گزشتہ سال، ذرہ طبیعیات دان لانس ڈکسن ایک لیکچر تیار کر رہا تھا جب اس نے دو فارمولوں کے درمیان حیرت انگیز مماثلت دیکھی جسے اس نے اپنی سلائیڈز میں شامل کرنے کا ارادہ کیا۔
فارمولے، جسے بکھرنے والے طول و عرض کہتے ہیں، ذرہ کے تصادم کے ممکنہ نتائج کے امکانات فراہم کرتے ہیں۔ بکھرنے والے طول و عرض میں سے ایک دو گلوون ذرات کے آپس میں ٹکرانے اور چار گلوون پیدا کرنے کے امکان کی نمائندگی کرتا ہے۔ دوسرے نے ایک گلوون اور ایک ہگز پارٹیکل بنانے کے لیے دو گلوون کے ٹکرانے کا امکان ظاہر کیا۔
ڈکسن، جو اسٹینفورڈ یونیورسٹی کے پروفیسر ہیں، نے کہا، "میں تھوڑا سا الجھا ہوا تھا کیونکہ وہ ایک جیسے لگ رہے تھے،" اور پھر میں نے محسوس کیا کہ تعداد بنیادی طور پر ایک جیسی تھی - بس یہ ہے کہ [آرڈر] الٹ ہو گیا تھا۔ "
اس نے زوم پر اپنے ساتھیوں کے ساتھ اپنا مشاہدہ شیئر کیا۔ بغیر کسی وجہ کے یہ جانتے ہوئے کہ دو بکھرنے والے طول و عرض میں مطابقت ہونی چاہئے، گروپ نے سوچا کہ شاید یہ ایک اتفاق ہے۔ انہوں نے دونوں طول و عرض کو بتدریج درستگی کی اعلیٰ سطحوں پر شمار کرنا شروع کیا (جتنا زیادہ درستگی، اتنی ہی زیادہ اصطلاحات کا موازنہ کرنا پڑتا ہے)۔ کال کے اختتام تک، ہزاروں شرائط کا حساب لگانے کے بعد جو متفق رہیں، طبیعیات دانوں کو کافی یقین تھا کہ وہ ایک نئے دوہرے سے نمٹ رہے ہیں - دو مختلف مظاہر کے درمیان ایک پوشیدہ تعلق جس کی فزکس کی ہماری موجودہ سمجھ سے وضاحت نہیں کی جا سکتی۔
اب، اینٹی پوڈل ڈوئلٹیجیسا کہ محققین اسے بلا رہے ہیں، 93 ملین اصطلاحات پر مشتمل اعلیٰ درستگی کے حساب سے تصدیق کی گئی ہے۔ اگرچہ یہ دوہرا گلوونز اور دیگر ذرات کے ایک سادہ نظریے میں پیدا ہوتا ہے جو ہماری کائنات کو پوری طرح سے بیان نہیں کرتا ہے، لیکن ایسے اشارے موجود ہیں کہ حقیقی دنیا میں بھی اسی طرح کی دوہرییت ہو سکتی ہے۔ محققین کو امید ہے کہ عجیب و غریب تلاش کی تحقیقات کرنے سے انہیں پارٹیکل فزکس کے بظاہر غیر متعلقہ پہلوؤں کے درمیان نئے روابط بنانے میں مدد مل سکتی ہے۔
"یہ ایک شاندار دریافت ہے کیونکہ یہ بالکل غیر متوقع ہے،" کہا ایناستاسیا وولووچ، براؤن یونیورسٹی میں ایک ذرہ طبیعیات دان، "اور ابھی تک اس کی کوئی وضاحت نہیں ہے کہ اسے کیوں سچ ہونا چاہیے۔"
پارٹیکل سکیٹرنگ کا ڈی این اے
ڈکسن اور ان کی ٹیم نے روایتی طریقوں سے زیادہ مؤثر طریقے سے بکھرنے والے طول و عرض کی گنتی کرنے کے لیے ایک خاص "کوڈ" کا استعمال کرتے ہوئے اینٹی پوڈل ڈوئلٹی کو دریافت کیا۔ عام طور پر، دو ہائی انرجی گلوون کے بکھرنے کے امکان کا پتہ لگانے کے لیے چار کم توانائی والے گلوون پیدا کرنے کے لیے، مثال کے طور پر، آپ کو ان تمام ممکنہ راستوں پر غور کرنا چاہیے جن سے یہ نتیجہ نکل سکتا ہے۔ آپ کو کہانی کا آغاز اور اختتام معلوم ہے (دو گلوون چار ہو جاتے ہیں)، لیکن آپ کو درمیان کو بھی جاننے کی ضرورت ہے — بشمول وہ تمام ذرات جو کہ کوانٹم غیر یقینی صورتحال کی بدولت عارضی طور پر وجود سے باہر ہو سکتے ہیں۔ روایتی طور پر، آپ کو ہر ممکنہ درمیانی واقعہ کے امکان کو شامل کرنا چاہیے، انہیں ایک وقت میں ایک لے کر جانا چاہیے۔
2010 میں، ان بوجھل حسابات کو چار محققین نے روک دیا، جن میں وولووچ بھی شامل تھے، جنہوں نے ایک شارٹ کٹ ملا۔ انہوں نے محسوس کیا کہ طول و عرض کے حساب کتاب میں بہت سے پیچیدہ تاثرات کو ہر چیز کو ایک نئے ڈھانچے میں دوبارہ ترتیب دے کر ختم کیا جا سکتا ہے۔ نئے ڈھانچے کے چھ بنیادی عناصر، جنہیں "حروف" کہا جاتا ہے وہ متغیر ہیں جو ہر ذرے کی توانائی اور رفتار کے امتزاج کی نمائندگی کرتے ہیں۔ چھ حروف سے الفاظ بنتے ہیں، اور الفاظ مل کر ہر بکھرنے والے طول و عرض میں اصطلاحات بناتے ہیں۔
ڈکسن اس نئی اسکیم کا جینیاتی کوڈ سے موازنہ کرتا ہے، جس میں چار کیمیکل بلڈنگ بلاکس مل کر ڈی این اے کے ایک اسٹرینڈ میں جین بناتے ہیں۔ جینیاتی کوڈ کی طرح، "ذرہ بکھرنے کا ڈی این اے"، جیسا کہ وہ اسے کہتے ہیں، اس کے بارے میں اصول ہیں کہ الفاظ کے مجموعے کی اجازت ہے۔ ان میں سے کچھ اصول معلوم جسمانی یا ریاضی کے اصولوں کی پیروی کرتے ہیں، لیکن دیگر صوابدیدی معلوم ہوتے ہیں۔ کچھ اصولوں کو دریافت کرنے کا واحد طریقہ لمبے حساب میں چھپے ہوئے نمونوں کو تلاش کرنا ہے۔
ایک بار مل جانے کے بعد، ان ناقابل فہم اصولوں نے ذرہ طبیعیات دانوں کو بکھرنے والے طول و عرض کا حساب کتاب کرنے میں مدد کی ہے کہ وہ روایتی نقطہ نظر سے حاصل کر سکتے تھے۔ تنظیم نو نے ڈکسن اور اس کے ساتھیوں کو دو بظاہر غیر متعلقہ بکھرنے والے طول و عرض کے درمیان پوشیدہ تعلق کو تلاش کرنے کی بھی اجازت دی۔
Antipode نقشہ
ڈوئلٹی کے مرکز میں "اینٹی پوڈ نقشہ" ہے۔ جیومیٹری میں، ایک اینٹی پوڈ نقشہ ایک کرہ پر ایک نقطہ لیتا ہے اور نقاط کو الٹ دیتا ہے، جو آپ کو کرہ کے مرکز سے براہ راست دوسری طرف کے ایک نقطہ پر بھیجتا ہے۔ یہ چلی سے چین تک ایک گڑھا کھودنے کے حسابی برابر ہے۔
بکھرنے والے طول و عرض میں، ڈکسن نے جو اینٹی پوڈ نقشہ پایا وہ کچھ زیادہ ہی خلاصہ ہے۔ یہ طول و عرض کا حساب لگانے کے لیے استعمال ہونے والے حروف کی ترتیب کو الٹ دیتا ہے۔ اس اینٹی پوڈ میپ کو بکھرنے والے طول و عرض کی تمام شرائط پر دو گلوون کے چار بننے کے لیے لاگو کریں، اور (متغیرات کی ایک سادہ تبدیلی کے بعد) اس سے دو گلوون کے ایک گلوون کے علاوہ ایک ہگز بننے کے لیے طول و عرض حاصل ہوتا ہے۔
ڈکسن کے ڈی این اے کی تشبیہ میں، دوہرا ایک جینیاتی ترتیب کو پیچھے کی طرف پڑھنے اور یہ سمجھنے کے مترادف ہے کہ یہ بالکل نئے پروٹین کو انکوڈ کرتا ہے جو اصل ترتیب کے ذریعے انکوڈ شدہ سے غیر متعلق ہے۔
"ہم سب اس بات پر قائل تھے کہ اینٹی پوڈ نقشہ بیکار تھا۔ … ایسا لگتا ہے کہ اس کی کوئی جسمانی اہمیت نہیں ہے، یا کوئی معنی خیز کام کرنا ہے،" کہا میٹ وون ہپل، کوپن ہیگن میں نیلس بوہر انسٹی ٹیوٹ میں ایک طول و عرض کا ماہر جو تحقیق میں شامل نہیں تھا۔ "اور اب اس کا استعمال کرتے ہوئے یہ مکمل طور پر ناقابل فہم دوہرا ہے، جو کہ کافی جنگلی ہے۔"
بالکل ہماری دنیا نہیں ہے۔
اب دو بڑے سوال ہیں۔ سب سے پہلے، دوہرا کیوں موجود ہے؟ اور دوسرا، کیا حقیقی دنیا میں بھی ایسا ہی تعلق پایا جائے گا؟
17 معلوم ابتدائی ذرات جو ہماری دنیا پر مشتمل ہیں مساوات کے ایک سیٹ کی پابندی کرتے ہیں پارٹیکل فزکس کا معیاری ماڈل. معیاری ماڈل کے مطابق، دو گلوون، بغیر ماس کے ذرات جو جوہری مرکزے کو ایک دوسرے کے ساتھ چپکتے ہیں، آسانی سے ایک دوسرے کے ساتھ تعامل کرتے ہیں تاکہ اپنی تعداد کو دوگنا کر سکیں، اور چار گلوون بن جاتے ہیں۔ تاہم، ایک گلوون اور ایک ہِگز پارٹیکل پیدا کرنے کے لیے، ٹکرانے والے گلوون کو پہلے کوارک اور اینٹی کوارک میں شکل اختیار کرنی چاہیے۔ یہ پھر گلوون اور ہِگز میں تبدیل ہو جاتے ہیں جو کہ گلوونز کے باہمی تعاملات پر حکمرانی کرنے والی ایک قوت سے مختلف ہوتی ہے۔
بکھرنے کے یہ دو عمل اتنے مختلف ہیں، جن میں سے ایک معیاری ماڈل کا بالکل مختلف شعبہ شامل ہے، کہ ان کے درمیان دوہرا ہونا بہت حیران کن ہوگا۔
لیکن اینٹی پوڈل ڈوئلٹی بھی غیر متوقع ہے حتیٰ کہ پارٹیکل فزکس کے اس آسان ماڈل میں جس کا ڈکسن اور اس کے ساتھی مطالعہ کر رہے تھے۔ ان کا کھلونا ماڈل خیالی گلوون پر اضافی ہم آہنگی کے ساتھ حکومت کرتا ہے، جو بکھرنے والے طول و عرض کے زیادہ درست حساب کتاب کو قابل بناتا ہے۔ دوہرا ایک بکھرنے والے عمل کو جوڑتا ہے جس میں یہ گلوون شامل ہوتے ہیں اور ایک جس کے لیے مختلف تھیوری کے ذریعہ بیان کردہ ذرات کے ساتھ بیرونی تعامل کی ضرورت ہوتی ہے۔
ڈکسن کا خیال ہے کہ اس کے پاس اس بارے میں بہت ہی کمزور اشارہ ہے کہ دوہرا پن کہاں سے آتا ہے۔
وولووچ اور اس کے ساتھیوں کے ذریعہ پائے جانے والے ناقابل فہم اصولوں کو یاد کریں جو یہ حکم دیتے ہیں کہ بکھرنے والے طول و عرض میں الفاظ کے کن مجموعوں کی اجازت ہے۔ ایسا لگتا ہے کہ کچھ اصول من مانی طور پر اس بات پر پابندی لگاتے ہیں کہ کون سے حروف دو-گلون-ٹو-گلون-پلس-ہِگس طول و عرض میں ایک دوسرے کے ساتھ ظاہر ہو سکتے ہیں۔ لیکن ان اصولوں کو دوہرے کے دوسرے پہلو پر نقشہ بنائیں، اور وہ ایک سیٹ میں تبدیل ہو جاتے ہیں۔ اچھی طرح سے قائم قوانین جو وجہ کو یقینی بناتا ہے - اس بات کی ضمانت دیتا ہے کہ آنے والے ذرات کے درمیان تعامل باہر جانے والے ذرات کے ظاہر ہونے سے پہلے ہوتا ہے۔
ڈکسن کے لیے، یہ دو طول و عرض کے درمیان گہرے جسمانی تعلق کی طرف ایک چھوٹا سا اشارہ ہے، اور یہ سوچنے کی ایک وجہ ہے کہ معیاری ماڈل میں کچھ ایسا ہی ہوسکتا ہے۔ "لیکن یہ کافی کمزور ہے،" انہوں نے کہا۔ "یہ، جیسے، سیکنڈ ہینڈ معلومات ہے۔"
متفرق جسمانی مظاہر کے درمیان دیگر دوہرے پہلے ہی پائے جا چکے ہیں۔ AdS-CFT خط و کتابت، مثال کے طور پر، جس میں کشش ثقل کے بغیر ایک نظریاتی دنیا کشش ثقل والی دنیا سے دوہری ہے، نے 1997 کی دریافت کے بعد سے ہزاروں تحقیقی مقالوں کو ہوا دی ہے۔ لیکن یہ دوہرا بھی، صرف ایک کشش ثقل کی دنیا کے لیے موجود ہے جس میں اصل کائنات کے برعکس ایک بگڑی ہوئی جیومیٹری ہے۔ پھر بھی، بہت سے طبیعیات دانوں کے لیے، یہ حقیقت کہ ہماری دنیا میں تقریباً متعدد دوہرے پائے جاتے ہیں اس بات کا اشارہ ہے کہ وہ ایک ہمہ جہت نظریاتی ڈھانچے کی سطح کو کھرچ رہے ہیں جس میں یہ حیرت انگیز کنکشن ظاہر ہیں۔ "میرے خیال میں وہ سب کہانی کا حصہ ہیں،" ڈکسن نے کہا۔
