प्रयोगशाला में क्वांटम संवेदक मापेगा कि पृथ्वी अंतरिक्ष-समय को कैसे घुमाती है

द्वारा संपादित: Svitlana Velhush

पृथ्वी केवल अपनी धुरी पर नहीं घूमती। वह स्वयं अंतरिक्ष-समय को अपने साथ खींच ले जाती है, जैसे कोई चम्मच गाढ़े शहद में धीरे-धीरे घूमता है। सामान्य सापेक्षता के सिद्धांत द्वारा भविष्यवाणी किया गया यह प्रभाव, जिसे जड़त्वीय निर्देश तंत्रों का संवहन (खिंचाव) या लेंज़-थिरिंग प्रभाव कहा जाता है, अब तक केवल उपग्रहों की सहायता से, उनकी कक्षाओं को वर्षों तक देखकर ही दर्ज किया जा सका है।

अब भौतिकविदों ने वही चीज़ सीधे प्रयोगशाला में मापने का तरीका सुझाया है — कुछ ही सेकंडों में। बर्कली स्थित कैलिफ़ोर्निया विश्वविद्यालय के काई-आइज़ैक एलर्स के नेतृत्व में शोधकर्ताओं के एक समूह ने Physical Review Letters में अतितरल हीलियम पर आधारित एक क्वांटम संवेदक की संरचना का वर्णन किया है। यह उपकरण एक वलयाकार सूक्ष्म-नाल और नैनोछिद्रित पट्टिका से बना है, जहाँ अति-निम्न तापमान पर हीलियम अपना समस्त आंतरिक घर्षण खो देता है और जोसेफ़सन संधि का एक समतुल्य रूप बनाता है।

कोई भी, चाहे कितना ही नगण्य घूर्णन, बहते हीलियम के क्वांटम गुणों को बदल देता है। ये परिवर्तन संधि के माध्यम से आसानी से पढ़े जा सकते हैं, जिससे यह संवेदक अति-संवेदनशील जाइरोमीटर बन जाता है। लेखकों की गणनाओं के अनुसार, अंतरिक्ष-समय के संवहन (खिंचाव) प्रभाव के मापन की सटीकता 0,2 प्रतिशत तक पहुँच जाएगी — वही सटीकता जो श्रेष्ठतम उपग्रह प्रयोगों की है, परंतु वर्षों के अवलोकनों के बजाय एक सेकंड में।

ऐसी गति नई संभावनाएँ खोलती है। यह प्रयोगशाला उपकरण न केवल आइंस्टीन की भविष्यवाणियों की उच्च सटीकता से पुष्टि करने देगा, बल्कि गुरुत्वाकर्षण के वैकल्पिक सिद्धांतों की भी परीक्षा करने देगा, जिनमें संवहन (खिंचाव) प्रभाव भिन्न हो सकता है। इसके अतिरिक्त, यह तकनीक नौवहन, भूभौतिकी और संभवतः गुरुत्वाकर्षण की क्वांटम प्रकृति की खोज के भावी प्रयोगों में भी उपयोगी सिद्ध होगी।

इस विचार को मूर्त रूप देने के लिए अभी गंभीर अभियांत्रिकी कार्य की आवश्यकता होगी, फिर भी आधुनिक तकनीकें आवश्यक परिस्थितियाँ बनाने में समर्थ हैं। यदि यह योजना सफल हो सकी, तो मानवता को महँगे उपग्रहों को प्रक्षेपित किए बिना सामान्य सापेक्षता के सूक्ष्मतम प्रकटीकरणों के अध्ययन के लिए एक सुसंहत उपकरण प्राप्त हो जाएगा।

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स्रोतों

  • Detecting How Earth Twists Spacetime

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HKUST Researchers Redraw the Boundary between Phases of Matter A research team led by Prof. Haruki WATANABE, Professor in the Department of Physics and the Jockey Club Institute for Advanced Study (IAS) at HKUST, in collaboration with Prof. Yukitoshi MOTOME and graduate student

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