બોઝૉન

બોઝૉન : પૂર્ણાંક પ્રચક્રણ ધરાવતો મૂળભૂત કણ. આવા કણો ના પૂર્ણાંકમાં પ્રચક્રણ ધરાવે છે. એટલે કે , 2, 3, ….. જેટલું પ્રચક્રણ ધરાવે છે. અહીં પ્લાંકનો અચળાંક છે, જેનું મૂલ્ય 6.6 x 10^–34 જૂલ સેકન્ડ જેટલું હોય છે. બોઝૉન કણો બોઝ–આઇન્સ્ટાઇન આંકડાશાસ્ત્રને અનુસરે છે. ભારતીય ભૌતિકવિજ્ઞાની સત્યેન્દ્રનાથ બોઝની યાદગીરીમાં પૂર્ણાંક પ્રચક્રણ ધરાવતા કણોના સમૂહને ‘બોઝૉન’ નામ આપવામાં આવ્યું છે. 1920માં સત્યેન્દ્રનાથ બોઝે અને આલ્બર્ટ આઇન્સ્ટાઇને આવા કણોની વર્તણૂક માટે આંકડાશાસ્ત્રીય સિદ્ધાંત તૈયાર કર્યો. આ સિદ્ધાંત બોઝ–આઇન્સ્ટાઇન આંકડાશાસ્ત્ર તરીકે ઓળખાય છે.

વિશ્વના તમામ કણોને બે વર્ગમાં વહેંચી શકાય છે : (1) બોઝૉન જે પૂર્ણ પ્રચક્રણ ધરાવે છે. ફોટૉન અને મેસૉન બોઝૉન કણો છે અને (2) ફર્મિયૉન અર્ધપૂર્ણાંક પ્રચક્રણ ધરાવે છે. લેપ્ટૉન્સ અને બૅરિયૉન (પ્રોટૉન, ન્યૂટ્રૉન………) ફર્મિયૉન કણો છે.

બોઝૉન કણો પાઉલીના અપવર્તન(exclusion)ના નિયમને અનુસરતા નથી. આથી ગમે તેટલી સંખ્યામાં બોઝૉન કણો એક જ અવસ્થા(સ્થિતિ)માં હોઈ શકે છે. એક જ પ્રકારના બે બોઝૉનનાં સ્થાન અરસપરસ બદલવામાં આવે તો પણ તેમના વિતરણની સંભાવના (probability of distribution) ઉપર અસર થતી નથી. આ સાથે તરંગ-વિધેય(wave-function)ની સંજ્ઞા પણ બદલાતી નથી.

મૂળભૂત કણોના ત્રણ સમૂહ હોય છે. બોઝૉન તેમાંનો એક સમૂહ છે. જે કણોનું પેટાકણોમાં વિભાજન કરી શકાતું નથી તેમને મૂળભૂત કણ કહેવામાં આવે છે. બીજા બે સમૂહો છે – લેપ્ટૉન (હલકા કણો) અને ક્વાર્ક્સ. મૂળભૂત બોઝૉન નાના ઘટક કણોના બનેલા હોતા નથી, તેથી જ તે મહત્વના કણો છે. આવા બોઝૉન કણ કણ વચ્ચે બળનું પ્રેષણ (transmission) કરે છે. બળના પ્રેષણની પ્રક્રિયામાં એક કણ બોઝૉન આપી દે છે અને બીજો કણ તે ઝીલીને તેનું શોષણ કરે છે.

મૂળભૂત બોઝૉનના મુખ્ય ત્રણ પ્રકાર છે : (1) ફોટૉન; (2) ગ્લૂઑન; (3) વીકૉન અથવા મંદ (weak) બોઝૉન.

ફોટૉન એ વિદ્યુતચુંબકીય ઊર્જાનો જથ્થો (quantum) અથવા વિદ્યુતચુંબકીય તરંગોનું પૅકેટ છે. પ્રકાશ વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણનો જ ભાગ હોઈ તે પ્રકાશનો ઊર્જાકણ છે. ફોટૉનની ઊર્જા E = nν વડે મપાય છે. જ્યાં પ્લાંકનો અચળાંક; ν વિકિરણની આવૃત્તિ અને n = 1, 2, 3…… છે. ફોટૉન ν, 2ν, 3ν,……..ઊર્જા ધરાવે છે, તે νના અપૂર્ણાંકમાં કદાપિ ઊર્જા ધરાવતો નથી. ફોટૉન વિદ્યુતચુંબકીય બળોનું પ્રેષણ કરે છે.

ન્યૂટ્રૉન અને પ્રોટૉન ક્વાર્ક જેવા પેટાકણોના બનેલા છે. ક્વાર્કનો વિદ્યુતભાર 2/3 e અથવા –1/3 e જેટલો હોય છે, જ્યાં e ઇલેક્ટ્રૉનનો વિદ્યુતભાર છે. ન્યૂટ્રૉન અને પ્રોટૉનમાં ક્વાર્કને જકડી રાખનાર પરિબળ ગ્લૂઑન છે. આ રીતે ગ્લૂઑન ક્વાર્ક વચ્ચે બળનું પ્રેષણ કરતો કણ છે.

વીકૉન એક પ્રકારના કણનું બીજા પ્રકારના કણમાં રૂપાંતર કરે છે. બીટા-ક્ષય (β–decay) જેવી પ્રક્રિયા સાથે આવા કણ સંકળાયેલા હોય છે. ભૌતિક વિજ્ઞાનીઓએ છેલ્લે છેલ્લે બીજા બે પ્રકારના મૂળભૂત બોઝૉનના અસ્તિત્વની આગાહી કરેલી છે : (1) ગ્રૅવિટૉન જે ગુરુત્વબળનું પ્રેષણ કરે છે; (2) હિગ્સ બોઝૉન : હિગ્સ બોઝૉન એક પ્રકારનો કણ છે જેને હજુ સુધી પ્રાયોગિક રીતે અવલોકી શકાયો નથી. ભૌતિક વિજ્ઞાનના મૂળભૂત કણોના પ્રમાણભૂત પરિરૂપ માટે તેનું અસ્તિત્વ આવશ્યક છે. ઇલેક્ટ્રૉન જે દળ ધરાવે છે તે હિગ્સ બોઝૉનને કારણે છે. હિગ્સ બોઝૉન ન હોત તો ઇલેક્ટ્રૉનને દળ ન હોત.

હિગ્સ કણો બે પ્રકારના છે : (i) ઇલેક્ટ્રૉન હિગ્સ અને (ii) ન્યૂટ્રિનો હિગ્સ. હિગ્સ કણોની ગેરહાજરીમાં ઇલેક્ટ્રૉન અને ન્યૂટ્રિનો સરખાપણું ધરાવે છે.

એવું મનાય છે કે ગ્લૂઑન પેટાકણનો બનેલો કણ નથી. તે દળ ધરાવતો નથી. ઉપરાંત પ્રકાશની ઝડપે ગતિ કરે છે. ગ્લૂઑન બીજા ગ્લૂઑનનું સર્જન અને શોષણ કરે છે. હૅમ્બર્ગ ખાતેની જર્મન ઇલેક્ટ્રૉન સિન્ફોટ્રૉન પ્રયોગશાળામાં સૌપ્રથમ વાર 1979માં ગ્લૂઑનના અસ્તિત્વનો પુરાવો મળ્યો હતો.

આનંદ પ્ર. પટેલ