విశ్వావిర్భావం.. రహస్యాలు..

              కంటికి కనిపించని, స్వతంత్ర అస్తిత్వంలేని పరమాణువులో ఒక కొత్త 'ఉపకణా'న్ని కనుగొన్నట్టు ఈ నెల 4వ తేదీన శాస్త్రజ్ఞులు ప్రకటించారు. ఇది 99 శాతానికిపైగా 'హిగ్స్‌బోసన్‌' అనే 'ఉపకణం'తో పోలి వున్నట్లు హర్షాతిరేకాలతో ప్రకటించారు. తద్వారా విశ్వావిర్భావాన్ని తెలుసుకోవడంలో మరో ముందడుగు వేసినట్లు వీరు భావిస్తున్నారు. పరమాణు భారాన్ని, ఆకారాన్ని నిర్ధారించడంలో ఈ 'ఉపకణాని'కి కీలకపాత్ర ఉంది. విశ్వం అతి పెద్దది, విస్తృతమైంది. అందువల్ల, విశ్వరహస్యాలకూ, పరమాణు నిర్మాణానికీ వున్న సారూప్యతను, సంబంధాల్ని తెలుసుకోవాలి. ఇలా కొత్తగా గుర్తించిన 'ఉపకణం' 'హిగ్స్‌బోసన్‌ ఉపకణా'న్ని పోలి ఉన్నట్లు శాస్త్రజ్ఞులు చెప్తుండగా, విశ్వావిర్భావానికి మూలమైన 'దైవ కణ' రహస్యాన్ని ఛేదించినట్లు మరికొంతమంది చెప్తున్నారు. విశ్వంలోని అన్ని అంశాలకూ సృష్టికర్త సిద్ధాంతాన్ని ఆపాదిస్తున్నవారు (వీరు ఏదో ఒక మతవిశ్వాసంగలవారు) శాస్త్రజ్ఞులు ఇప్పుడు గుర్తించిన దాన్ని సృష్టికర్త ఇంతకుముందే సృష్టించారని, ఇది మన పూర్వీకులకు ఎప్పుడో తెలుసని, అదనంగా తెలుసుకునేదేమీ లేదనీ చెప్తున్నారు. ఇది మన సృష్టికర్త ఎంత తెలివైనవాడో మరోసారి ఋజువు చేస్తుందనీ అంటున్నారు. శాస్త్రజ్ఞులు మాత్రం కొత్తగా గుర్తించిన 'ఉపకణం' మన విజ్ఞానాన్ని ఏమేర మరో పైమెట్టుకు తీసుకుపోగలుగుతుంది? దీనివల్ల ముందుకొస్తున్న సమస్యలేమిటి? ఈ విజ్ఞానం ఆధారంగా విశ్వరహస్యాల్ని తెలుసుకోడానికి మరింతగా ఎలాంటి పరిశోధనలు కొనసాగించాలి? అనే విశ్లేషణలో పడిపోయారు. ఈ నేపథ్యంలో... విశ్వావిర్భావ రహస్యాలకు, కొనసాగుతున్న 'ఉపకణ' పరిశోధ నలకు గల సంబంధాల్ని 'ప్రొ|| అరిబండి ప్రసాదరావు, డా|| బి.ఆర్‌.కె.రెడ్డి' సంయుక్త సహకారంతో మూడు భాగాలతో మీకు అందిస్తోంది 'విజ్ఞానవీచిక'. వీటిలో మొదటిభాగం ఈ వారం మీకోసం.
భూగోళం మొదలుకొని అంతరిక్షం మొత్తాన్ని కలిపి వర్ణించడానికి ''విశ్వం (యూనివర్స్‌)'' అనే పదాన్ని వాడుతున్నాం. దీనిలో లెక్కించలేనన్ని నక్షత్రాలు, సూర్యుళ్లు, సౌరకుటుంబాలు, పాలపుంతలు ఉన్నాయి. సమీప సౌరకుటుంబంలో భాగమైన భూగోళం విశ్వంలో అతి చిన్న భాగం. ఇపుడు భూమ్మీద చూస్తున్న కొన్ని నక్షత్రాల వెలుగు కొన్ని వందల కోట్ల సంవత్సరాల క్రితం బయల్దేరినది. భూమి నుండి వీటి దూరాల్ని కాంతి సంవత్సరాల్లో కొలుస్తాం. కాంతి సంవత్సరం అంటే ఒక సంవత్సర కాలంలో కాంతి కిరణం ప్రయాణించే దూరం. ఇది సుమారు 9.4436 లక్షల కోట్ల కిలోమీటర్లకు సమానం.
మన చిన్న భూగోళంలోని పదార్థం అణువులు, పరమాణువులతో నిర్మితమైంది. పరమాణువులు నేరుగా రసాయనికమార్పులలో భాగస్వామ్యమవుతాయి. తద్వారా కొత్త అణువులు.. పదార్థ రూపకల్పనకు దారితీస్తుంది. భిన్న అణువుల కలియక పదా ర్థ భౌతిక ధర్మాలను నిర్ధారిస్తాయి. ఒక భవన నిర్మాణంలో ఇటుకల పాత్ర ఎలాంటిదో మన విశ్వావిర్భావం, నిర్మాణంలో పరమాణువుల పాత్ర కూడా అలాంటిదే. పరమాణువుల్లోని ఉపకణా లను అధ్యయనం చేస్తూ విశ్వావిర్భావ రహస్యాలను తెలుసుకొనే ప్రయత్నం గత ఐదారు దశాబ్దాలుగా చేస్తున్నారు. దీనిలో భాగమే ఇప్పుడు కొనసాగుతున్న 'లార్జ్‌ హెడ్రాన్‌ కొల్లిడర్‌' పరమాణు ఉపకణ పరిశోధనలు.
విభిన్నరంగాల్లో సమకూర్చుకున్న విజ్ఞానం పరమాణువు ఉపకణాల గుర్తింపుకు తోడ్పడుతుంది. పైకి చూడటానికి, ఈ విజ్ఞానం రసాయనిక, భౌతిక శాస్త్రాలుగా.. లెక్కలుగా.. పరమాణు విజ్ఞానంగా.. టెలిస్కోపు.. కాంతిపుంజ విజ్ఞానంగా (స్పెక్ట్రో స్కోపి)... విద్యుదయస్కాంత శక్తిగా... అంతరిక్ష విజ్ఞానంగా కనిపిస్తాయి. ఈ వర్గీ కరణ మన అవగాహనా సౌలభ్యం కోసం ఏర్పర్చుకున్నవి. ఉన్నతస్థాయిలో ఇవన్నీ ఒకదానితో ఒకటి మేళవిస్తాయి. వేర్వేరుగా వీటిని ఎల్లప్పుడూ గుర్తించలేం. ఇంత వైవిధ్యమైన విజ్ఞానంలో ఏ ఒక్కరూ పూర్తిగా నిష్ణాతులుగా ఉండలేని స్థితి. అందు వల్ల, ఇప్పటి పరమాణువు ఉపకణాల గుర్తింపు ప్రయోగాల్లో విభిన్న విజ్ఞాన శాస్త్ర జ్ఞులు 5,100 మంది రెండు బృందాలుగా ఏర్పడి, వేర్వేరుగా కృషి చేస్తున్నారు. మన దేశంతో సహా ఎన్నోదేశాల శాస్త్రజ్ఞుల సమన్వయంతో ఈ పరిశోధనలు కొనసాగుతున్నాయి.
ఆవిర్భావం..
మానవునికి ఊహ తెలిసినప్పటి నుండీ తను, తన పరిసరాలను తెలుసుకునే ప్రయత్నం చేస్తూనే వున్నాడు. ఫలితంగా మానవ విజ్ఞాన అవగాహన విస్తృతమవుతూ వచ్చింది. మొదట భూమి కేంద్రంగా దానిచుట్టూ సూర్యుడు, ఇతర గ్రహాలు తిరుగుతున్నాయని భావించాడు. త్వరలోనే ఇది తప్పని, సూర్యుని కేంద్రంగా సౌర కుటుంబంలోని గ్రహాలన్నీ తమ చుట్టూ తాము తిరుగుతూ సూర్యుని చుట్టూ తిరుగుతున్నాయని గ్రహించాడు. నూతన సాంకేతిక ఆవిష్కరణలు జరుగుతున్నకొద్దీ సౌర కుటుంబం కన్నా ఇంకా విస్తృతమైన ప్రపంచం వెలుపల ఉందని గ్రహించాడు. టెలిస్కోపు ఆవిష్కరణ, శాటిలైట్‌ విజ్ఞానం, స్పెక్ట్రోస్కోపు ద్వారా అంతరిక్షయానం, పరిశోధనలు, సాధించిన విజయాలు మానవుని విజ్ఞానాన్ని ఎన్నోరెట్లు విస్తృత పరిచాయి. ఫలితంగా తాను నివసిస్తున్న భూమి చాలా చిన్నదని, దీనికన్నా సౌర కుటుంబం (సూర్యుడు, సూర్యగ్రహాలు) చాలా పెద్దదని, అంతకన్నా అవతల నక్షత్రాలు, పాలపుంతలు, సౌరకుటుంబాలు లెక్కించలేని విధంగా ఉన్నాయని గ్రహించాడు. 'విశ్వం' అవగాహన ఇలా ఆవిర్భవించి, రూపొందింది.
ఈ ప్రక్రియలో విశ్వావిర్భావంపై దృష్టి మళ్లింది. గతంలో జరిగిన మార్పుల్ని, అందుబాటులో ఉన్న విజ్ఞానం ఆధారంగా విశ్వాన్ని అర్థంచేసుకునే ప్రయత్నం చేశాడు. ఊహించి నమూనాలను తయారుచేసుకున్నాడు. ఇలా వచ్చిన నమూనాల్లో 'మహా విస్ఫోటనం' నమూనా ముఖ్యమైంది. దీని ఆధారంగా రూపొందించుకున్న విశ్వ నిర్మాణం సరైనదని ఆ తర్వాత జరిగిన ప్రయోగాల ద్వారా గుర్తించాడు. తద్వారా 'మహా విస్ఫోటనం' నమూనా 'మహా విస్ఫోటనం సిద్ధాంతంగా (బిగ్‌బ్యాంగ్‌ థియరీ)' మార్పు చెందింది. ఇదిప్పుడు అందరూ అంగీకరిస్తున్న సిద్ధాంతం.
ఈ సిద్ధాంతం ప్రకారం ఈ విశ్వం ప్రారంభంలో ఒకే ముద్దగా, ఎంతో వేడితో, సాంద్రతతో ఉండేది. దీనిలో జరిగిన అంతర్గతశక్తుల మార్పుల వల్ల ఇది ఒకేసారి పెద్ద విస్ఫోటనంతో వ్యాకోచించింది. ఆ తర్వాత ఇది సెకనులో కొన్ని వందల కోట్ల వంతులో వెంటనే చల్లారింది. ఈ సిద్ధాంతం ఆధారంగా విశ్వం ప్రారంభాన్ని అంచనా వేయగలిగారు. దీని ఆధారంగా 1375 కోట్ల సంవత్సరాల క్రితం విశ్వం ప్రారంభమైనట్లు అంచనా వేశారు.
ముద్దగా వున్న విశ్వం విస్ఫోటనం చెంది, ఆ వెంటనే చల్లారే సమయంలో 'శక్తి' వివిధ పరమాణు ఉపకణాలు (ప్రోటాన్లు, న్యూట్రాన్లు) గా ఘనీభవించింది. మొదట ప్రోటాన్లు, న్యూట్రాన్లు ఏర్పడ్డాయి. ఇవి కలిసి మొదటి పరమాణువు కేంద్రకం రూపుదిద్దుకుంది. ఇది కొద్ది నిమిషాల్లోనే జరిగింది. కానీ, కొన్ని వేల సంవత్సరాల తర్వాత ఏర్పడిన ఎలక్ట్రాన్లు కేంద్రకాలతో కలిపి, విద్యుత్‌పరంగా తటస్థ (న్యూట్రల్‌) పరమాణువులుగా రూపుదిద్దుకున్నాయి. ఈ విధంగా, మొదట హైడ్రోజన్‌ పరమాణువులు, హీలియం, లిథియం పరమాణువులు ఏర్పడ్డాయి. ఈ ప్రాథమిక అణువులు కలిసి గురుత్వాకర్షణ శక్తితో నక్షత్రాలు, పాలపుంతలుగా రూపొందాయి. భారమైన మూలకాలు (హెవీ ఎలిమెంట్స్‌) నక్షత్రాలలో రూపొందాయి.
ఇలా ఊహించిన విశ్వావిర్భావాన్ని నిర్ధారించడానికి 'మహా విస్ఫోటన సిద్ధాంతంపై ఆ తర్వాత ఎన్నో పరీక్షలు జరిగాయి. ఇలా జరిగిన పరీక్షలన్నీ ఈ సిద్ధాంతాన్ని ధృవీకరించాయి. ఎన్నో విశ్వరహస్యాలను తెలుసుకోగలిగాం. ఖగోళ శాస్త్రజ్ఞులు గమనిస్తున్న అన్ని మౌలిక
సూత్రాలు ఈ సిద్ధాంతానికి అనుగుణంగా ఉన్నాయి.

ఎలా సాధ్యమైంది..?
విశ్వంలో అతి చిన్న భాగంగా ఉన్న భూగోళం మీద ఉంటూ ఎన్నో వందల కోట్ల కాంతి సంవత్సరాల దూరంలో గల నక్షత్రాలలోని 'రసాయనిక పదార్థాల్ని' ఎలా గుర్తించగలిగారు? అని ఆశ్చర్యపోతాం. వీటి నుండి వెలువడిన 'కాంతిపుంజ' విశ్లేషణ ద్వారానే ఇది సాధ్యపడింది. ఎంతో సామర్థ్యం కలిగి, ప్రత్యేకంగా రూపొందించిన స్పెక్ట్రోస్కోపు, రేడియోథార్మిక స్పెక్ట్రోస్కోపు పరికరాల ద్వారా ఈ గుర్తింపు వీలైంది. ఈ పరికరాలకు మూల సిద్ధాంతం మన భారతీయుడు సర్‌ సి.వి.రామన్‌ కనుగొన్న కాంతి (విద్యుదయస్కాంత శక్తి) పుంజ వర్ణపటకం (స్పెక్ట్రమ్‌) సిద్ధాంతమే ఆధారం. తెల్లగా కనిపించే కాంతి ఇంద్రధనస్సులో ఏడురంగుల కలయిక అనేది దీని సారాంశం. ఇది తెలుసుకొని మనకి ఒకింత గర్వంగా లేదూ?
మూలకాలు.. పదార్థ రూపకల్పన..
మహావిస్ఫోటన వల్ల విడుదలైన బ్రహ్మండమైన శక్తి నుండి ఏర్పడిన పరమాణువులు భిన్న కలయిక ద్వారా 'మూలకాలు' (ఎలిమెంట్స్‌) ఏర్పడతాయి. ఇంతవరకు శాస్త్రజ్ఞులు 118 మూలకాలను గుర్తించారు. కానీ, వీటిలో స్థిరమైనవి సుమారు వంద మాత్రమే. కొన్ని మూలకాల భిన్న కలయికల వల్ల విశ్వంలో ఎంతో వైవిధ్యభరితమైన లక్షలాది పదార్థాలు ఏర్పడ్డాయి. వీటి ఏర్పాటుకు దోహదపడే పరిస్థితులు భౌతిక, రసాయనిక, భూగోళ శాస్త్రాల ద్వారా తెలుసుకుంటాం. వీటిలో కొన్ని ఉదాహరణలు.. ఈ పేజీలోని 'ఎందుకని? ఇందుకని!' శీర్షిక కింద ఇచ్చిన సమాధానంలో గమనించగలరు.
మీకు తెలుసా..?
* 'బిగ్‌బ్యాంగ్‌' అనే పదాన్ని ఫ్రెడ్‌ హౌయల్‌ అనే శాస్త్రజ్ఞుడు 1949లో మొదట వాడాడు.
* ప్రతి సెకనుకు కాంతి 3 కోట్ల కిలోమీటర్ల వేగంతో ప్రయాణిస్తుంది. ఇంతకంటే మరేదీ వేగంగా ప్రయాణించలేదని 'అల్బర్ట్‌ ఐన్‌స్టీన్‌' సిద్ధాంతం తెలుపుతుంది.

'బిగ్‌బ్యాంగ్‌ సిద్ధాంతా'న్ని 'జార్జి లెమైత్రి' ప్రతిపాదించాడు. 'మహావిస్ఫోటన నమూనా చట్రం' ఐన్‌స్టీన్‌ ప్రతిపాదించిన సాధారణ సాపేక్ష సిద్ధాంతానికి అనుగుణంగా ఉంది. దీని ప్రకారం విశ్వం క్రమంగా విస్తరిస్తూ చల్లబడుతుంది. ఇది ఇప్పటికీ కొనసాగుతుంది. నేడు చూస్తున్న 'విశ్వం' దీని ఫలితమే.
సిద్ధాంత మౌలికపరీక్ష..
మహావిస్ఫోటన సమయంలో విడుదలైన బ్రహ్మాండమైన శక్తి అతికొద్ది సమయంలో (సెకన్‌లో కొన్ని వందల కోట్ల వంతు) చల్లబడుతుంది. ఈ సమయంలో ప్రోటాన్లు, న్యూట్రాన్లు తదితర పరమాణు ఉపకణాలు, కణాలు ఏర్పడతాయనేది సిద్ధాంతంలో కీలకభాగం. శక్తి ఘనీభవించి పదార్థం ఏర్పడుతుంది. పదార్థాన్ని విచ్ఛిన్నం చేసినప్పుడు శక్తి విడుదలవుతుందనే అవగాహనకు ఇది అనువుగా ఉంది. దీన్ని ఋజువు చేయడానికి ఇంతవరకూ పరోక్ష సాక్ష్యాలపై ఆధారపడుతున్నారు. ఈ సిద్ధాంత మౌలికభాగాన్ని నేరుగా పరీక్షకు గురిచేసి, సాక్ష్యాలు సేకరించడానికి లార్జ్‌ హెడ్రాన్‌ కొల్లిడర్‌ ప్రయోగాలు ప్రారంభమైనాయి. ఈ ప్రయోగాల్లో కాంతి వేగంతో ప్రోటాన్లను ఢకొీనేలా చేస్తారు. ఇలా జరిగినప్పుడు విడుదలైన శక్తి, పరిస్థితులు మహావిస్ఫోటన సమయంలో ఏర్పడిన పరిస్థితులను పోలి వుంటాయి. ఈ పరిస్థితుల్లో చల్లారి, ఘనీభవించే సమయంలో ఏర్పడే పరమాణు ఉపకణాలను గుర్తించి, విశ్వావిర్భావానికి అవసరమైన సాక్ష్యాలను సేకరించడం ఈ ప్రయోగాల లక్ష్యం. ఈ ప్రయోగాల ఫలితంగా ఇపుడు హిగ్స్‌ బోసాన్‌ ఉపకణానికి అత్యంత సమీపంగా ఉన్న ఒక కొత్త పరమాణు ఉపకణాన్ని గుర్తించారు.