भौतिकविदों ने ब्रह्मांड के लिए खोज की है कि प्रकृति का एक मौलिक बल अजीब है

सिर्फ चार नंबर भौतिकी के नियमों को रेखांकित करते हैं। यही कारण है कि वैज्ञानिकों ने दशकों से इन तथाकथित मूलभूत स्थिरांक में किसी भी विसंगतियों की तलाश की है। इस तरह की भिन्नता को खोजने से आधुनिक विज्ञान की नींव पड़ी होगी।

उल्लेख नहीं करने के लिए, यह कम से कम एक भाग्यशाली शोधकर्ता को स्टॉकहोम के लिए एक मुफ्त यात्रा, एक चमकदार नया स्वर्ण पदक और एक लाख रुपये की गारंटी देगा।

हाल ही में, खगोलविदों की एक जोड़ी ने ब्रह्मांड के सबसे पुराने सितारों में से एक को प्रकृति की चार मूलभूत शक्तियों के सुपरस्टारों में से एक की स्थिरता का परीक्षण करने के लिए बदल दिया। उन्होंने पिछले कुछ वर्षों में किसी भी विसंगतियों के लिए समय पर वापस देखा।

पूरी कहानी को दूर करने के लिए नहीं, लेकिन अभी तक कोई नोबेल पुरस्कार नहीं दिया जाएगा।

द G- यार

हम न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक (केवल "जी" द्वारा निरूपित) को लेते हैं, शायद इसलिए कि गुरुत्वाकर्षण बहुत पूर्वानुमान है। इसे हम न्यूटन का गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक कहते हैं क्योंकि न्यूटन वास्तव में पहला व्यक्ति था जिसे गति के अपने प्रसिद्ध कानूनों का वर्णन करने में मदद करने की आवश्यकता थी। अपने नए आविष्कृत कलन का उपयोग करते हुए, वह एक पेड़ से गिरने वाले सेब से लेकर सूर्य की परिक्रमा करने वाले ग्रहों की कक्षाओं तक हर चीज के व्यवहार को समझाने के लिए अपने गति के नियमों का विस्तार करने में सक्षम था। लेकिन उनके गणित में कुछ भी नहीं बताया कि सिर्फ गुरुत्वाकर्षण कितना मजबूत होना चाहिए - जो कि प्रायोगिक रूप से मापा जाना चाहिए और कानूनों को काम करने में फिसल गया।

और यह मूल रूप से सदियों से इस तरह से रहा है - जी को अपने आप से मापना और आवश्यकता होने पर समीकरणों में प्लग करना। आजकल, हमारे पास गुरुत्वाकर्षण की अधिक परिष्कृत समझ है, आइंस्टीन के सामान्य सापेक्षता के सिद्धांत के लिए धन्यवाद, जो बताता है कि अंतरिक्ष-समय की विकृति से गुरुत्वाकर्षण कैसे उत्पन्न होता है। और सापेक्षता के कोनेस्टोन में से एक यह है कि भौतिक कानूनों को सभी संदर्भ फ़्रेमों में समान रहना चाहिए।

इसका मतलब यह है कि यदि कोई विशेष संदर्भ फ्रेम में एक पर्यवेक्षक - कहता है, कोई पृथ्वी की सतह पर खड़ा है, या अंतरिक्ष के बीच में बाहर तैर रहा है - गुरुत्वाकर्षण की एक विशेष ताकत (न्यूटन के जी) को मापता है, तो उसी मूल्य को समान रूप से लागू करना चाहिए सभी अंतरिक्ष और समय के दौरान। यह केवल आइंस्टीन के सिद्धांत की गणित और मौलिक कार्य धारणाओं में बेक किया गया है।

दूसरी ओर, हम जानते हैं कि सामान्य सापेक्षता गुरुत्वाकर्षण का अधूरा सिद्धांत है। यह क्वांटम दायरे के लिए लागू नहीं होता है - उदाहरण के लिए, यह इट्टी-बिट्टी कण जो एक इलेक्ट्रॉन या एक प्रोटॉन बनाते हैं - और गुरुत्वाकर्षण के एक सच्चे क्वांटम सिद्धांत को खोजने के लिए खोज जारी है। इस तरह के सिद्धांत के लिए उन उम्मीदवारों में से एक को स्ट्रिंग सिद्धांत कहा जाता है, और स्ट्रिंग सिद्धांत में संख्या जैसी कोई चीज नहीं होती है, जिसे केवल अंदर फेंकने की आवश्यकता होती है।

स्ट्रिंग थ्योरी में, प्रकृति के बारे में हम सब कुछ जानते हैं, कणों और बलों की संख्या से लेकर उनके सभी गुण, गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक सहित, गणित से ही स्वाभाविक रूप से और सुरुचिपूर्ण ढंग से उत्पन्न होना चाहिए। यदि यह सच है, तो न्यूटन का गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक केवल कुछ यादृच्छिक संख्या नहीं है - यह उप-परमाणु स्तर पर काम करने वाली कुछ जटिल प्रक्रिया का परिणाम है, और इसे बिल्कुल भी स्थिर नहीं होना चाहिए। और इसलिए स्ट्रिंग थ्योरी में, जैसे-जैसे ब्रह्मांड बढ़ता है और बदलता है, प्रकृति के मूलभूत स्थिरांक बस इसके साथ बदल सकते हैं।

यह सब इस सवाल का जवाब देता है: क्या न्यूटन का स्थिरांक वास्तव में स्थिर है? आइंस्टीन एक फर्म और स्पष्ट देता है हाँ, और स्ट्रिंग सिद्धांतकार एक फर्म और स्पष्ट देते हैं शायद.

यह कुछ परीक्षण करने का समय है।

आइंस्टीन परीक्षण पर

पिछले कुछ वर्षों में, वैज्ञानिकों ने पृथ्वी पर और हमारे आस-पास के क्षेत्र में गुरुत्वाकर्षण की ताकत के बहुत संवेदनशील प्रयोगों को तैयार किया है। ये प्रयोग जी में भिन्नता पर कुछ कसावट देते हैं, लेकिन पिछले कुछ वर्षों में ही। यह हो सकता है कि न्यूटन का स्थिरांक धीरे-धीरे अलग-अलग हो, और हम अभी लंबे समय से ध्यान से नहीं देख रहे हैं।

स्पेक्ट्रम के दूसरे छोर पर, अगर आप प्रकृति के मूलभूत स्थिरांक के साथ चारों ओर बंदर करते हैं, तो आप प्रारंभिक ब्रह्मांड के भौतिकी को गड़बड़ाना शुरू कर देंगे, जो कि ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि के रूप में हमें दिखाई दे रहा है। यह आफ्टरग्लो लाइट पैटर्न है जब से ब्रह्मांड केवल कुछ लाख साल पुराना था। उस पृष्ठभूमि प्रकाश की विस्तृत टिप्पणियों में भी गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक में बाधाएं आती हैं, लेकिन ये बाधाएं उन परीक्षणों की तुलना में बहुत कम सटीक होती हैं जो हम अपने स्वयं के पिछवाड़े में कर सकते हैं।

हाल ही में, खगोलविदों ने जी में विविधताओं के एक परीक्षण को माना है जो इन दो चरम सीमाओं के बीच एक अच्छे मध्य मैदान पर हमला करता है, जिसका वर्णन वे पूर्ववर्ती जर्नल अर्क्सिव में ऑनलाइन करते हैं। यह अपेक्षाकृत उच्च परिशुद्धता परीक्षण है; पृथ्वी-आधारित लोगों की तरह सटीक नहीं है, लेकिन ब्रह्मांडीय लोगों की तुलना में बेहतर है, और इसका शाब्दिक रूप से अरबों वर्षों में फायदा होता है।

यह पता चला है कि हम ब्रह्मांड के सबसे पुराने तारों में से एक के डगमगाने को देखकर न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक में बदलाव देख सकते हैं।

यह विगले में है

केप्लर स्पेस टेलीस्कोप एक्सोप्लेनेट्स के शिकार के लिए प्रसिद्ध है, लेकिन सामान्य तौर पर यह लंबे समय तक सितारों को घूरने में वास्तव में अच्छा है, यहां तक ​​कि थोड़ी सी भी भिन्नता की तलाश में। और उनमें से कुछ विविधताएं सिर्फ इस तथ्य से आती हैं कि चमक में सितारे, अच्छी तरह से भिन्न होते हैं। वास्तव में, ध्वनि तरंगों से तारों की नब्ज और तरकश उनके चारों ओर दुर्घटनाग्रस्त हो जाती है, जैसे भूकंप - दोनों सामग्री (सूरज के मामले में एक सुपरहॉट और घने प्लाज्मा) से बने होते हैं जो कंपन कर सकते हैं।

तारे की सतह पर ये क्वेक और क्विवर्स इसकी चमक को प्रभावित करते हैं और हमें आंतरिक संरचना के बारे में बताते हैं। एक स्टार का इंटीरियर उसके द्रव्यमान और उम्र पर निर्भर करता है। जैसे-जैसे तारे विकसित होते हैं, कोर का आकार और इसकी सभी आंतरिक परतों की गतिशीलता दोनों बदलते हैं; उन परिवर्तनों को प्रभावित करता है जो सतह पर चल रहे हैं।

और अगर आप न्यूटन के जी की तरह प्रकृति के स्थिरांक के साथ खिलवाड़ करना शुरू करते हैं, तो यह बदलता है कि सितारे अपने जीवन काल के दौरान कैसे विकसित होते हैं। यदि न्यूटन का स्थिरांक वास्तव में स्थिर है, तो सितारों को धीरे-धीरे समय के साथ चमक और तापमान में वृद्धि होनी चाहिए, क्योंकि जैसे ही वे अपने कोर में हाइड्रोजन जलाते हैं, वे हीलियम की एक अक्रिय गांठ को पीछे छोड़ देते हैं। यह हीलियम संलयन प्रक्रिया के रास्ते में आ जाता है, इसकी दक्षता को कम कर देता है, जिससे सितारों को संतुलन बनाए रखने के लिए तेज गति से जलने के लिए मजबूर किया जाता है, इस प्रक्रिया में गर्म और उज्जवल हो जाता है।

यदि न्यूटन का समय धीरे-धीरे कम हो रहा है, तो ब्राइटनिंग और हीटिंग की यह प्रक्रिया बहुत तेज समय पर काम करेगी। लेकिन अगर न्यूटन के विपरीत व्यवहार होता है और समय के साथ तेजी से बढ़ता है, तो तारे वास्तव में थोड़ी देर के लिए तापमान में डुबकी लगाते हैं, फिर उस तापमान को निर्धारित करते हुए चमकते हुए दिखाई देते हैं जैसे वे उम्र में चमकते हैं।

लेकिन ये परिवर्तन वास्तव में केवल बहुत लंबे समय की अवधि में स्पष्ट होते हैं, इसलिए हम वास्तव में अपने सूर्य को नहीं देख सकते हैं - जो लगभग 4.5 बिलियन वर्ष पुराना है - एक अच्छे उदाहरण के रूप में। इसके अलावा, बड़े सितारों के पास लंबे जीवन नहीं होते हैं, और उनके पास अविश्वसनीय रूप से जटिल अंदरूनी भी होते हैं जो मॉडल के लिए कठिन होते हैं।

बचाव के लिए KIC 7970740 में, हमारे सूर्य के द्रव्यमान का केवल तीन-चौथाई हिस्सा एक तारा है जो कम से कम 11000 वर्षों से जल रहा है। एक परिपूर्ण प्रयोगशाला।

इस तारे को घूरने के बाद, खगोलविदों ने केपलर डेटा के वर्षों को लिया और इसकी तुलना स्टार के विकास के विभिन्न मॉडलों के साथ की, जिसमें न्यूटन के जी। में भिन्नता वाले लोग भी शामिल थे, उन्होंने उन मॉडलों को भूकंपरोधी - विगेट्स - सतह पर देखा। उनकी टिप्पणियों के आधार पर, न्यूटन की स्थिति वास्तव में स्थिर है, कम से कम जहां तक ​​वे बता सकते हैं, ट्रिलियन में 2 भागों के स्तर पर कोई परिवर्तन नहीं पाया गया है (जैसे लॉस एंजिल्स और न्यूयॉर्क शहर के बीच की दूरी को जानना पिछले 11 अरब वर्षों में एकल जीवाणु)।

न्यूटन का स्थिरांक कहाँ से आता है और यह इतना स्थिर कैसे रहता है? हमारे पास उस प्रश्न का उत्तर नहीं है, और जहाँ तक हम बता सकते हैं, न्यूटन जल्द ही कहीं भी नहीं जा रहा है।

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पॉल एम। सटर पर एक खगोल भौतिकीविद् है ओहियो स्टेट यूनिवर्सिटी, का मेजबान एक अंतरिक्ष यात्री से पूछें तथा अंतरिक्ष रेडियोऔर के लेखक हैं ब्रह्मांड में आपका स्थान.