रविवार, फ़रवरी 14, 2016

गुरुत्वाकर्षण तरंग खोजी यन्त्र The instrument for observing Gravitational waves

गुरुत्वाकर्षण तरंग खोजी यन्त्र
( ग्रेविटेशनल वेव्स खोजी यन्त्र ) लीगो (LIGO, VIRGO  LIGO -INDIA).

Ripples in  space-time स्थान -समय (ब्रह्माण्ड में ) की एक प्रकार से लहराती चुन्नट-तरगें

कई दशकों की लम्बी प्रतीक्ष्या के बाद अन्तत: भौतिकविदों  ने  ripples in  space-time
यानि ये कहा जाय कि स्थान -समय (ब्रह्माण्ड में ) की एक प्रकार से लहराती चुन्नटों का पता लगा ही लिया.  इन चुन्नटों या तरंगों को गुरुत्वाकर्षण तरंग कहा जाता है।

 काले तारा -युग्म के एकाकार हो जाने की घटना या ब्रह्माण्ड के बड़े विस्फोट 

ये तरंगें बड़े-बड़े तारों  (massive stars) के भयंकर घटनाक्रमों जैसे विस्फोटों या काले तारा -युग्म  (binary black holes) के एकाकार हो जाने पर निकलती हैं.  ये न्यूट्रॉन तारों (Neutron stars) के एक हो  जाने पर भी निकलती हैं.   काले तारों के एक होने पर सिर्फ  गुरुत्वाकर्षण तरंगें  निकलती हैं , जबकि न्यूट्रॉन तारों के एक होने पर इनके साथ गामा किरणें भी निकलती हैं.  इनका प्रयोगात्मक सत्यापन खगोल भौतिकी   मैं एक नये युग की घोषणा करता है- कि गुरुत्वाकर्षण तरंगों से हम अन्तरिक्ष को सुन सकते हैं.

फोटोन 
याद रहे आज तक,  सिर्फ प्रकाश से ही हम अंतरिक्ष के बारे में जान सकते   थे! प्रकाश यानि इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरंग जिसका कण फोटोन होता है , चाहे वह गामा किरण हो , पराबैगनी या फिर रेडियो आवृत्ति का फोटोन हो.

ग्रेविटॉन
गुरुत्वाकर्षण तरंगों  सम्बन्ध ग्रेविटॉन से बनाया जाना है जो कि स्पिन २ का कण है. गुरुत्वा कर्षण  किसी
 चीज का मोहताज नहीं , यह हर उस दीवार के पार जा  सकता है -जहाँ से प्रकाश नहीं जा सकता.  इसका मतलब ये भी हुआ की 'बिग बैंग" यानि आदि ब्रह्माण्ड के वो क्षण जहाँ से प्रकाश  नहीं आ सकता था, के बारे में अब पढ़ा जा सकता है.

रबड़ की चादर के ऊपर एक भारी गेंद
 करीब सौ साल पहले  आइंस्टीन ने गुरुत्वाकर्षण के बारे में ये सिद्धांत दिया था कि गुरुत्व  एक  ऐसी सपाट सतह है जो कि स्थान एवं समय  (स्पेस-टाइम) से बनी है. ज्यों ही कोई भारी द्रयव्यमान  (१०-२० सूरजों  के द्रयव्यमान के बराबर)  इसके संपर्क में  आता है, या भ्रमण करता है, तो ये सतह उसके हिसाब से बाहर की तरफ मुड़  जाती है. ठीक वैसे ही जैसे एक रबड़ की चादर के ऊपर एक भारी गेंद डालने पर चादर । और जब भारी तारे जबरदस्त चाल से घूमते हुए एक दूसरे से टकराते हैं- और एकाकार हो जाते हैं (एक सिमटी गुठली बन जाते हैं ) , तो उन दोनों के द्रयव्यमान का कुछ भाग  इन तरंगों और किरणों में  तब्दील हो जाता है.



१००० से ज्यादा लेखक और १०० से ज्यादा संस्थान , भारतीय भी


  यह खोज ११ फ़रवरी २०१६ के फिजिकल रिव्यु लेटर्स (http://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.116.061102)  में जब प्रकाशित हुई , तो दुनियां भर में सुखद खलबली मच गई।  वह इसलिए क्यों कि इस दिशा में कई वर्षों से महंगे प्रयास  थे , ठीक वैसे ही, जैसे हिग्ग के बोसॉन के लिए किये गए थे. यहाँ पर ये बताना जरुरी है कि आधुनिक शोध की दिशा को काफी सोच विचार के बाद तय किया जाता है - हालाँकि यूरेका क्षण की प्रतीक्ष्या सभी को होती है. इस शोध पत्र में १००४ वैज्ञानिकों ने योगदान किया है, जिसमें भारत के कई संस्थानों के वैज्ञानिक हैं. यह एक और  सुखद बात है।    इस शोध पात्र की प्रस्तावना से कुछ वाक्य ये हैं: "Albert Einstein predicted existence of gravitational waves. He found that the linearized weak-field equations had wave solutions: transverse waves of spatial strain that travel at the speed of light, generated by time variations of the mass quadrupole moment of the source" .

इसी तरह से अगस्त २०१७ में दो  न्यूट्रॉन तारों  (२-३ सूरजों के द्रयव्यमान) के एक होने की घटना भी वैज्ञानिकों ने LIGO से रिकॉर्ड की है.
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.119.161101
http://science.sciencemag.org/content/early/2017/10/16/science.aaq0049.full


ऊपर दिखाया गया चित्र  इस (https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.119.161101) शोध पत्र से लिया गया है. आप देकह सकते हैं कि करीब -करीब ५० हर्ज़ से निकलता एक पीला वक्र  कर्रीब दो सौ हर्ज़ के आसपास जा कर  दिखता है. ये उसी गुरुत्वाकर्सण किरण का रिकार्ड है.  लेकिन एक पीली रोड (हाईवे) जैसा काफी तीव्रता वाला प्रकाश जो की ऊपरी अक्ष में  करीब -१ सेकंड  के पास दिखती है- एक प्रकार की noise है.   जो कि नीचे दिए फोटो से साफ़ कर  दी गयी है.  क्योंकि ये पीली रोड अक्सर-बिना बताये आ जाती थी (और भाइयों को- क्यों आती है- ये पक्का पता नहीं है) , इसलिए हटाई गई है! .