यूरोपीय अनुसंधान परिषद से हाल ही में धन प्राप्त करने वाला प्रयोग, इस बात का पहला सीधा प्रमाण हो सकता है कि स्पेस-टाइम का अपना एक ढांचा है - और वह ढांचा क्वांटम है
एक सदी से भी अधिक समय से भौतिकी अपने मूल में एक मूक विरोधाभास के साथ मौजूद है। आइंस्टीन का सामान्य सापेक्षता सिद्धांत आश्चर्यजनक सटीकता के साथ ब्रह्मांड का वर्णन करता है - ग्रहों की गति, प्रकाश का मुड़ना, ब्लैक होल के टकराव से स्पेस-टाइम में होने वाली हलचलें। क्वांटम यांत्रिकी सबसे छोटी पैमानों पर भी ऐसा ही करती है - कणों का व्यवहार, परमाणुओं की संरचना, प्रकाश की प्रकृति। दोनों सिद्धांत काम करते हैं। दोनों में से कोई भी गलत नहीं है। और फिर भी वे मौलिक रूप से असंगत हैं। उन्हें एक साथ लाना विज्ञान की सबसे बड़ी अनसुलझी चुनौतियों में से एक माना जाता है। यह जल्द ही बदल सकता है।
कुछ हफ्ते पहले, कार्डिफ विश्वविद्यालय ने घोषणा की कि गुरुत्वाकर्षण अध्ययन संस्थान के प्रोफेसर हार्टमुट ग्रोटे को यूरोपीय अनुसंधान परिषद से एक बड़ा अनुदान मिला है, जिसका एकमात्र उद्देश्य एक अभूतपूर्व प्रयोग करना है: क्वांटम गुरुत्वाकर्षण का पहला प्रत्यक्ष प्रायोगिक प्रमाण खोजना। इस परियोजना के पीछे का विचार उतना ही मौलिक है जितना कि यह क्रांतिकारी है। स्पेस-टाइम - ब्रह्मांड का ताना-बाना - आइंस्टीन द्वारा कल्पना की गई चिकनी और निरंतर चीज़ नहीं हो सकती है। यह दानेदार, पिक्सेलयुक्त हो सकता है। असतत क्वांटम इकाइयों से बना एक पैमाना इतना छोटा है कि इसे कभी सीधे मापा नहीं गया है: प्लैंक लंबाई - एक प्रोटॉन से लगभग बीस परिमाणों से छोटा एक दूरी। ये देखने योग्य पिक्सेल नहीं हैं। लेकिन सही परिस्थितियों में, सिद्धांत भविष्यवाणी करता है कि वे एक प्रकार की क्वांटम धुंध पैदा करते हैं - हमारे आसपास की वस्तुओं की स्थिति में एक सूक्ष्म झिलमिलाहट।
प्रोफेसर ग्रोटे की टीम को उसी झिलमिलाहट का पता लगाने की उम्मीद है। एक बेंचटॉप लेजर इंटरफेरोमीटर का उपयोग करके - एक उपकरण इतना संवेदनशील है कि यह एक परमाणु के एक अरबवें हिस्से से भी कम लंबाई में परिवर्तन को माप सकता है - वे दो उन्नत क्वांटम तकनीकों को एक साथ लाएंगे जिन्हें पहले कभी एक साथ इस्तेमाल नहीं किया गया है: संपीड़ित प्रकाश, जो शास्त्रीय सीमाओं से परे लेजर माप में क्वांटम शोर को कम करता है, और एकल-फोटॉन पहचान, जो लगभग शून्य शोर पर अभूतपूर्व सटीकता प्रदान करती है। सिंगल फोटोन डिटेक्शन इंटरफेरोमेट्री फॉर क्वांटम ग्रेविटी नामक इस प्रयोग में LIGO और Virgo के लिए विकसित की गई तकनीकों का सीधा उपयोग किया गया है - गुरुत्वाकर्षण तरंग डिटेक्टर, जिसने पहले से ही हमसे अरबों प्रकाश वर्ष दूर ब्लैक होल के टकराव से स्पेस-टाइम में सबसे छोटी हलचल को पकड़ने की अपनी क्षमता साबित कर दी है।
“स्पेस-टाइम की क्वांटम हस्ताक्षर की पुष्टि करना एक युगांतरकारी उपलब्धि होगी। यह वास्तविकता के बारे में हमारे मौलिक दृष्टिकोण को बदल देगा और वैज्ञानिक अन्वेषण के लिए पूरी तरह से नए रास्ते खोल देगा। आइंस्टीन द्वारा स्पेस और समय के बारे में हमारी समझ को बदलने के एक सदी से भी अधिक समय बाद, यह परियोजना हमें उसके द्वारा शुरू की गई तस्वीर को पूरा करने के एक कदम करीब ला सकती है। मुझे लगता है कि वह प्रसन्न होंगे।” - कार्डिफ विश्वविद्यालय के प्रोफेसर हार्टमुट ग्रोटे कहते हैं।
यदि प्रयोग सफल होता है, तो इसके निहितार्थ एक खोज से कहीं आगे तक जाएंगे। क्वांटम स्पेस-टाइम की पुष्टि करेगा कि ब्रह्मांड चिकनी क्षेत्रों और निरंतर ज्यामिति से नहीं बना है - बल्कि कुछ सूचना-जैसा है: असतत, गणनीय, मौलिक रूप से क्वांटम। यह सैद्धांतिक अवधारणाओं की पुष्टि करेगा जो दशकों से चुपचाप बन रही हैं - होलोग्राफिक सिद्धांत से लेकर इस विचार तक कि स्पेस-टाइम ज्यामिति क्वांटम उलझाव से उत्पन्न होती है। इसका मतलब यह होगा कि जिसे हम भौतिक वास्तविकता कहते हैं - स्पेस, समय, पदार्थ - वह ब्रह्मांड का आधार नहीं है। यह वह है जो ब्रह्मांड की क्वांटम जानकारी हमें दिखाई देती है। एक बोनस के रूप में, वही प्रयोग डार्क मैटर और आदिम गुरुत्वाकर्षण तरंगों के निशान का पता लगा सकता है, जो ब्रह्मांड के शुरुआती क्षणों की गूँज हैं। विज्ञान, जैसा कि प्रोफेसर ग्रोटे कहते हैं, हमेशा ज़ोर से घोषणा नहीं करता है। कभी-कभी यह प्रयोगशाला बेंच पर लेजर बीम की एक सूक्ष्म झिलमिलाहट के रूप में आता है।
