रूबिया, कार्लो

रूबिया, कार्लो: (३१ मार्च १९३४ – ). इटालियन भौतिकीविज्ञ. जिनीव्हा येथील यूरोपीयन ऑर्गनायझेशन फॉर न्यूक्लिअर रिसर्च (सर्न, CERN) या संघटनेच्या प्रयोगशाळेने कार्यान्वित केलेल्या आणि ज्यातून अणुकेंद्रीय दुर्बल परस्परक्रियेच्या W व Z या क्षेत्रवाहक कणांचे [⟶ मूलकण] अस्तित्व सिद्ध झाले त्या मोठ्या प्रकल्पात निर्णायक महत्त्वाची कामगिरी केल्याबद्दल रूबिया यांना ⇨सायमन व्हॅन डर मेर यांच्या समवेत १९८४ च्या भौतिकीच्या नोबेल पारितोषिकाचा बहुमान मिळाला.

रूबीया यांचा जन्म इटलीतील गोरित्स्या येथे झाला. पीसा विद्यापीठात शिक्षण घेऊन त्यांनी १९५७ मध्ये डॉक्टरेट पदवी संपादन केली. दोन वर्षे पीसा येथेच अध्यापन केल्यावर ते न्यूयॉर्कच्या कोलंबिया विद्यापीठात संशोधक अधिछात्र म्हणून गेले. १९६० मध्ये रोम विद्यापीठात त्यांची नेमणूक झाली व पुढे १९६२ मध्ये ते सर्नमध्ये वरिष्ठ भौतिकीविज्ञ झाले. १९७२ साली हार्व्हर्ड विद्यापीठात भौतिकीच्या प्राध्यापकपदावर नेमणूक झाल्यानंतर त्यांनी हार्व्हर्ड व सर्न या दोन ठिकाणी आपल्या कार्याचा वेळ विभागला. जानेवारी १९८९ पासून पाच वर्षाकरिता सर्नच्या प्रयोगशाळेचे महासंचालक म्हणून रूबिया यांची नियुक्ती झाली आहे.

सर्न येथील प्रयोगशाळेत W व Z कणांच्या लागलेल्या शोधामुळे दुर्बल परस्परक्रियेच्या स्वरूपासंबंधीच्या संशोधनातील एक महत्वाचा टप्पा गाठला गेला. या कणांना मध्यस्थ सदिश बोसॉन असे म्हणतात. दुर्बल परस्परक्रिया ही विश्वातील चार मूलभूत प्रेरणा क्षेत्रापैकी एक असून ती द्रव्यातील सर्वात खोल पातळीवर म्हणजे क्कर्क व लेप्टॉन यांच्या पातळीवर कार्य करते. या परस्परक्रियेचे उदाहरण म्हणजे किरणोत्सर्गी बीटा क्षय [⟶ किरणोत्सर्ग] हे होय. सूर्य व इतर ताऱ्यांमधील अणुकेंद्रीय ऊर्जा निर्मितीवरही दुर्बल परस्परक्रियेचे नियंत्रण असते. बीटा क्षयामधील अतिरिक्त ऊर्जा इलेक्ट्रॉन व न्यूट्रिनो यांच्या युग्मांच्या रूपात बाहेर टाकली जाते. ही युग्मे न्यूट्रॉनांचे प्रोट्रॉनात रूपांतर होताना सरळ निर्माण होतात, असे १९३४ मध्ये समजण्यात येत होते. ५० वर्षानंतर ही युग्मनिर्मिती दोन टप्प्यांत होते, असे दिसून आले. न्यूट्रॉन क्षयाच्या पहिल्या मध्यस्थ टप्प्यात W^– उत्सर्जित होतो. इतर प्रक्रियांत W⁺ आणि इतर आणखी काही प्रक्रियांत Z^o उत्सर्जित होतो. अवकाश व काल यांत काहीशा पुढे असलेल्या अंतिम टप्प्यात W नाहीसा होतो आणि आपली ऊर्जा वगैरे इलेक्ट्रॉन-न्यूट्रिनो युग्माला देतो. अवकाश व काल यांतील अंतर इतके अत्यल्प असते की, त्यामुळे W कण (व त्याचप्रमाणे Z^o कण) लपलेला राहतो. १९८३ मध्ये W व Z या कणांचे अस्तित्व उघड झाले.

विद्युत् चुंबकत्व व दुर्बल प्रेरणा ही एकाच प्रकारच्या परस्परक्रियेची आविष्कारणे आहेत असे प्रतिपादन करणारा सिध्दांत मांडल्याबद्दल शेल्डन ग्लासहौ, स्टीव्हन वाइनबर्ग व अब्दुस सलाम यांना १९७९ चे भौतिकीचे नोबेल पारितोषिक देण्यात आले.या सिध्दांतावर प्रभाव टाकणाऱ्या प्रयोगसिद्ध शोधांपैकी एक शोध रूबिया यांच्या मार्गदर्शनाखाली सर्न येथे १९७३ मध्ये काम करणाऱ्या शास्त्रज्ञांच्या एका गटाने लावलेला होता. या गटाने उदासीन दुर्बल प्रवाहांचा शोध लावला. हे प्रवाह म्हणजे परिणाम झालेल्या कणांमध्ये विद्युत् भाराचा विनिमय न होता दुर्बल प्रेरणेने नियंत्रित केलेल्या अशा परस्परक्रिया असतात. या परस्परक्रिया पूर्वी निरीक्षिल्या गेलेल्या परस्परक्रियांहून भिन्न होत्या पण ज्यांत फोटॉन या विद्युत् भाररहित कणांच्या विनिमयाद्वारे विद्युत् भारित कणांमध्ये एकमेकांवर परिणाम होतो. अशा विद्युत् चुंबकीय परस्परक्रियांशी त्या तंतोतंत सदृश असतात. एकीकृत विद्युत-दुर्बल सिध्दांतानुसार द्रव्यमानरहित फोटॉन हा कणांमधील चार प्रेरणा क्षेत्र वाहकांपैकी एक असून उरलेले तीन मध्यस्थ सदिश बोसॉन आहेत (हा सिध्दांत मांडण्याच्या वेळी या तीन बोसॉनाचे अस्तित्व निरीक्षणाने सिद्ध झालेले नव्हते). या सिध्दांतात W⁺, W^– व Z^o या कणांचे द्रव्यमान प्रोट्रॉनाच्या सु. १०० पट असावे असे निर्देशित करण्यात आलेले होते.अशा अतिजड कणांची निर्मिती १९७० नंतरच्या दशकांत कार्यान्वित असलेल्या कोणत्याही ⇨कणवेगवर्धकात उपलब्ध असलेल्या ऊर्जेपेक्षाही जास्त ऊर्जा मुक्त करणाऱ्या प्रक्रियांतच अपेक्षित करणे शक्य होते.

W व Z कणांच्या शोधाकरिता १९७६ मध्ये सर्न येथील प्रकल्प सुरू झाला. रूबिया व त्यांच्या दोन सहकाऱ्यांनी १९७६ मध्ये एका भौतिकीविषयक आंतरराष्ट्रीय परिषदेत मांडलेली नवीन कल्पना वापरल्यास हा प्रकल्प यशस्वीपणे कार्यवाहीत आणता येईल, असे रूबिया यांनी सर्नच्या व्यवस्थापनाला पटवून दिले. या कल्पनेनुसार W व Z यांच्या निर्मितीसाठी आवश्यक असणारी ऊर्जा तीव्र प्रवेगित प्रोटॉन व प्रतिप्रोटॉन (प्रोटॉनाचे सर्व गुणधर्मं असलेले पण तेवढ्यातच मूल्याचा विरूद्ध म्हणजे ऋण विद्युत् भार धारण करणारे कण) यांच्या समोरासमोरील आघातांमुळे निर्माण होईल. या आघातांमध्ये वेगवान कणांची गतिज ऊर्जा मुक्त होण्याबरोबरच द्रव्य (प्रोटॉन) व प्रतिद्रव्य (प्रतिप्रोटॉन) यांच्या परस्पर नष्टीकरणातून निर्माण होणारी ऊर्जा मुक्त होईल. रूबिया यांनी सर्न येथील मोठ्या प्रोटॉन सिंक्रोट्रॉनामध्ये [⟶ कणवेगवर्धक] काही फेरबदल करून त्यात प्रोटॉन व प्रतिप्रोटॉन शलाकांच्या आघातांचे प्रयोग करता येतील, असे सुचविले. सु. १० क्षेत्रवाहक कण निर्माण करण्यासाठी सु. एक अब्ज आघात होणे आवश्यक असून त्याकरिता वेगवर्धकातील प्रतिप्रोटॉनांची संख्या कित्येक शेकडो अब्ज असावयास पाहिजे, असा अंदाज करण्यात आलेला होता. प्रोटॉन शलाकांची निर्मिती व नियंत्रण यांसंबंधीचे तंत्र चांगले ज्ञात झालेले होते पण एकाच वेगाने जाणाऱ्या प्रतिप्रोटॉनांचा दाट प्रवाह तोपावेतो निर्माण करण्यात आलेला नव्हता. व्हॅन डर मेर यांनी पूर्वी प्रोटॉनांच्या दाट प्रवाहासाठी वापरलेल्या सुविकसित पद्धतीची सूक्ष्म जुळणी करून तिचा प्रतिप्रोटॉनांच्या प्रवाहासाठी उपयोग करण्यात आला. व्हॅन डर मेर व त्यांच्या सहकाऱ्यांनी प्रतिप्रोटॉनांची निर्मिती, साठवण व दाट एकत्रीकरण यांसाठी या पद्धतीवर आधारलेल्या खास यंत्रणेचा उपयोग करून प्रतिप्रोटॉनांचा प्रवाह कित्येक हजार पटींनी वाढविण्यात यश मिळविले (या पद्धतीचे विस्तारपूर्वक वर्णन ‘मूलकण’ व ‘मेर, सायमन व्हॅन डर’ या नोंदीत दिलेले आहे). वेगवर्धकातील पहिले आघात १९८१ मध्ये घडवून आणण्यात आले. अपेक्षित W व Z कणांच्या अभिज्ञानासाठी (अस्तीत्व ओळखण्यासाठी) व त्यांचे गुणधर्म मोजण्यासाठी रूबिया यांनी आपल्या सहकाऱ्यांच्या साहाय्याने एका प्रचंड अभिज्ञातकाचा अभिकल्प (आराखडा) तयार करून त्याची उभारणीही केली. १९८३ मध्ये या अभिज्ञातकाच्या साहाय्याने W व Z कणांचे यशस्वीपणे अभिज्ञान करण्यात आले. या प्रयोगांतील प्रदत्ताचे (माहितीचे) अधिक विश्लेषण केल्यावर रूबिया यांनी W⁺ कणांच्या काही क्षय प्रक्रियांत नवीन क्कार्काच्या [‘माथा’ किंवा ‘टॉप’ क्कार्काच्या ⟶ मूलकण] अस्तित्वाचा सबळ पुरावा मिळाल्याचा निष्कर्ष १९८४ मध्ये काढला.

रूबिया यांची १९८५ मध्ये सर्नच्या समितीचे सदस्य व १९८६ मध्ये पापल अँकॅडेमी ऑफ सायन्सेसचे सदस्य म्हणून निवड झाली.

भदे, व. ग.