ह्यू डेविड पोलित्ज़र: वह स्नातक छात्र जिसने 'स्ट्रांग फोर्स' को फिर से लिखा

1973 में, हार्वर्ड के एक स्नातक छात्र ने, जो अभी फैकल्टी की नौकरी से वर्षों दूर था, यह पता लगाया कि क्वार्क — वे कण जो प्रोटॉन और न्यूट्रॉन बनाते हैं — भौतिकविदों की अपेक्षा के विपरीत व्यवहार करते हैं: वे जितने करीब होते हैं, उनके बीच का बल उतना ही कमजोर होता जाता है। यह इतना अजीब परिणाम था कि पोलित्ज़र को शुरू में डर लगा कि उन्होंने कोई गलती की है। ऐसा नहीं था, और यह खोज, जिसे प्रिंसटन में डेविड ग्रॉस (David Gross) और फ्रैंक विल्ज़ेक (Frank Wilczek) ने उसी समय स्वतंत्र रूप से किया था, तीन दशक बाद तीनों पुरुषों को नोबेल पुरस्कार दिलाएगी।

ब्रोंक्स में एक शरणार्थी परिवार का बेटा

ह्यू डेविड पोलित्ज़र का जन्म 31 अगस्त 1949 को न्यूयॉर्क शहर में हुआ था, एक ऐसे परिवार में जिसका अपना विस्थापन का इतिहास था: उनके माता-पिता 1939 में नाजी कब्जे से पहले चेकोस्लोवाकिया से इंग्लैंड भाग गए थे, और द्वितीय विश्व युद्ध के बाद संयुक्त राज्य अमेरिका चले गए थे। उन्होंने ब्रोंक्स हाई स्कूल ऑफ साइंस (Bronx High School of Science) में पढ़ाई की, जो प्रसिद्ध पब्लिक स्कूल है जिसने अमेरिकी नोबेल पुरस्कार विजेताओं का एक बड़ा हिस्सा तैयार किया है, और 1966 में स्नातक किया। उन्होंने 1969 में भौतिकी में स्नातक की डिग्री पूरी करने के लिए मिशिगन विश्वविद्यालय में पढ़ाई जारी रखी, और फिर स्नातक अध्ययन के लिए हार्वर्ड चले गए, जहाँ उन्होंने सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी सिडनी कोलमैन (Sidney Coleman) के अधीन काम किया और 1974 में अपनी पीएचडी पूरी की।

वह गणना जिसने क्वार्क कन्फाइनमेंट की व्याख्या की

पोलित्ज़र का निर्णायक योगदान उनकी डॉक्टरेट पूरी होने से पहले ही आ गया था। 1973 में, अभी भी एक स्नातक छात्र के रूप में, उन्होंने गणना की कि 'स्ट्रांग न्यूक्लियर फोर्स' — वह बल जो प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के अंदर क्वार्क को एक साथ बांधता है — का क्या होता है जब क्वार्क के बीच की दूरी कम हो जाती है। विद्युत चुंबकत्व और गुरुत्वाकर्षण जैसे बलों से प्राप्त पारंपरिक अंतर्ज्ञान ने सुझाव दिया कि बातचीत को करीब से मजबूत होना चाहिए। पोलित्ज़र ने इसके विपरीत पाया: जैसे-जैसे क्वार्क एक-दूसरे के करीब आते हैं, स्ट्रांग फोर्स वास्तव में कमजोर हो जाती है, एक गुण जिसे 'एसीम्प्टोटिक फ्रीडम' (Asymptotic Freedom) कहा जाने लगा। उसी समय और पूरी तरह से स्वतंत्र रूप से, प्रिंसटन में डेविड ग्रॉस और उनके स्नातक छात्र फ्रैंक विल्ज़ेक इसी निष्कर्ष पर पहुंचे। पोलित्ज़र द्वारा प्रकाशित पेपर, ग्रॉस-विल्ज़ेक के काम के साथ, 1973 में 'फिजिकल रिव्यू लेटर्स' (Physical Review Letters) में दिखाई दिया और कण भौतिकी में एक वास्तविक विरोधाभास को हल किया: इसने समझाया कि कैसे स्ट्रांग फोर्स प्रोटॉन जैसे कणों के अंदर क्वार्क को स्थायी रूप से बांध सकती है, और फिर भी उन उच्च-ऊर्जा टक्कर प्रयोगों में ऐसे व्यवहार कर सकती है जैसे कि वह मौजूद ही न हो — क्योंकि उन टक्करों द्वारा जांच की गई अत्यधिक कम दूरी पर, बल ढीला हो जाता है। यह खोज क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स (Quantum Chromodynamics) का एक मूलभूत स्तंभ बन गई, वह सिद्धांत जो स्ट्रांग इंटरैक्शन का वर्णन करता है।

जूनियर फेलो से कल्टेक प्रोफेसर तक

अपनी पीएचडी पूरी करने के बाद, पोलित्ज़र ने 1974 से 1977 तक हार्वर्ड सोसाइटी ऑफ फेलो (Harvard Society of Fellows) के जूनियर फेलो के रूप में तीन साल बिताए, जो एक अत्यधिक चयनात्मक पोस्टडॉक्टरल पद है जो युवा विद्वानों को शोध करने के लिए शिक्षण कर्तव्यों से मुक्ति देता है। फिर वे कैलिफोर्निया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (कल्टेक) चले गए, 1975 में विजिटिंग एसोसिएट प्रोफेसर के रूप में शामिल हुए, 1976 में कार्यकाल अर्जित किया, और 1979 तक पूर्ण प्रोफेसर बन गए। उन्होंने 1986 से 1988 तक कल्टेक के भौतिकी विभाग के कार्यकारी अधिकारी के रूप में कार्य किया और अंततः रिचर्ड चेस टोलमैन (Richard Chace Tolman) प्रोफेसर ऑफ थ्योरेटिकल फिजिक्स का खिताब संभाला। एसीम्प्टोटिक फ्रीडम से परे, पोलित्ज़र ने थॉमस एपेलक्विस्ट (Thomas Appelquist) के साथ 'चारमोनियम' (charmonium) से संबंधित सैद्धांतिक भविष्यवाणियों पर भी काम किया, जो एक चार्म क्वार्क और उसके एंटीक्वार्क की एक बंधी हुई अवस्था है, जिसने 1970 के दशक में क्वार्क भौतिकी के युवा क्षेत्र में और योगदान दिया।

एक नोबेल पुरस्कार, दशकों बाद

2004 का भौतिकी का नोबेल पुरस्कार संयुक्त रूप से पोलित्ज़र, डेविड ग्रॉस और फ्रैंक विल्ज़ेक को 'स्ट्रांग इंटरैक्शन के सिद्धांत में एसीम्प्टोटिक फ्रीडम की खोज के लिए' दिया गया था, जिसने उस काम को मान्यता दी जिसे तीनों ने 1973 में पूरा किया था, तीस साल से अधिक पहले — यह याद दिलाने के लिए कि नोबेल समिति कभी-कभी यह पुष्टि करने के लिए कितना इंतजार करती है कि एक सैद्धांतिक परिणाम दशकों की प्रयोगात्मक जांच के तहत कायम रहा है। पोलित्ज़र ने उसी काम के लिए पहले ही मान्यता प्राप्त कर ली थी, जिसमें 1986 में सैद्धांतिक कण भौतिकी के लिए सकुराई पुरस्कार (Sakurai Prize) और 2003 में यूरोपीय भौतिक समाज से उच्च-ऊर्जा कण भौतिकी पुरस्कार शामिल था, और बाद में उन्हें 2011 में अमेरिकन एकेडमी ऑफ आर्ट्स एंड साइंसेज के लिए चुना गया था।

एक भौतिक विज्ञानी जो लीक से हटकर है

कण भौतिकी के बाहर पोलित्ज़र की रुचियां एक सिद्धांतवादी के लिए असामान्य रूप से सार्वजनिक रही हैं। वे बैंजो बजाते हैं और उन्होंने स्ट्रिंग वाद्ययंत्रों की भौतिकी पर शोध किया है, अपने पेशेवर प्रशिक्षण को एक शौक पर लागू किया है। 1980 के दशक में उन्होंने 'प्रोफेसर पोलित्ज़र एंड द रो मेसॉन्स' (Professor Politzer and the Rho Mesons) नामक एक बैंड के लिए मुख्य गायक के रूप में कार्य किया, जो उप-परमाणु कण पर एक शब्द का खेल है। उन्होंने 1989 की हॉलीवुड फिल्म 'फैट मैन एंड लिटिल बॉय' (Fat Man and Little Boy) में भी एक अप्रत्याशित स्क्रीन उपस्थिति दर्ज की, जो मैनहट्टन प्रोजेक्ट के बारे में थी, जिसमें उन्होंने भौतिक विज्ञानी रॉबर्ट सर्बर (Robert Serber) की भूमिका निभाई थी — जिसने उन्हें, एक गणना के अनुसार, पांच का 'एर्डोस-बेकन नंबर' (Erdős–Bacon number) दिया, जो एक मजाकिया माप है जो शैक्षणिक सहयोग की दूरी को फिल्म-अभिनय सहयोग की दूरी के साथ जोड़ता है।

ह्यू को जीनियस क्यों कहा जाता है

पोलित्ज़र का जीनियस मामला एक एकल, तीखे रूप से प्रति-सहज गणना पर टिका है जो तब किया गया था जब वे अभी भी एक छात्र थे, जो सीधे उस भौतिक अंतर्ज्ञान के खिलाफ गया जिसे प्रकृति के हर दूसरे बल ने भौतिकविदों को उम्मीद करने के लिए प्रशिक्षित किया था। यह पता लगाना कि एक बल कम दूरी पर मजबूत होने के बजाय कमजोर हो जाता है, इसके लिए क्वांटम फील्ड थ्योरी के अभी भी युवा गणित की तकनीकी कमान और एक ऐसे उत्तर पर भरोसा करने के लिए पर्याप्त मानसिक स्वतंत्रता की आवश्यकता थी जो पहली नज़र में गलत लग रहा था। कहानी में सबसे ईमानदार जटिलता यह है कि खोज केवल उनकी नहीं थी: डेविड ग्रॉस और फ्रैंक विल्ज़ेक स्वतंत्र रूप से और अनिवार्य रूप से एक ही समय में उसी निष्कर्ष पर पहुंचे, और नोबेल समिति का पुरस्कार को तीन तरह से विभाजित करने का निर्णय उस एक साथ होने को दर्शाता है न कि पोलित्ज़र के काम की किसी कमी को। इस तरह की लगभग एक साथ खोज भौतिकी में आम है जब कोई क्षेत्र किसी विचार के लिए तैयार होता है, और यह उपलब्धि को मिटाता नहीं है बल्कि इसे संदर्भ में रखता है: पोलित्ज़र की अंतर्दृष्टि व्यक्तिगत प्रतिभा की एक अलग चमक से अधिक एक निष्कर्ष की सबसे तेज प्रारंभिक अभिव्यक्ति थी जिसे क्वांटम क्रोमोडायनामिक्स का अंतर्निहित गणित, एक अर्थ में, किसी के ध्यान देने का इंतजार कर रहा था।

विरासत

एसीम्प्टोटिक फ्रीडम कण भौतिकी के मानक मॉडल के भार-वहन विचारों में से एक बना हुआ है, जो आधुनिक गणनाओं को रेखांकित करता है कि क्वार्क और ग्लून्स प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर जैसी सुविधाओं पर उच्च-ऊर्जा कण टक्करों के मलबे के अंदर कैसे व्यवहार करते हैं। पोलित्ज़र ने उस खोज के दशकों बाद कल्टेक में अपना करियर जारी रखा जिसने उनका नाम बनाया, सैद्धांतिक भौतिकी में काम का एक निकाय छोड़ दिया जो बाहर के असामान्य रूप से उदार गतिविधियों के सेट से मेल खाता है, बैंजो ध्वनिकी से लेकर मैनहट्टन प्रोजेक्ट के हॉलीवुड नाटकों में से एक में सहायक भूमिका तक।