एकीकृत सिद्धान्तः भौतिक विज्ञानमा नयाँ क्रान्ति

रमेश सुनुवार

आइन्स्टाइनको खोजमा प्रमुख कठिनाइ के थियो भने त्यो अत्यन्तै सीमित थियो । उनले आफ्नो खोज आरम्भ गर्दा दुई क्षेत्रहरु मत्र ज्ञात थिए– गुरुत्व क्षेत्र र विद्युतचुम्बकीय क्षेत्र । त्यसैगरी त्यसबेला दुई कणहरु मात्र पत्ता लागेका थिए – इलेक्ट्रोन र प्रोटोन ।

…….

विज्ञानको अन्तिम लक्ष्य सम्पूर्ण विश्वको एकता हो । यो लक्ष्य प्राप्त गर्नको लागि विज्ञान निरन्तर अगाडि बढिरहेको छ । विज्ञानको इतिहासमा विभिन्नताहरुलाई एकतामा ल्याउने प्रयत्नहरु समय–समयमा भएका छन् । यी प्रयत्नहरुमध्ये अल्बर्ट आइन्स्टाइनको एकीकृत क्षेत्र–सिद्धान्तलाई सर्वाधिक महत्वपूर्ण मानिएको छ । कारण यसले नै विश्वको एकताको लागि मार्ग प्रशस्त गरेको थियो ।

सम्पूर्ण विश्वका विविधताहरुलाई एकतामा ल्याउने वैज्ञानिक प्रयत्नलाई एकीकृत सिद्धान्त नामकरण गरिएको छ । एकीकृत सिद्धान्तको एउटा अर्थ प्रकृतिका चार प्रमुख बलहरु (गुरुत्व बल, विद्युतचुम्बकीय बल, प्रबल र दुर्वल) लाई एकीकरण गर्नु हो । यसको अर्को अर्थ वर्तमान विज्ञानका दुई प्रमुख सिद्धान्तहरु (सापेक्षताको सिद्धान्त र क्वाण्टम सिद्धान्त) लाई एकीकरण गर्नु हो । यी दुवै कार्यहरुबाट सम्पूर्ण विश्वको एकताको लक्ष्य प्राप्त हुन्छ । त्यसकारण यही प्रयत्न गरियो ।

एकीकृत सिद्धान्तको विकास चार चरणमा भएको छ । तिनीहरु हुन्– (१) एकीकृत क्षेत्र–सिद्धान्त, (२) बृहत एकीकृत सिद्धान्त, (३) तार–सिद्धान्त, र (४) मातृ–सिद्धान्त (M- theory) ।

१) एकीकृत क्षेत्र–सिद्धान्त (Unified Field Theory)

7649444800_c27d350288_b.jpg

आफ्नो जीवनको अन्तिम समयमा अल्बर्ट आइन्स्टाइनको लक्ष्य एकीकृत क्षेत्र सिद्धान्तलाई सूत्रबद्ध गर्नु थियो । सामान्य सापेक्षताको सिद्धान्त सफल भएपछि त्यलाई प्रकृतिका अन्य क्षेत्रहरु तथा विशेषताहरुमा विस्तार गर्ने प्रयत्न गर्ने कुरा स्वाभाविक थियो । सामान्य सापेक्षताको सिद्धान्तले गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रको व्याख्या र यो ब्रह्माण्डको ज्यामितीय स्वरुपको वर्णन गर्दछ ।

तर एउटा अर्को क्षेत्र पनि छ, जसले भिन्न स्तरमा काम गर्दछ । त्यो हो– विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र । विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रले आवेशयुक्त कणहरु र तिनीहरुको अन्तक्र्रियालाई नियमन÷शासन गर्दछ । प्रसिद्ध स्कटिश वैज्ञानिक तथा गणितज्ञ जेम्स क्लर्क म्याक्सवेलको सिद्धान्तले यो क्षेत्रको व्याख्या गरेको छ ।

आइन्स्टाइनले के विश्वास गरे भने उनको सापेक्षताको सामान्य सिद्धान्तले विद्युत–चुम्बकीय क्षेत्रलाई समेट्दछ ।

स्तवमा यी दुई क्षेत्रहरुको बीचमा धेरै समानताहरु छन् । दुवै क्षेत्रहरुको स्रोत पदार्थ हो, दुवैको दूरी असीमित छ र दुवैको बल दूरीको अनुपातमा घट्दछ ।यी समानताहरुको बावजुद यिनीहरुको बीचमा महत्वपपूर्ण भिन्नताहरु पनि छन् । विद्युतचुम्बकीय क्षेत्र गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रभन्दा १०३७ गुना प्रबल छ । यसबाहेक विद्युतचुम्बकीय क्षेत्रका दुई स्रोतहरु छन् – धनात्मक र ऋणात्मक स्रोत । परिणामस्वरुप यसमा आकर्षण र विकर्षण दुवै हुन्छन् । तर गुरुत्व क्षेत्र आकर्षण मात्र हुन्छ । यी क्षेत्रहरुको बीचमा अर्को रोचक भिन्नता के छ भने विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रलाई छेक्न सकिन्छ अथवा यसलाई रोक्न सकिन्छ । तर गुरुत्व क्षेत्रलाई कुनै कुराले रोक्न अथवा क्षेत्रलाई कुनै कुराले रोक्न अथवा छेक्न सक्दैन ।

वास्तवमा आइन्स्टाइनलाई यो सबै कुरा थाहा थियो तर पनि यसले उनलाई रोक्न सकेन । कुनै एउटा स्तरमा यी दुई क्षेत्रहरु सम्बन्धित छन् भन्ने कुरामा उनी विश्वस्त थिए ।
यद्यपि आइन्स्टाइन आफ्नो सिद्धान्तलाई कसरी विस्तार गर्न सकिन्छ भन्ने सम्बन्धमा सोचिरहेका थिए तर एकीकृत क्षेत्र सिद्धान्त प्रस्तुत गर्ने पहिलो व्यक्ति उनी थिएनन् । आइन्स्टाइनको सिद्धान्तलाई विद्युतचुम्बकीय क्षेत्र समाविष्ट हुने गरी समान्यीकरण गर्ने पहिलो व्यक्ति स्विजरल्याण्डका हर्मन वेल थिए । वेलले सामान्य सापेक्षताको सिद्धान्तबारे एउटा सरल पाठ्यपुस्तक लेखेका थिए । त्यो पुस्तक यति पूर्ण र आकर्षक थियो कि त्यसले वैज्ञानिकहरुलाई चकित पा¥यो र त्यसबाट आइन्स्टाइन पनि अत्यन्तै प्रभावित भए । त्यो पुस्तक प्रकाशन भएको केही समयपछि वेलले वक्र स्थानमा चल्दा लम्बाइ र दिशाको संरक्षण हुँदैन भन्ने अवधारणाद्वारा सामान्य सापेक्षताको सिद्धान्तलाई विस्तार गरे । उनले आफ्नो सिद्धान्त प्रसियाको विज्ञान प्रतिष्ठानमा प्रस्तुत गरिदिन आग्रह गरेर आइन्स्टाइनलाई पठाए ।

त्यो सिद्धान्तबाट आइन्स्टाइन प्रभावित भए, तर त्यसको विस्तृत अध्ययन गरेपछि उनले एउटा कमजोरी भेट्टाए । यदि दूरी बदलियो भने, समय पनि बदलिन्छ र यसको अर्थ के हुन्छ भने एउटा कणको इतिहासले त्यसका गुणहरुलाई प्रभावित गर्दछ । संक्षेपमा भन्दा यदि कणहरुले एउटै बिन्दुमा पुग्नको लागि अलग–अलग मार्गहरु लिन्छन् भने तिनीहरु अलग–अलग कम्पन आवृतिहरुमा अन्त्य हुन्छन् । यो कुरा आकृतिमा हुँदैन भन्ने सुनिश्चित थियो ।

आइन्स्टाइन अब झन् गुरुत्व क्षेत्र र विद्युतचुम्बकीय क्षेत्रलाई एकतामा ल्याउन सकिन्छ भन्ने कुरामा विश्वस्त भए । वेलको विचार गलत भए पनि त्यो मौलिक थियो । त्यसलाई पछि क्वाण्टम सिद्धान्तमा प्रयोग गरियो । आइन्स्टाइनलाई के विस्वास थियो भने अरु मौलिक दृष्टिकोणहरु पनि अवश्य छन् र तिनीहरुमध्ये एउटाले काम गर्छ ।

तर उनले आफ्नो सिद्धान्त सूत्रबद्ध गर्नुभन्दा पहिले अर्को एउटा सिद्धान्त आयो । त्यो सिद्धान्त ल्याउने व्यक्ति जर्मन गणितज्ञ थ्योडोर केलुजा थिए । उनले सामान्य सापेक्षताको सिद्धान्तलाई विस्तार गर्ने अर्को विधि ल्याए । केलुजाले सामान्य सापेक्षताका समीकरणहरुलाई चार–आयामको सट्टा पाँच–आयाममा बनाए । त्यसो गर्दा बनेका नयाँ समीकरणहरु म्याक्सवेलका विद्युतचुम्बकीय क्षेत्रका समीकरणहरुसँग समान थिए । त्यसबाट के देखियो भने गुरुत्व क्षेत्र र विद्युतचुम्बकीय क्षेत्र एकीकृत भए ।

केलुजाको विधिबाट आइन्स्टाइन आश्चर्यचकित भए र उनलाई एकपटक फेरि त्यो ठूलो छलाङ्ग हो भन्ने लाग्यो । तर उनले छिट्टै त्यो सिद्धान्तमा समस्याहरु छन् भन्ने कुरा पत्ता लगाए । सर्वप्रथम त त्यसले इलेक्ट्रोन र प्रोटोनका पिण्ड र आवेशको भविष्यवाणी गर्दैनथ्यो । त्यसैगरी अतिरिक्त आयामको अर्थको कुरा पनि थियो । हामीले हाम्रो विश्वमा चार आयामहरु मत्र देख्दछौं । अतिरिक्त आयामले (पाँचौं आयामले) भौतिक रुपमा केलाई प्रतिनिधित्व गर्दछ ?

तर पनि सन् १९२६ मा स्वेडेनका गणितज्ञ तथा वैज्ञानिक ओस्कार क्वलाइनले अतिरिक्त आयामको एउटा तार्किक व्याख्या प्रस्तुत गरे । उनले के बताए भने त्यो बेरिएको छ र यति सानो कि त्यसलाई देख्न सकिँदैन ।

अन्ततः सन् १९२५ मा आइन्स्टाइनले आफ्नो एउटा सिद्धान्तको निर्माण गरे, जुन पहिलेका अन्य सिद्धान्तको निर्माण गरे, जुन पहिलेका अन्य प्रयत्नहरुजस्तै मौलिक थियो । उनले आफैंलाई के प्रश्न गरे भने सामान्य सापेक्षताको सबभन्दा सरल र सबभन्दा स्वाभाविक विस्तार के हुन्छ । र छिट्टै एउटा विधि भेट्टाए, जुन नयाँ थियो ।

सामान्य सापेक्षताको सिद्धान्त एउटा सम्मितीय सिद्धान्त थियो । अर्को शब्दमा, त्यसका समीकरणहरु उही ढंगबाट सम्मितीय थिए, जसरी एउटा गोलाको बीचबाट एउटा रेखा खिचियो भने त्यसका दुई पक्षहरु समान हुन्छन् । आइन्स्टाइनले त्यो सिद्धान्तलदाई असम्मितीय भाग प्रदान गर्ने निर्णय गरे । जब उनले त्यसो गरे, उनले त्यसबाट आएका समीकरणहरु माक्सवेलका विद्युतचुम्बकीय क्षेत्रका समीकरणहरुसँग समान भएका पाए ।

त्यो परिणामबाट आइन्स्टाइन अन्तन्तै प्रसन्न र उत्साहित भए । उनलाई आफूले खोजेको कुरा भेट्टाए भन्ने लाग्यो । तर जब उनले त्यो सिद्धान्तलाई विस्तृत रुपमा जाँच गरे, तब उनले त्यसमा पनि समस्याहरु देखे । त्यसले इलेक्ट्रोन र प्रोटोनको पिण्ड र आवेशको पूर्वानुमान गर्दैनथ्यो । यसबाहेक त्यसले एउटा त्यस्तो कुराको भविष्यवाणी गर्दथ्यो, जसले उनलाई अलमलमा पा¥यो । त्यसले समान पिण्ड तर विपरित आवेश भएका बिम्ब–प्रतिबिम्ब कणहरुको भविष्यवाणी गर्दथ्यो । जसलाई अहिले हामी प्रतिकणहरु भन्दछौं ।

आइन्स्टाइनले आफ्नो जीवनको बाँकी समय एउटा एकीकृत क्षेत्र सिद्धान्तको खोज गरेर विताए । उनले एकपछि अर्को नयाँ सिद्धान्त पत्ता लगाउँथे र अब वास्तविक सिद्धान्त भेट्टाएँ भन्ने ठान्थे । त्यसपछि त्यसमा गल्ती भेट्टाउँथे र त्यसलाई खारेज गर्थे । अन्ततः त्यो प्रक्रिया उनको लागि दिक्क लाग्दो थियो । तर उनले त्यसलाई कहिल्यै परित्याग गरेनन् । आफ्नो जीवनको अन्तिम घडीसम्म पनि उनले खोजी कार्य जारी राखे । धेरै मानिसहरुले उनलाई इन्द्रेणीको पछि दौडिने बच्चाजस्तो ठाने । तर अन्त्यमा केही वैज्ञानिकहरुले उनी आफ्नो समयभन्दा धेरै लगाडि र बाटोमा हिड्न थाले ।

२.वृहत एकीकृत सिद्धान्त (Grand Unified Theory)

63646315.jpg

आइन्स्टाइनको खोजमा प्रमुख कठिनाइ के थियो भने त्यो अत्यन्तै सीमित थियो । उनले आफ्नो खोज आरम्भ गर्दा दुई क्षेत्रहरु मत्र ज्ञात थिए– गुरुत्व क्षेत्र र विद्युतचुम्बकीय क्षेत्र । त्यसैगरी त्यसबेला दुई कणहरु मात्र पत्ता लागेका थिए – इलेक्ट्रोन र प्रोटोन । तर त्यसपछि केही वर्षहरुमा थप क्षेत्रहरुको खोज भयो र सयौं नयाँ कणहरु भेटिए ।
यसबाहेक आइन्स्टाइनको अर्को समस्या पनि थियो । आफ्नो आरम्भिक सिद्धान्तहरुमा काम गर्दा, विशेषगरी विशेष सापेक्षताको सिद्धान्तमा काम गर्दा, आइन्स्टाइनको गणितप्रति थोरै आवहेलनाको भावना थियो । किनभने उनले त्यसलाई एउटा साधन मात्र ठान्थे । तर सामान्य सापेक्षताको गणितीय जटिलताबाट उनले गणितलाई साधन मात्र मान्न छोडेर त्यसभन्दा बढी मान्न थाले ।

पहिलेको कठिनाइ थाहा भएपछि आइन्स्टाइनको विधि किन सीमित भन्ने कुरा सजिलै जान्न सकिन्छ । सर्वप्रथम त उनले एकीकृत सिद्धान्तको खोज गरिरहेको बेला थप अन्य दुई क्षेत्रहरु पत्ता लागे– प्रबल बल र दुर्बल बल । प्रबल बलले परमाणु केन्द्रका कणहरुलाई बाँधेर राख्दछ र दुबै बल निश्चित प्रकारका नाभिकीय प्रक्रियाहरुमा महत्वपूर्ण हुन्छ । दोस्रो, नयाँ आविष्कृत उपपरमाणाविक कणहरुको संख्या सयौं पुग्यो । तिनीहरुको संख्या यति धेरै भयो कि वास्तवमा वैज्ञानिकहरुले तिनीहरु सबै आधारभूत कण हुन सक्दैनन् भन्ने कुरा महसूस गर्न थाले । तिनीहरुमध्ये अधिकांश अम्म आधारभूत कणरुबाट बनेका हुनसक्दन् ।

सबभन्दा भारी कणहरुलाई लेप्टोन भनिन्छ । हेड्रोनभित्र बारयोन र मेसोन उपवर्गहरु हुन्छन् । यिनीहरुको संख्या धेरै भएपछि वैज्ञानिकहरुले एउटा नयाँ दृष्टिकोण आवश्यक भएको कुरा महसूस गरे । सन् १९६० को दशकमा मुर्रे गेल–म्यान र जर्ज ज्वीगले छुट्टा–छुट्टै के बताए भने हेडो«न कणहरु अझ साना कणहरुबाट बनेका छन्, जसलाई गेल–म्यानले क्वार्क नामकरण गरे ।

शुरुमा क्वार्कहरु तीन प्रकारका थिए, जसलाई अप, डाउन र स्ट्रेन्ज भनिन्थ्यो । हेडा«ेन कणहरु तिनीहरुका विभिन्न संयोजनहरुबाट बनेका हुुन्छन् । उदाहरणको लागि प्रोटोन दुईबटा अप र एउटा डाउन क्वार्कबाट बनेको हुन्छ । पछि अन्य तीन प्रकारका क्वार्कहरु पनि भेटिए, जसलाई टप, बटम र चाम्र्ड भनियो ।

आइन्स्टाइनको गुरुत्व क्षेत्र र विद्युतचुम्बकीय क्षेत्रको सरल एकताले निश्चित रुपमा यी सबैलाई याख्या गर्न सक्दैनथ्यो । यसबाहेक, क्वाण्टम सिद्धान्तले कणहरु र विकरिणका अन्तक्र्रियाहरुमध्ये अधिकांशको व्याख्या ग¥यो ।

क्वाण्टम सिद्धान्तले यो काम कसरी ग¥यो भन्ने कुरा बुझ्नको लागि वर्नर हइजोनवर्गको अनिश्चितताको नियमलाई हेर्नु आवश्यक छ । त्यसले के बताउँछ भने निश्चित दुई चरहरुलाई समकालिक ढंगबाट उच्च विशुद्ध मापन गर्न सकिंदैन । उदाहरणको लागि, यदि कुनै एउटा कणको गतिलाई विशुद्ध रुपमा मापन गरियो भने त्यसको गति अनिश्चित हुन्छ । त्यसैगरी यदि त्यसको स्थानलाई विशुद्ध रुपमा मापन गरियो भने, त्यसको गति अनिश्चित बन्दछ । यो कुरा शक्ति र समयको सन्दर्भमा पनि लागु हुन्छ ।

यही अनिश्चितताको कारण कणहरुले छोटो अवधिको लागि शक्ति ऋण लिन सक्दछन् । त्यसको एकमात्र शर्त के हो भने तिनीहरुले ‘‘अनिश्चिततको अवस्था’’ लोप हुनुभन्दा पहिले नै त्यो ऋण तिर्नुपर्दछ । यसको अर्थ हो – एउटा कण र त्यसको प्रतिकण –उदाहरणको लागि इलेक्ट्रोन र पोजिटो«न) अल्प समयमा बन्न सक्दछन् । तिनीहरुलाई आभासीय कणहरु (virtual particles) भनिन्छ ।

शीघ्रतापूर्वक सृजना हुने कण र प्रतिकणले एक– अर्कोलाई निषेध गर्दछन् र यो प्रक्रियामा फोटोनहरु उत्सर्जित हुन्छन् । त्यसैकारण प्रत्येक कणलाई फोटोनहरुको ‘‘बादल’’ द्वारा घेरिउको मान्न सकिन्छ, दुई कणहरुको बीचमा केही फोटोनहरुको आदान–प्रदान हुन्छ । यदि दुवै कणहरु धनात्मक आवेशयुक्त छन् भने आदनलप्रदान भएका फोटोनहरुले तिनीहरुको बीचमा विकर्षण उत्पन्न गर्दछन् । तर यदि तिनीहरुमध्ये एउटा ऋणात्मक आवेशयुक्त छ र अर्को धनात्मक आवेशयुक्त छ भने ती फोटोनहरुले आकर्षण उत्पादन गर्दछन् ।
त्यसकारण क्वाण्टम सिद्धान्तको दृष्टिकोणबाट दुई कणहरुको बीचमा हुने विद्युतचक्बकीय बललाई फोटोनहरुको आदान–प्रदानको रुपमा हेरिन्छ । वैज्ञानिकहरुले यसलाई क्वान्टम इलेक्ट्रोन डाइनामिक्स (त्तभ्म्) मा विकास गरेका छन् ।

क्वाण्टम इलेक्ट्रोडाइनामिक्सको सफलताबाट उत्साहित भएर भौतिक शास्त्रीहरु शेल्डन ग्लाश्व, अब्दुस सलाम र स्टीफेन वाइनवर्गले त्यही विधि प्रबल र दुर्बल नाभिकीय अन्तक्र्रियाहरुमा प्रयोग गरे । प्रबल अन्तक्र्रियाको सन्दर्भमा ग्लुओन() नामका किणहरु क्वार्कहरुको बीचमा अदान–प्रदान हुन्छन् भन्ने मानियो । त्यो सिद्धान्तलाई क्वान्टम क्रोमोडाइनामिक्स भनियो, किनभने क्वार्क र ग्लुओनलाई रंगीन मानियो । त्यो सिद्धान्त पनि अत्यन्तै सफल रह्यो ।

दुर्बल नाभिकीय अन्तक्र्रियाको लागि पनि एउटा त्यस्तै सिद्धान्तको विकास गरियो । यो मामिलामा आदान–प्रदान हुने कणहरु दुर्बल बोसोन(दयकयलक) थिए, जसलाई w र z(w+, z0, w-) भनियो ।
क्वाण्टम क्रोमोडाइनामिक्स र क्वाण्टम इलेक्ट्रोनिक सिद्धान्तको सफलतापछि तिनीहरुलाई एउटा एकीकृत सिद्धान्तमा एकसाथ ल्याउने प्रयत्न गर्न भौतिक थियो । योे प्रयत्च्नलाई वृहत एकीकृत सिद्धान्त नामकरण गरियो । यो सिद्धान्त धेरै हदसम्म सफल भएको छ, तर यसमा केही समस्याहरु बाँकी छन् । जे होस्, प्रकृतिका चार बलहरुको सम्बन्धमा विश्वस्त भएर भन्न सकिन्छ कि वैज्ञानिकहरुले तिनीहरुमध्ये तीनवटा बलहरुलाई एकीकृत गरेका छन् ।

र यो एकीकरणबाट एउटा बल, अर्थात गुरुत्व बल, बाहिर परेको छ । यसलाई समाविष्ट गर्नको लागि धेरै प्रयत्नहरु गरिएका छन् । यी प्रयत्नहरुमा आदान–प्रदान हुने कणको रुपमा ग्रेभिटोन() नामक कणहरु अस्तित्वमा छन् भन्ने मानिएको छ । जब दुई पिण्डहरु उक–अर्कोको बीचमा ग्रेभिटोनहरुको आदान–प्रादान हुन्छ । तर यसको लागि सामान्य सापेक्षतालई विच्छिन्न बनाउनु पर्दछ, जुन कार्य कठिन सिद्ध भएको छ । अनेक प्रयत्नहरुको बावजुद सामान्य सापेक्षताको सिद्धान्तलाई विच्छिन्न बनाउन सकिएको छैन ।

३.तार सिद्धान्त (String Theory)

maxresdefault.jpg

तार सिद्धान्तको विकास त्यस्तो कुराबाट भएको देखिन्छ, जसको सम्बन्ध तारहरुसँग थिएन । सन् १९६८ मा गेब्रिएल भेनेजियनले एउटा शोधपत्र प्रकाशित गरे, जुन प्रबल बल अन्तक्र्रियाहरुको द्वैत–प्रतिध्वनि प्रारुपको सम्बन्धमा लेखिएको थियो । उनले यो सिद्धान्तको प्रयोग गरेर प्रबल बल अन्तक्र्रियहरुको केही समस्याहरुलाई व्याख्या गर्ने आशा गरेका थिए ।

दुई वर्षपछि सन् १९७० मा शिकागो विश्यविद्यालयका योइचिरो नाम्बु, स्ट्याण्डफोर्ड विश्वविद्यालयका लियोनार्ड सुस्किण्ड र कापेनहेनस्थित नील्स बोहोर इन्स्टीच्युटका होल्जर नील्सनले र तारका कम्पन अवस्थाहरुको बीचमा सम्बन्ध छ ।

दुवै छेउहरु बाँधिएको एउटा निश्चित लम्बाइको तार एक, दुई, तीन वा बढी फन्दाहरुमा कम्पित हुनसक्दछ । यी अलग–अलग प्रकारका कम्पनहरुमध्ये प्रत्येकलाई एउटा प्रतिध्वनि (चभकयलबलअभ) को रुपमा लिन सकिन्छ । नाम्बु, सुस्किण्ड र नील्सनले के देखे भने यी प्रतिध्वनि अवस्थाहरुलाई ज्ञान आधारभूत कणहरु –भझिभलतबचथ उबचतष्अभिक) सँग जोड्न सकिन्छ । संक्षेपमा भन्दा आधारभूत कणहरुलाई एउटा तारका प्रतिध्वनि अवस्थाहरुद्वारा वर्णन गर्न सकिन्छ ।

यी अवस्थाहरुलाई हेर्ने एउटा विधि यिनीहरुको तुलना गीतारको तारका कम्पनहरुसाग गर्नु हो । एउटा गीतारको तारबाट विभिन्न सांगीतिक धुनहरु बजाउन सिकन्छ । त्यसको एकमात्र विधि तारलाई धेरै तन्किइका छन् भने विभिन्न प्रकारका धेरै आवाजहरु ब्जाउन समिन्छ । यसको अर्थ के हुन्छ भने कम्पन हुने एउटा तारका विभिन्न स्वरुपलाई प्रयोग बहुसंख्यक आधारभूत कणहरुको व्याख्या गर्न सकिन्छ ।

ती तारहरु कस्ता थिए त ? सर्वप्रथम त तिनीहरु सबै एउटै थिए । कम्पन विधिहरु मात्र भिन्न थिए । तिनीहरु करिब प्रोटोनको आकारका मानिएका थिए । अर्थात् करिब १०–१३ सेन्टिमिटर लामा । तिनीहरुको पिण्ड थिएन र तिनीहरु लचमदार थिए । तर यदि तिनीहरुको पिण्ड थिएन भने तिनीहरुले आधारभूत कणको पिण्डलाई कसरी व्याख्या गर्दथे त ? के देखिन्छ भने यो तिनीहरुकोे तन्काइसँग जोडिएको थियो । वास्तवमा तारहरु बन्दा र खुल्ला द्वै प्रकारका थिए । बन्द तारहरु फन्दा जस्ता देखिन्थे ।

त्यो सिद्धान्त रोचक नै थियो । तर त्यसमा पनि समस्याहरु थिए । एउटा प्रमुख समस्या के थियो भने ज्ञात भएका आधारभूत कणहरु दुई वर्गहरुमा विभाजित थिए, जसलाई बोसोन (दयकयलक) र फर्मियोन (ाभचmष्यलक) भनिन्थ्यो । र फर्मियोन व्याख्या हुनसक्दैनथ्यो । फर्मियोन कणहरु पदार्थ कणहरु हुन, जसको भिन्नांकीय (१÷२) चक्कर(कउष्ल) हुन्छ । फर्मियोनको एउटा उदाहरण इलेक्ट्रोन हो । बोसोन कणहरुकबो पूर्णांकीय (१,२,३,४……..) चक्कर हुन्छ ।

त्यो सिद्धान्तले बोसोन कणहरुको मात्र व्याख्या गर्न सक्दथ्यो । त्यसैगरी, त्यसले एउटा यस्तो कणको भविष्यवाणी गर्दथ्यो, जसलाई अधिकांश वैज्ञानिकहरुले शंकाको दृष्टिले हेर्दथे ।, यो कण प्रकाश भन्दा छिटो कुद्छ र त्यसलाई टाक्योन (तबअजथयल) भनिन्छ । तर अहिलेसम्म कसैले पनि टाक्योनलाई भेट्टाएको छैन ।

त्यो सिद्धान्तको अर्को समस्या के थियो भने त्यसको लागि छब्बीस–आयामहरुको आवश्यकता पर्दथ्यो, जसको व्याख्या गनए कठिन थियो ।