ઈલેક્ટ્રોનનો ૧૨૦મો 'જન્મદિન' ઈલેક્ટ્રોનની સીલસીલા બંધ

 આ જગતમાં 'ઈલેક્ટ્રોન'નું રાજ ચાલે છે ઈલેક્ટ્રોન ન હોત તો આ જગત ન હોત
- મેક્સવેલના સમીકરણનો આરમાં કંડારેલી ચિરંજીવ કવિતા સમાન છે જેને લોસ્ટઝે સુસ્પષ્ટ કર્યા
- આધુનિક અને પરંપરાગત ભૌતિક વિજ્ઞાાનના સેતુ એવા

૨૦૧૨નું વર્ષ એક રીતે કહીએ તો આ જગતમાં જેનું રાજ છે તે ઈલેક્ટ્રોનના ૧૨૦માં જન્મદિનનું વર્ષ છે. ઈલેક્ટ્રોન ન હોત તો આ જગત ન હોત.

આપણાંમાનાં ઘણા લોકો અજાણ છે કે આ બ્રહ્માંડ, તેમાંના તારાવિશ્વ, તારાઓ, ગ્રહો, અનેક ખગોળીય પિંડો આપણે સૂર્ય, પૃથ્વી, પૃથ્વી પરના અસંખ્ય નિર્જીવ અને સજીવ જીવો તે બધાજનું અસ્તીત્ત્વ એક અતિસુક્ષ્મકણ ઈલેક્ટ્રોનને આભારી છે. આજે જ્યારે હિગ્ઝબોઝોન વિશે સર્વત્ર ચર્ચા ચાલી રહી છે. ત્યારે એ ન ભૂલવું જોઈએ કે આ બ્રહ્માંડના પાયામાં ઈલેક્ટ્રોન છે. તે કેટલું સુક્ષ્મ છે તે ખબર છે? તે કણ છે કે તરંગ તે નિશ્ચિત કહી શકાય કે સ્થાનગત (લોકલાઈઝડ) છે કે વિસ્તૃત તે નિશ્ચિત કરી શકાય તેમ નથી કારણ કે તે બન્ને વિરોધીભાસી ગુણ ધરાવે છે. તે દ્વેત ગુણી કહી શકાય. તે પરંપરાગત ભૌતિક વિજ્ઞાાનને અનુસરે છે કે આધુનિક ભૌતિક વિજ્ઞાાન એટલે કે ક્વોન્ટમ ભૌતિકવિજ્ઞાાનને અનુસરે છે તે પણ કહેવું મુશ્કેલ છે કે પછી તે બન્નેનો સેતુ છે? તેના કણગણ મુજબ તેનું વિરામદ્રવ્યમાન (વજન) ૦.૦૦૦ ૦૦૦ ૦૦૦ ૦૦૦ ૦૦૦ ૦૦૦ ૦૦૦ ૦૦૦ ૦૦૦ ૦૦૦ ૦૯૧૧ કિલોગ્રામ છે. તેના પર નેગેટીવ વિદ્યુત છે. તેનું મૂલ્ય વિદ્યુતભારના પરંપરાગત એકમ કુલંબના સંદર્ભમાં ૦. ૦૦૦ ૦૦૦ ૦૦૦ ૦૦૦ ૦૦૦ ૦૦૦ ૦૧૬ કુલંબ છે તે વિદ્યુતભાર ધરાવતો હલકામાં હલકો કણ હોઈ તેને વિદ્યુતભારનાં એકમ ગણવામાં આવે છે.

ઈલેક્ટ્રોનના ૧૨૦માં જન્મદિનનું વર્ષ ૨૦૧૨માં શાયારે ગણવામાં આવે છે? ઈલેક્ટ્રોનના ખરેખર અસ્તીત્વની શોધ તો ૧૮૯૭માં જે. જે. થોમ્સ નામના ભૌતિકવિજ્ઞાાનીએ કરી હતી. કોઈ બાળકને જન્મ ક્યારે થયો કહેવાય? બાળક જ્યારે માતાના ગર્ભમાંથી બહાર આવે ત્યારે થયો કહેવાય કે માતા અને પિતાના કોઈ શુબગ સમાગમની ક્ષણે માતાના ઉદરમાં એક કોષ રૃપે તેનો આરંભ થયો હોય ત્યારે? ૧૮૮૨માં એટલે કે આજથી ૧૨૦ વર્ષ પહેલાં ડચ ભૌતિકવિજ્ઞાાની હેન્ડ્રિક એન્ટોમ લોરેન્ટ્ઝે ઈલેક્ટ્રોન થિયરી નામનું ગહન અને પ્રભાવશાળી સર્જન કર્યુ તેનો ઈલેક્ટ્રોન માત્ર પરિકલ્પિત પ્રાથમિક કણ જ નથી તે પ્રકૃતિની મહત્વાકાક્ષી થિયરીનો 'ખીલો' છે. તે ઈલેક્ટ્રોનનો વૈચારિક જન્મ હતો. ૧૮૯૭માં તેનો ભૌતિક જન્મ થયો. આમ તો ઈલેક્ટ્રોનનો ઉત્પત્તિ બ્રહ્માંડની ઉત્પત્તિ સાથે થયેલ છે. આમ તેનો સાચો જન્મ તો ૧૩.૭ અબજ વર્ષ પહેલાં થયો છે.

પરંતુ એક વાત નિશ્ચિત છે કે આ જગત ઈલેક્ટ્રોન થકી છે. પરમાણુઓ, અણુઓ જે રાસાયણિક સંયોજનો છે અને એકથી વધારે પરમાણુના બંધથી રચાયા છે એટલે કે જોડાઈને રચાયા છે. તેને અંગેજીમાં 'બોન્ડિંગ' કહે છે. અણુઓ એકથી વધારે પરમાણુના બંથથી રચાયા છે. ખાંડ, મીઠું, પાણી, ચરબી, પ્રોટીન, કાર્બોહાઈડ્રેટ વગેરે વગેરે અનેક અને અગણિત સંયોજનોના અણુઓ એકથી વધારે પરમાણુઓના બંધથી રચાયા છે. દાખલા તરીકે હાઈડ્રોજનના બે પરમાણુઓ અને ઓક્સિજનના એક પરમાણુ વચ્ચે બંધ રચાતા પાણીનું અણુ મળે છે. પરંતુ કાર્બનના ૧૨ પરમાણુ, હાઈડ્રોજનના ૨૨ પરમાણુ અને ઓક્સિજનના ૧૧ પરમાણુ વચ્ચે બંધ રચાતા ખાંડનું એક અણુ બને છે. આ અજબ ગજબના અણુઓ રચાય છે. પરમાણુઓ વચ્ચે આ રીતે જે બંધ રચાય છે તે ઈલેક્ટ્રોનને કારણે છે. હવે વિચારો ઈલેક્ટ્રોન ન હોત તો ખાંડ કેવી રીતે બનેત? આપણી આસપાસ જે અસંખ્યા જાત જાતના પદાર્થો છે તે અણુઓના જોડાણથી રચાયા છે. આ જોડાણ બળ એટલે કે આણિતક બળ પણ ઈલેક્ટ્રોનને જ આભારી છે. પાણીના કે પ્રવાહીના બુંદોથી રચના પણ ઈલેક્ટ્રોનને જ કારણે છે. માટીમાંથી ઈંટો બને અને ઈંટોમાંથી ઈમારતો બને તે બધી રચનામાં પાયામાં ઈલેક્ટ્રોન છે. ગ્રહો, તારાઓ, તારાવિશ્વો તે તમામનું અસ્તિત્વ ઈલેક્ટ્રોને આભારી છે.

આ જગતની પ્રકાશ વિના કલ્પના થઈ શકે? પ્રકાશનું અસ્તીત્વ ઈલેક્ટ્રોનને આભારી છે. આપણા શરીરમાં થતી તમામ જૈવિક અને રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ ઈલેક્ટ્રોન વિના શક્ય નથી.

આજે દુનિયાને વિદ્યુત ઊર્જા વિના ચાલે તેમ નથી. તે વિદ્યુત ઊર્જા પણ ઈલેક્ટ્રોનના કારણે છે. આપણે એમ કહી શકીએ કે ઈલેક્ટ્રોન જ વિદ્યુત છે. આધુનિક જીવન તો વિદ્યુત ઊર્જાના ઉપયોગ વિના શક્ય નથી. ઈલેક્ટ્રોન વિના વિદ્યુત ઊર્જ શક્ય નથી. ગતિમાય ઈલેક્ટ્રોન જ વિદ્યુત પ્રવાહ એટલે 'ઈલેક્ટ્રીક કરન્ટ' છે. ટેલીવીઝન, રેડિયો, મોબાઈલ ફોન જેવા દૂરસંચારના સાધનો ઈલેક્ટ્રોન વિના શક્ય નથી. તેમના દ્વારા સંદેશા વ્યવહારની આપ લે, રેડિયો તરંગો અને માઈક્રોવવે જેવા વિદ્યુત ચુંબકીય તરંગો દ્વારા થાય છે. આ વિદ્યુત ચુંબકીય તરંગો ઈલેક્ટ્રોનને આભારી છે. કેન્સરની રેડિયોથેરાપીમાં વપરાતાં ગેમા કિરણો, શરીરની ભીતરની તસ્વીર લેવા વપરાતાં ક્ષ-કિરણો, અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણો, અધોરકત કિરણો (ઈન્ફ્રારેડ કિરણો જે ગરમીના કિરણો છે) તે બધા પણ વિદ્યુત ચુંબકીય તરંગો છે. વિદ્યુત ચુંબકીય તરંગો ઈલેક્ટ્રોનને આભારી છે. દોલત કરતાં ઈલેક્ટ્રોનના પરસ્પરલંબ ઉત્પન્ન થતા વિદ્યુત ક્ષેત્ર અને ચુંબકીય ક્ષેત્રના તરંગ સ્વરૃપે થતા પ્રસારણને વિદ્યુત ચુંબકીય તરંગો કહે છે. વિદ્યુત ચુંબકીય તરંગોનો આખા બ્રહ્માંડને ભરે છે. તારાઓમાંથી પણ વિવિધ વિદ્યુત ચુંબકીય તરંગો આવે છે. સૂર્યમાંથી માત્ર પ્રકાશ જ આવે તેવું નથી પરંતુ દરેક પ્રકારના વિદ્યુત ચુંબકીય તરંગો આવે છે. અહીં બેઠાં બેઠાં સૂર્યમાં ક્યા દ્રવ્યો રહેલા છે, તારાઓનું તાપમાન કેટલું છે વગેરે વગેરે અનેક ખગોળીય જાણકારી ઈલેક્ટ્રોન થકી આપણને મળે છે.

અત્યંત દળદાર તારાનું ઈંઘણ વપરાય જતાં તે 'બ્લેકહોલ'માં પરિણમે છે. બ્લેકહોલ જોઈ શકાય નહીં. કારણ કે તે પ્રકાશને પોતાની સપાટી પરથી છટકવા નથી દેતો. પરંતુ તે તેના પ્રચંડ ગુરૃત્વાકર્ષણથી નજીકના કોઈ તારાના દ્રવ્યને પોતાનામાં ખેંચે છે. આ દ્રવ્ય ઈલેક્ટ્રોન અને ધન આયનો (ઈલેક્ટ્રોન નેગેટીવ વિદ્યુત ધરાવે છે. જ્યારે ધન આયનો પોઝીટીવ વિદ્યુત ધરાવતા કણો છે.) રૃપે પ્રવેગિત વેગથી ખેચાય છે. પરિણામે ક્ષ-કિરણો ઉત્પન્ન થાય છે. તે ક્ષ-કિરણો ખાસ ઉપગ્રહ દ્વારા ઝીલીને બ્લેકહોલનું અસ્તિત્વ જાણી શકાય છે.

ઘણા વર્ષો સુધી ચુંબકત્વ અને વિદ્યુત બે અલગ અલગ શાખાઓ ગણાતી હતી. પરંતુ હવે પ્રસ્થાપિત થઈ ચૂક્યું છે કે ચુંબકત્વ કોઈ સ્વતંત્ર શાખા નથી. પરંતુ તે વિદ્યુત શાખાનો ભાગ છે. ગતિ કરતા ઈલેક્ટ્રોન ચુંબકત્વ ઉત્પતિ કરે છે. વર્તુળાકાર ગતિ કરતાં ઈલેક્ટ્રોનની એક બાજુ ચુંબક ઉત્તરધુ્રવ અને બીજીબાજુ દક્ષિણ ઉત્પન્ન થાય છે. પરમાણુમાં ઈલેક્ટ્રોન વર્તુળાકાર ગતિ કરતાં હોય છે. તેમ તે દરેક સુક્ષ્મ ચુંબકત્વ ધરાવે છે. તે બધાની સપાસ અસર પરમાણુનું ચુંબત્વ આપે છે. વળી અણુઓ પરમાણુઓના બનેલા છે. તેથી પરમાણુઓના ચુંબકત્વની સપાસ અસર અણુઓનો ચુંબકત્વ આપે છે. ચુંબકીય પદાર્થ અણુઓનો બનેલો હોય છે. તેના બધા અણુઓના ચુંબકત્વની સપાસ અસર તે ચુંબકીય પદાર્થનું ચુંબકત્વ ચુંબકીય પદાર્થના અણુ ચુંબકો સંરેષણમાં ગોઠવાયેલા હોય તો તે પદાર્થ ચુંબક તરીકે વર્તે છે. તેનાં એક છેેેડે ઉત્તરધુ્રવ અને બીજા છેડે દક્ષિણ ધુ્રવ ઉત્પન્ન થાય છે. આમ ચુંબકત્વના પાયામાં ઈલેક્ટ્રોન છે

આજકાલ હિગ્ઝ બોઝોનની ચર્ચા ચાલે છે. તેનું હિગ્ઝ ક્ષેત્ર વજન ધરાવતાં પ્રાથમિક કમોના વજન માટે જવાબદાર છે. હિગઝ ક્ષેત્ર સર્વવ્યાપી છે. તેનું ઈશ્વરથી જેમ અસ્તીત્ત્વ પરખાતું નથી. તેથી તેને 'ગોડ પાર્ટિકલ' કહેવામાં આવે છે. આ જગતના તમામ પદાર્થોના વજનનું તે કારણ છે. આ હિગ્ઝ બોઝોનનો જન્મ ૧૯૬૪માં થયો. તે વૈચારિક જન્મ હતો. તે વખતે ઇંગ્લેન્ડના ભૌતિક વિજ્ઞાાની પીટર હિગ્ઝે તેની પરિકલ્પના કરી હતી. પરંતુ તાજેતરમાં ૪થી જુલાઈ, ૨૦૧૨ના રોજ હિગ્ઝ બોઝોન ના સુસંગત કણની શોધ જાહેર થતાં તેને લગભગ હિગ્ઝ બોઝોન ગણી લેતા જગત આખામાં ખળભળાટ મચી ગયો.

જેવી રીતે હિગ્ઝ બોઝોનના કારણે પ્રાથમિક કણો અને પરિણામે પ્રાથમિક કણોના બનેલા બધા જ પદાર્થોને દ્રવ્યનો ગુણ મળે છે તેવી રીતે ઈલેક્ટ્રોન પણ પ્રાથમિક કણ છે. તે વિદ્યુતનો એકમ છે. તેના કારણે પદાર્થોને વિદ્યુત ગુણ મળે છે.

પદાર્થો પરમાણુઓના બનેલા છે. બોહ્રના વાદ પ્રમાણે પરમાણુની નાભિ (ન્યૂક્લિયસ) પોઝીટીવ વિદ્યુત ધરાવે છે. તેની ફરતે સૌરમંડળના ગ્રહોની જેમ ઈલેક્ટ્રોન પરિભ્રમણ કરી રહ્યા છે. ઈલેક્ટ્રોન નેગેટીવ વિદ્યુત ધરાવે છે અને નાભિ પોઝીટીવ વિદ્યુત ધરાવે છે. બન્નેના કુલ વિદ્યુત પ્રવાહનું મૂલ્ય સરખું હોઈ સરવાળે પરમાણુની વિદ્યુત શૂન્ય થાય છે અને તે તટસ્થ ગણાય છે.

હવે પરમાણુની નાભિ પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન નામના કમોની બનેલી છે. તેમાં પ્રોટોન પોઝીટીવ વિદ્યુત ધરાવે છે જ્યારે ન્યુટ્રોન તટસ્થ હોય છે. એક પ્રોટોનની પોઝીટીવ વિદ્યુત જેટલી જ નેગેટીવ વિદ્યુત ઈલેક્ટ્રોન ધરાવે છે. આપણને પ્રશ્ન થાય કે ઈલેક્ટ્રોન વિદ્યુતનો એકમ હોય તો પ્રોટોન શું છે? અત્રે યાદ રાખો કે પ્રોટોન પ્રાથમિક કણ નથી. તે 'ક્વાર્ક' નામના ત્રણ કણોનો બનેલો છે. તે ત્રણ પૈકી બે ક્વાર્ક 'અપ' ક્વાર્ક કહેવાય છે અને એક 'ડાઉન' ક્વાર્ક છે. અલબત્ત 'ક્વાર્ક' કુલ છ પ્રકારન છે. તે દરેક વિદ્યુત ધરાવે છે. જે ત્રણ ક્વાર્ક કણોનો પ્રોટોન બનેલો છે તેની વિદ્યુતનો સરવાળો પોઝીટીવ એક (+૧) થાય છે જ્યારે જે ત્રણ ક્વાર્ક કણોનો ન્યુટ્રોન બનેલો છે તેની વિદ્યુતનો કુલ સરવાળો 'શૂન્ય' થાય છે. ક્વાર્ક કણો અપૂર્ણાંકમાં વિદ્યુતભાર ધરાવે છે. ક્વાર્ક કણ પરના વિદ્યુત પ્રવાહનું કારણ જાણી શકાયેલ નથી. અત્રે તો આપણે પ્રોટોન પરના વિદ્યુત ભારનું કારણ જાણવું હતું. પ્રોટોનની જેમ ઈલેક્ટ્રોન કણોનો બનેલો નથી. તે અવિભાજ્ય પ્રાથમિક કણ છે. વિદ્યુત તટસ્થ પરમાણુની નાભિમાં જેટલા પ્રોટોન હોય તેટલા જ ઈલેક્ટ્રોન તેની ફરતે વિવિધ નિયત કક્ષામાં પરિભ્રમણ કરતાં હોય છે. તેની છેલ્લી કક્ષામાં એક ઈલેક્ટ્રોન ઉમેરાય તો તે પરમાણુ તટસ્થ રહેતો નથી. પણ 'નેગેટીવ આયન' બને છે અને જો ઈલેક્ટ્રોન દૂર થાય તો તે 'પોઝીટીવ આયન' બને છે. આ કોઈ પદાર્થના પરમાણુઓમાં ઈલેક્ટ્રોન વધારે હોય તો તે પદાર્થ નેગેટીવ વિદ્યુત ધરાવે છે તેમ કહી શકાય. જો ઈલેક્ટ્રોનની ઘટ હોય તો તે પદાર્થ પોઝીટીવ વિદ્યુત ધરાવે છે તેમ કહેવાય. કાચના સળિયાને રેશમના કપડાથી ઘસતાં કાચના સળિયામાંથી ઈલેક્ટ્રોન રેશમમાં જાય છે તેમ તે કાચનો સળિયો ધન વિદ્યુત અને રેશમ ઋણ વિદ્યુત ધરાવે છે. ઈલેક્ટ્રોનો પ્રવાહ વિદ્યુત પ્રવાહ રચે છે. ગતિમાન ઈલેક્ટ્રોન એટલે વિદ્યુત પ્રવાહ તેની આસપાસ ચુંબકીય ક્ષેત્ર રચે છે.

આપણે અગાઉ જોયું કે એકથી વધારે પરમાણુઓ એકબીજા સાથે બંધાઈને એટલે કે બંધ (બોન્ડ) રચીને અણુ રચે છે. તે રાસાયણિક સંયોજન છે. પરમાણુની છેલ્લી કક્ષામાં રહેલા ઈલેક્ટ્રોન બંધ રચે છે. તેમ છતાં પરમાણુથી જુદા જ ગુણધર્મવાળો પદાર્થ મળે છે. આ અણુઓ આણ્વિક વળથી જોડાઈ પદાર્થ રચે છે. આ આણ્વિક બળ પણ ઈલેક્ટ્રોનને આભારી છે. પદાર્થ ધન હોઈ શકે, પ્રવાહી હોઈ શકે કે વાયુ હોઈ શકે.

જ્યારે કોઈ ક્રિકેટર બેટ વતી દડાને ફટકારતો જુઓ છો ત્યારે તેમને ખબર નથી કે દડાના અણુઓના ઉપરના ભાગના ઈલેક્ટ્રોન જેને વેલેન્સ ઈલેક્ટ્રોન કહે છે તે બેટની સપાટી પરના અણુઓના વેલેન્સ ઈલેક્ટ્રોન એકબીજાથી એટલા નજીક આવી જાય છે કે ઈલેક્ટ્રોનના ઈલેક્ટ્રોન વચ્ચેના અપાકર્ષણથી દડો દૂર ધકેલાય છે.

બીજી એક મહત્ત્વની વાત એ છે કે આધુનિક ભૌતિક વિજ્ઞાાન અને પરંપરાગત ભૌતિક વિજ્ઞાાનનો ઈલેક્ટ્રોન એક સેતુ છે. ૧૮૯૨માં ડચ ભૌતિક વિજ્ઞાાની હેન્ડ્રિક એન્ટોન લોરેન્ટ્ઝનું ઈલેક્ટ્રોન થિયરી નામનું ગહન અને પ્રભાવશાળી સર્જન થયું. તેનો ઈલેક્ટ્રોન માત્ર પરિકલ્પિત પ્રાથમિક કણ જ નથી. તે કુદરતી મહત્વાકાંક્ષી યોજનાનો 'ખીલો' છે. આજે ભૌતિક વિજ્ઞાાનીઓ એવી માન્યતાથી ટેવાઈ ગયા છે કે કુદરતનું વર્ણન સરળ અને સુંદર સમીકરણોથી થઈ શકે છે. તેમ છતાં લોરેન્ટઝ પહેલાં તે રહસ્યમય ગણાતું હતું.

મોટાભાગના ભૌતિક વિજ્ઞાાનીઓ માટે ૧૯મી સદીના ભૌતિક વિજ્ઞાાનની યાદગાર ટોચની સિદ્ધિ વિદ્યુત અને ચુંબકીય ક્ષેત્રોની થિયરી છે. જેનું શિરમોર ૧૮૬૪ની જેમ્સ ક્લર્ક મેક્સવેલીનું વિદ્યુત અને ચુંબકીય ક્ષેત્રોનું સંશ્લેષણ છે. તે મેક્સવેલના સમીકરણો રૃપે વિખ્યાત છે. અલબત્ત, મેક્સવેલનું પોતાના સમીકરણોનું વિવરણ તો ખીચડા જેવું હતું. તેના લખાણોમાં મેક્સવેલના સમીકરણો રૃપે વિદ્યાર્થીઓ આજે ભણે છે તેવી સ્વચ્છ, સુસંબદ્ધ, સુવ્યવસ્થિત સંરચના માલૂમ નહી પડે. અત્યંત નમ્ર એવા તે માણસ માનતા ન હતા કે તેમણે આરસમાં કંડારી શકાય તેવી ચિરંજીવ કવિતા લખી છે. તેણે તો જે કંઈ આપણે વિદ્યુત અને ચુંબકત્વ વિશે જાણતા હતા તેનો સારાંશ ગાણિતિક રૃપમાં રજુ કર્યો હતો તે માનતા હતા.

ડચ ભૌતિક વિજ્ઞાાની એચ.એ. લોરેન્ટઝે મેક્સવેલના સમીકરણોમાં રહેલ સંદેશને શુધ્ધ અને સ્પષ્ટ કર્યો. તેણે જાણે કે ઘોંઘાટ વચ્ચેથી સંદેશને અલગ તારવ્યો. સંદેશ એટલે વિદ્યુત અને ચુંબકીય ક્ષેત્રો, વિદ્યુત ભાર અને તેની ગતિનો પ્રતિભાવ નિશ્ચિત કરતાં મેક્સવેલના ચાર સમીકરણો, વધારામાં સમીકરણ જે તે ક્ષેત્રોમાં વિદ્યુતભાર પર લાગતું બળ નક્કી કરે છે.

હવે આપણી પાસે નિશ્ચિત સમીકરણો છે કે જે નિશ્ચિત વજન (દ્રવ્યમાન) અને વિદ્યુતભારિત સુક્ષ્મ કણની વર્તણુક માટે છે. સવાલ એ ઉભો થયો કે કોઈ નવા પાયા પર દ્રવ્યના વર્ણનને ફરી બાંધવા માટે તે સમીકરણોનો ઉપયોગ થઈ શકે છે. તે કામનો પ્રારંભ વિદ્યુતભારના 'પરમાણુ'થી કરી શકે? વિદ્યુતભારનો 'પરમાણુ' ઈલેક્ટ્રોન કહી શકાય.

આ લોરેન્ટઝ ઈલેક્ટ્રોન થીયરીનું કામ હતું. લોરેન્ટઝના ૧૮૯૨ના સંશોધનપત્રથી ઈલેક્ટ્રોન થીયરી દ્વારા દ્રવ્યના એક ગુણ અને પછી બીજા ગુણ એમ એક પછી એક ઉકેલાવા માંડયા. વિદ્યુત વાહકતા અને ઉષ્માવાહકતા, પ્રકાશના પરાવર્તન અને વક્રીભવન અને બીજા અનેક ગુણો ઈલેક્ટ્રોન થીયરીની મદદથી સમજાવવા લાગ્યા. ઈલેક્ટ્રોનિક્સ અને દ્રવ્ય વિજ્ઞાાન (મટીરીયલ્સ સાયંસ)નો પાયો નંખાયો. લોરેટન્ઝે વિદ્યુત ગતિવાદની સમજૂતી આપી. ઈલેક્ટ્રોન થીયરીના આધાર એવા વિદ્યુત ભારમાં 'પરમાણુ' એવા ઈલેક્ટ્રોનનું અસ્તીત્ત્વ ૧૮૯૭માં જોસેફ જોહ્ન થોમ્સને પ્રાયોગિક રીતે શોધી કાઢ્યું. અત્યાર સુધી આપણે જોયું તે પરંપરાગત ભૌતિક વિજ્ઞાાન છે.

આધુનિક ભૌતિક વિજ્ઞાાનનો એક આધાર આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈનનો સાપેક્ષ વાદ છે. ઐતિહાસિક દ્રષ્ટિએ વિશિષ્ટ સાપેક્ષવાદના મૂળ વિદ્યુત ચુંબકત્વમાં છે. લોરેન્ટઝ આઈન્સ્ટાઈનના વિશિષ્ટ સાપેક્ષવાદનાં સૂત્રણ સુધી પહોંચી ગયા હતા. તેથી આઈન્સ્ટાઈનના ૧૯૦૫ના વિખ્યાત સંશોધન પત્રને તેમણે 'સાપેક્ષવાદ' શિર્ષક આપ્યું નહતોું પરંતુ 'ગતિમાન પદાર્થના વિદ્યુત ગતિવાદ વિશે' એવું નામ આપ્યું હતું.

આધુનિક વિજ્ઞાાનનો બીજો આધાર 'ક્વૉન્ટમ મિકેનિકલ' છે. ફ્રાન્સના ભૌતિક વિજ્ઞાાની લૂઈ દ'બ્રોગ્લીએ સંશોધન કર્યું કે દ્રવ્ય અને ઊર્જા 'દ્વૈતગુણ' હોય છે. તેનો એક ગુણ 'કણ' કહેવાય છે અને બીજા ગુણ 'તરંગ' કહેવાય છે. આ પરસ્પર વિરોધાભાસી ગુણ છે. દાખલા તરીકે પ્રકાશ વિદ્યુત ચુંબકીય તરંગો છે અને તે 'ફોટોન' નામના 'કણો' પણ છે. તે રીતે ઈલેક્ટ્રોન પણ દ્વૈત ગુણ ધરાવે છે. ઈલેક્ટ્રોનનો તરંગગુણ ઈલેક્ટ્રોન તરંગના થતાં 'વિવર્તન'માં જોવા મળે છે. 'વિવર્તન' તરંગનું જ થાય છે. બીજી બાજુથી ઈલેક્ટ્રોન કણ ગુણ ધરાવે છે. આ દ્વૈતગુણ ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સના વિખ્યાત સમીકરણોમાંથી તરી આવે છે. આ ઈલેક્ટ્રોન આધુનિક ભૌતિક વિજ્ઞાાન અને પરંપરાગત ભૌતિક વિજ્ઞાાનનો સેતુ છે.

સ્ટાન્ડર્ડ મોડેલ પ્રમાણે આ બ્રહ્માંડ ૧૨ પ્રાથમિક કણોની સંરચના છે. તે પૈકી એક ઈલેક્ટ્રોન છે.

- ડો. વિહારી છાયા