاصیت کی نئی پیمائش کی ہے۔ کوارک پروٹون اور نیوٹران کو بناتے ہیں جنہوں نے لگ بھگ نظر آنے والے تمام مادّے کو بنایا ہے۔ طبیعیات دان جانتے ہیں کہ فرازی کوارک کی کمیت بڑی تھی، تاہم وہ اسے صاف وضاحت کے ساتھ بیان کرنے میں مشکلات کا شکار تھے۔
فرازی کوارک کی نئی پیمائش کا حساب طبیعیات دانوں کو نئے نظریات بنانے کے لئے رہنمائی میں مدد کرے گا، ایس ایم یو کے شعبہ طبیعیات سے تعلق رکھنے والے پروفیسر رابرٹ' کوئی' کہتے ہیں۔' کوئی' نے ایس ایم یو کی اس جماعت کی سربراہی کی ہے جس نے پیمائش کی تھی۔
فرازی کوارک حتمی طور پر اہمیت رکھتا ہے کیونکہ یہ عمل انتہائی درجے کی حساس کھوج ہے اور مادّے کی ماہیت اور کائنات کے مقدر کے بارے میں متبادل نظریات کو جانچنے کا اہم آلہ بھی ہے۔ دو دہائیوں سے طبیعیات دان فرازی کوارک کی کمیت کی پیمائش کو بہتر کرنے اور اس کی قدر کو درست ناپنے کے لئے کام کر رہے ہیں۔
"فرازی " ایک نیا بنیادی ذرّہ، ہگز بوسون ہے۔ ایس ایم یو کی حاصل کردہ نئی قدر حالیہ دور میں دوسرے طبیعیات دانوں کی پیمائش کی تصدیق کرتی ہے، 'کوئی 'کہتے ہیں۔ تاہم یہ طبیعیات کے معیاری نمونے کے بارے میں کافی غیر یقینی کی صورت حال کو بڑھا دیتی ہے۔
معیاری نمونہ ان نظریات کا مجموعہ ہے جو طبیعیات دانوں نے اس لئے اخذ کئے ہیں - اور اس میں مسلسل نظر ثانی جاری ہے - کہ کائنات کے بارے میں اور کس طرح سے کائنات کی صغیر ترین بنیادی اینٹیں ایک دوسرے سے متعامل ہوتی ہیں، بیان کر سکیں۔ معیاری نمونہ کے ساتھ جڑے مسائل کو ابھی حل ہونا باقی ہے۔ مثال کے طور پر قوّت ثقل کو ابھی تک کامیابی کے ساتھ اس فریم ورک میں جوڑا نہیں جا سکا۔
معیاری نمونہ بتاتا ہے کہ فرازی کوارک - جو 'بلند" کے نام سے زیادہ جانا پہچانا جاتا ہے - ہماری کائنات کی چار میں سے دو قوّتوں میں مرکزی حیثیت رکھتا ہے - برقی کمزور طاقت جس کی وجہ سے ذرّات کمیت حاصل کرتے ہیں اور مضبوط قوّت جو کوارک کے تعاملات کو انضباط کرتی ہے۔ کمزور برقی قوّت عمومی مظاہر جیسا کہ روشنی، برق اور مقناطیسیت کو انضباط کرتی ہے۔ مضبوط قوّت جوہری مرکزے اور اس کی ساخت یعنی ان ذرّات کے علاوہ جس سے کوارک بنتے ہیں جیسا کہ مرکزے میں موجود پروٹون اور نیوٹران کو دیکھتی ہے۔
فرازی کوارک طبیعیات میں ایک نئے بنیادی ذرّے - ہگز بوسون - کے ساتھ یہ دیکھنے میں ایک اہم کردار ادا کرتا ہے کہ آیا برقی کمزور قوت پانی کو تھام کر رکھتی ہے یا نہیں۔
کچھ سائنس دان سمجھتے ہیں کہ شاید فرازی کوارک خاص ہیں کیونکہ اس کی کمیت کی تصدیق ہو سکتی ہے یا یہ برقی کمزور نظریئے کو مشکل میں ڈال سکتے ہیں۔ اگر انھوں نے اس کو مشکل میں ڈالا تو وہ دروازہ کھل جائے گا جس کو طبیعیات دان "نئی طبیعیات" سے پکارتے ہیں۔
دوسرے سائنس دان کہتے ہیں کہ فرازی کوارک برقی مقناطیسی اور پروٹون، نیوٹران اور کوارک کے کمزور تعاملات کو ایک وحدت میں پرونے کی کڑی ہیں۔ مزید براں بحیثیت ایسے کوارک کے جس کا براہ راست مشاہدہ کیا جا سکتا ہے، فرازی کوارک معیاری نمونے کی مضبوط قوّت کے نظریئے کی جانچ کرتا ہے۔
"لہٰذا فرازی کوارک اصل میں دونوں ہی نظریات کو للکار رہا ہے،" 'کوہی 'کہتے ہیں۔ "فرازی کوارک کی کمیت خصوصی طور پر دلچسپ ہے کیونکہ اس کی پیمائش اس نقطہ کی طرف جا رہی ہے جہاں ہم اس سطح سے بھی آگے پہنچ گئے ہیں جہاں نظریئے کو سمجھا جاتا ہے۔ ہماری تجرباتی غلطیاں یا غیر یقینی اس قدر چھوٹے ہیں کہ یہ درحقیقت نظریوں کو مجبور کرتی ہیں کہ وہ سخت جدوجہد کرکے کوارک کی کمیت کے اثر کو جان لیں۔ ہگز کے فرازی کوارک کے ساتھ براہ راست تعاملات کے مشاہدے کی ہمیں ضرورت ہے اور ہمیں دونوں ذرّات کی پیمائش کو صحت کے ساتھ کرنے کی بھی ضرورت ہے۔"
نئی پیمائش کے نتائج سینٹ پیٹرزبرگ، روس میں اگست اور ستمبر میں لارج ہیڈرون کولائیڈر پر منعقد ہونے والی تیسری سالانہ کانفرنس اور اسچیا، اٹلی میں فرازی کوارک طبیعیات پر منعقد ہونے والی آٹھویں بین الاقوامی ورک شاپ میں پیش کئے گئے ہیں۔
" ہگز کی دریافت کے ساتھ رائے عامہ 'ٹھیک ہے کام ہو گیا ہے" جیسی ہے"' کوہی' کہتے ہیں۔ "تاہم کام ابھی ہوا نہیں ہے۔ حقیقت میں یہ تو آغاز ہے اور فرازی کوارک معمے کے گمشدہ حصّے کو حاصل کرنے کا ایک آلہ ہے۔"
نتائج کو عوام الناس کے لئے ڈی زیرو نے شایع کیا، جو پوری دنیا کے 500 سے زائد طبیعیات دانوں کا اشتراکی تجربہ ہے۔ پیمائش کو " بہتر نیوٹرینو کے وزن کے ساتھ ڈائلپٹن انحطاط میں فرازی کوارک کی صحت کے ساتھ پیمائش" سے بیان کیا گیا ہے اور یہ آن لائن arxiv.org/abs/1508.03322. پر دستیاب ہے۔
فرازی کوارک کی پیمائش کو اور زیادہ صحت کے ساتھ کرنے کے لئے ایس ایم یو کے ڈاکٹرل محقق ہوانزاہو لیو فرازی کوارک کی پیمائش کے لئے ایک معیاری طریقے کا استعمال اور کچھ وتر خاص کی صحت کو بہتر بنا کر کرتے ہیں۔ انہوں نے فرازی کوارک کے اعداد و شمار کی پیمانہ بندی کو بھی بہتر بنایا ہے۔
"لیو نے درستگی کا حیرت انگیز معیار حاصل کرلیا،"' کوہی' کہتے ہیں۔ "اور بہتر تجزیے کا اس کا نیا طریقہ فرازی کوارک کے ساتھ ساتھ دوسرے ذرّات کے اعداد و شمار کی جانچ کرنے کے لئے بھی قابل عمل ہے، اس طرح سے اس طریقہ کار کو پورے ذرّاتی طبیعیاتی میدان کے لئے کارآمد بنا دیا۔"
ایس ایم یو بہتری ہگز بوسون کی مزید بہتر تفہیم کے لئے بھی استعمال ہو سکتی ہے، جو بیان کرتا ہے کہ مادّے کی کمیت ہوتی ہی کیوں ہے، لیو کہتے ہیں۔
ہگز کا مشاہدہ پہلی مرتبہ 2012ء میں ہوا اور طبیعیات دان اس کی ماہیت جاننے کے لئے انتہائی مشتاق ہیں۔
"اس طریقہ کار کے اپنے فائدے ہیں - بشمول دوسرے ذرّات کے ہگز کے ساتھ تعاملات کے - اور ہم امید کرتے ہیں کہ دوسرے اسے استعمال کریں گے،" لیو کہتے ہیں۔ "اس کے ساتھ ہم نے پیمائش کرنے میں 20 فیصد بہتری حاصل کر لی ہے۔ یہاں پر میں اس کے بارے میں کیسا سوچتا ہوں - ہر کوئی 199 ڈالر والا آئی فون کا معاہدہ پسند کرتا ہے۔ اگر کسی دن ایپل ہمیں بتائے کہ وہ اپنی قیمت کو 20 فیصد کم کر دیں گے، تو ہم اس کم قیمت کو حاصل کرنے کے لئے کیسا محسوس کریں گے؟"
لیو نے ایک اور بہتری کا استعمال کیا ہے جس نے پیمائش کی صحت کو چار گنا زیادہ بہتر کر دیا ہے،' کوہی' کہتے ہیں۔
فرازی کوارک، جو شاذونادر ہی اب وقوع پذیر ہوتے ہیں، آج سے 13.8 ارب برس پہلے بگ بینگ کے فوراً بعد بہت ہی زیادہ عام تھے۔ بہرحال فرازی کوارک ہی ان چھ مختلف اقسام میں سے وہ ایک کوارک ہے جس کا براہ راست مشاہدہ کیا جا سکتا ہے۔ اسی وجہ سے تجرباتی طبیعیات دان فرازی کوارک کے خصائص پر توجہ مرکوز کئے ہوئے ہیں تاکہ روز مرہ کے مادّے میں موجود کوارک کو بہتر طور پر سمجھ سکیں۔
فرازی کوارک کی تحقیق کے لئے طبیعیات دان ان کو ذرّاتی اسراع گر میں بناتے ہیں، جیسا کہ ٹیواٹرون جو یو ایس شعبہ توانائی کا ایک طاقتور ذرّاتی اسراع گر ہے جس کو ایلی نوائے میں واقع فرمی نیشنل لیبارٹری چلاتی ہے، یا پھر سوئٹزر لینڈ میں واقع لارج ہیڈرون کولائیڈر جو یورپی تنظیم برائے نیوکلیائی تحقیق، سرن کا ایک منصوبہ ہے۔
ایس ایم یو کی پیمائش جو فرازی کوارک کے اعداد و شمار پر کئے گئی ہے جس کو ڈی زیرو نے جمع کیا تھا اور جو پروٹون اور ضد پروٹون کے تصادم سے ٹیواٹران میں بنے تھے جس کو فرمی لیب نے 2011ء میں بند کر دیا تھا۔
نئی پیمائش ٹیواٹران سے کی جانے والی اپنی قسم کی سب سے درست ہے اور اس کا مقابلہ لارج ہیڈرون کولائیڈر کی مماثل پیمائش سے کیا جا سکتا ہے۔ فرازی کوارک کمیت کو صحت کے ساتھ حال ہی میں ناپا گیا ہے تاہم پیمائش میں کچھ انحراف موجود ہے۔ ایس ایم یو کے نتیجے دنیا کے حالیہ اوسط کی قدر کی جانب اس سے زیادہ ہیں جو فی الوقت فرمی لیب سے بہترین پیمائش حاصل کی گئی ہے۔ ظاہری تضادات کو لازمی طور پر دیکھا جانا چاہئے، 'کوہی' کہتے ہیں۔
"فرازی کوارک کی کمیت کو صحت کے ساتھ ناپنا خوش نصیبی ہے کیونکہ یہ ہگز بوسون کی کمیت کے ساتھ مل کر ہمیں بتاتا ہے کہ آیا کائنات پائیدار ہے یا نہیں،" 'کوہی' کہتے ہیں۔ "یہ آج کے سب سے زیادہ اہم سوال کے طور پر ابھر کر سامنے آیا ہے۔"
"ہم ایک نظریہ چاہتے ہیں - معیاری نمونہ یا کوئی اور - جو طبیعی عمل کا اندازہ تمام توانائی کی سطح پر لگا سکے،" 'کوہی' کہتے ہیں۔ "تاہم پیمائش اب ایسی ہے کہ لگتا ہے کہ ہم ایک مستحکم کائنات کے کنارے پر کھڑے ہیں۔ ہم بہت ہی نازک ہیں، یعنی کہ کچھ ایسی باتیں ہیں جس میں یہ کچھ توانائی پر مستحکم ہو سکتی ہے تاہم دوسری سطح پر نہیں۔"
ایک سر پر کھڑی مصیبت ہے جس کا ہم سامنا کر رہے ہیں؟ کیا کائنات منہدم ہو جائے گی؟ نظریئے اور مشاہدے کے درمیان یہ تضاد بتاتا ہے کہ معیاری نمونے کا نظریہ ہگز اور فرازی کوارک کی نئی پیمائشوں کی وجہ سے پیچھے رہ گیا ہے۔
"نظریوں کو اس کو بیان کرنے میں ابھی کچھ وقت لگے گا،"' کوہی' کہتے ہیں، وہ مزید اضافہ کرتے ہیں کہ یہ ایک ایسی للکار ہے جو طبیعیات دانوں کو لذت دیتی ہے، جیسا کہ "نئی طبیعیات" کے ساتھ ان کی مصروفیت اور ہگز اور فرازی کوارک کو بنانے کے امکان سے ظاہر ہے۔
"میں نے دو کانفرنسوں میں حال ہی میں حاضری دی ہے، "'کوہی 'کہتے ہیں، "اور وہاں دلیل دی گئی ہیں کہ اس کا کیا مطلب ہے، لہذا یہ دلچسپ بات ہو سکتی ہے۔"
تو کیا ہم مصیبت میں ہیں؟ "فوری طور پر نہیں،" 'کوہی' کہتے ہیں۔ "وہ توانائی جو نازکی کو دعوت دے سکتی ہے اس قدر زیادہ ہے کہ ہماری کائنات میں ہونے والے یہ ذرّاتی تعاملات لگ بھگ اس سطح پر پہنچ ہی نہیں سکتے۔ کسی بھی صورت میں ایک نازک کائنات کئی ارب برسوں تک تو تبدیل نہیں ہوگی۔"
جیسا کہ صرف وہ کوارک جس کا مشاہدہ کیا جا سکتا ہے، فرازی کوارک عدم وجود سے نکل کر تیزی سے پروٹون کی صورت میں وجود میں آتے ہیں جس سے طبیعیات دانوں کے لئے ممکن ہو گیا ہے کہ وہ اس کے براہ راست خصائص کو بیان کرکے اس کی جانچ کر سکیں۔
"میرے لئے تو یہ آتش بازی جیسا ہے، " لیو کہتے ہیں۔ "وہ آسمان میں جاتے ہیں اور چھوٹے ٹکڑوں میں بٹ جاتے ہیں اور پھر یہ چھوٹے ٹکڑے مزید پھٹنا جاری رکھتے ہیں۔ اس طرح سے یہ بیان کرتے ہیں کہ کس طرح سے فرازی کوارک دوسرے ذرّات میں انحطاط پذیر ہوتے ہیں۔"
ان ذرّات کی پیمائش کرکے جس میں فرازی کوارک انحطاط پذیر ہوتے ہیں، سائنس دان فرازی کوارک کی پیمائش کر لیتے ہیں، لیو بیان کرتے ہیں۔
تاہم فرازی کوارک پر تحقیق اب بھی ایک اجنبی میدان ہے، 'کوہی 'کہتے ہیں۔ "چار برسوں سے فرازی کوارک کو حقیقی چیز کے بجائے تصوراتی لیا جا رہا تھا۔ اب وہ حقیقی ہیں اور ابھی تک نئے ہیں - اور یہ واقعی بہت اہم بات ہے کہ ہم ان کے خصائص مکمل طور پر جانیں۔"
صفحے کے سب سے اوپر دکھائی جانے والی تصویر ضخیم کہکشانی جھرمٹ ایم اے سی ایس J0717 ہے جس کو ہبل کے ذریعہ لیا گیا ہے، یہ جھرمٹ میں اور اس کے ارد گرد کمیت میں تاریک مادّے کا محل وقوع بتا رہی ہے۔
کریڈٹ: ناسا، ای ایس اے،ہرالڈ ایبلنگ (مانوا میں واقع ہوائی یونیورسٹی) اور جین پال کنیب (ایل اے ایم)
ڈیلی گلیکسی بذریعہ سدرن میتھڈسٹ یونیورسٹی
0 comments:
ایک تبصرہ شائع کریں