इस बार यह जनरल रिलेटिविटी का गुरुत्वाकर्षण रेडशिफ्ट हिस्सा था; और कठोरता? एक आश्चर्यजनक बेहतर-से-एक-भाग-में -100 मिलियन!
स्टीवन चू (अमेरिकी ऊर्जा सचिव, हालांकि यह काम कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय बर्कले में रहते हुए कैसे किया गया था), होल्गर मुलर (बर्कले), और अचिम पीटर्स (बर्लिन में हम्बोल्ट विश्वविद्यालय) ने पिछले सर्वश्रेष्ठ गुरुत्वाकर्षण परीक्षण (बी) को हराया 1976, दो परमाणु घड़ियों का उपयोग करते हुए - एक पृथ्वी की सतह पर और दूसरी 10 हजार बार एक चौंका देने वाली (एक रॉकेट में 10,000 किमी की ऊँचाई तक) भेजी गई?
शोषित तरंग-कण द्वंद्व और सुपरपोजिशन से एटम इंटरफेरोमीटर के भीतर!
इस आंकड़े के बारे में
: परमाणु इंटरफेरोमीटर कैसे संचालित होता है इसका योजनाबद्ध। दो परमाणुओं के प्रक्षेपवक्रों को समय के कार्यों के रूप में प्लॉट किया जाता है। गुरुत्वाकर्षण के कारण परमाणु तेज हो रहे हैं और ऑसिलेटरी लाइनें पदार्थ तरंगों के चरण संचय को दर्शाती हैं। तीर तीन लेजर दालों के समय का संकेत देते हैं। (सौजन्य: प्रकृति)।
गुरुत्वीय रिडिफ़्ट समतुल्यता सिद्धांत का एक अनिवार्य परिणाम है जो सामान्य सापेक्षता को रेखांकित करता है। तुल्यता सिद्धांत कहता है कि गुरुत्वाकर्षण के स्थानीय प्रभाव संदर्भ के त्वरित फ्रेम में होने के समान हैं। तो लिफ्ट में किसी व्यक्ति द्वारा महसूस की जाने वाली अधोमुखी शक्ति, लिफ्ट की तेजी या गुरुत्वाकर्षण के कारण समान रूप से हो सकती है। लिफ्ट के फर्श पर एक घड़ी से ऊपर की ओर भेजे जाने वाले प्रकाश की पल्स को फिर से लाल किया जाएगा जब लिफ्ट ऊपर की ओर तेजी से बढ़ रही है, जिसका अर्थ है कि यह घड़ी अधिक धीरे-धीरे टिकती दिखाई देगी जब इसकी चमक की तुलना लिफ्ट की छत पर किसी अन्य घड़ी से की जाएगी। क्योंकि गुरुत्वाकर्षण और त्वरण को अलग-अलग बताने का कोई तरीका नहीं है, वही गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में सही रहेगा; दूसरे शब्दों में एक घड़ी द्वारा अनुभव किया गया गुरुत्वाकर्षण खिंचाव जितना अधिक होगा, या यह एक विशाल शरीर के जितना करीब होगा, उतना ही धीरे-धीरे यह टिक जाएगा।
इस आशय की पुष्टि इस विचार का समर्थन करती है कि गुरुत्वाकर्षण ज्यामिति है - स्पेसटाइम वक्रता का प्रकटीकरण - क्योंकि समय का प्रवाह पूरे ब्रह्मांड में स्थिर नहीं है, लेकिन विशाल निकायों के वितरण के अनुसार बदलता रहता है। क्वांटम गुरुत्व के विभिन्न सिद्धांतों के बीच अंतर करते समय स्पेसटाइम वक्रता के विचार को समझना महत्वपूर्ण है क्योंकि स्ट्रिंग सिद्धांत के कुछ संस्करण हैं जिसमें बात स्पेसटाइम के ज्यामिति के अलावा किसी अन्य चीज का जवाब दे सकती है।
हालांकि, गुरुत्वाकर्षण स्थिति को स्थानीय स्थिति के प्रकटीकरण के रूप में देखा जाता है (यह विचार कि किसी भी गैर-गुरुत्वाकर्षण प्रयोग का परिणाम ब्रह्माण्ड में कहाँ और कब किया जाता है) से स्वतंत्र है, तीन प्रकार के प्रयोग की कम से कम अच्छी तरह से पुष्टि की गई है तुल्यता सिद्धांत का समर्थन करें। अन्य दो - फ्रीफॉल की सार्वभौमिकता और स्थानीय लोरेंत्ज़ इनवेरियन - को 10 की प्राथमिकताओं के साथ सत्यापित किया गया है-13 या बेहतर है, जबकि गुरुत्वाकर्षण रेडशिफ्ट पहले केवल 7 × 10 की परिशुद्धता के लिए पुष्टि की गई थी-5.
1997 में पीटर्स ने सीज़ियम परमाणुओं को पकड़ने के लिए चू द्वारा विकसित लेजर ट्रैपिंग तकनीक का इस्तेमाल किया और उन्हें कुछ डिग्री के (के रूप में अपने वेग को कम करने के लिए) के कुछ मिलियनवें हिस्से तक ठंडा किया, और फिर एक उर्ध्व लेज़र बीम का इस्तेमाल किया। गुरुत्वाकर्षण फ्रीफॉल को मापने के लिए परमाणुओं को।
अब, चू और म्यूलर ने गुरुत्वाकर्षण पुनर्विकास का माप देने के लिए उस प्रयोग के परिणामों की फिर से व्याख्या की है।
प्रयोग में प्रत्येक परमाणु को तीन लेजर दालों के संपर्क में लाया गया था। पहली पल्स ने परमाणु को दो समान रूप से संभावित अवस्थाओं के एक सुपरपोजिशन में रखा - या तो इसे अकेले छोड़ देना और फिर गुरुत्वाकर्षण के खिंचाव के तहत पृथ्वी पर वापस गिरना, या इसे एक अतिरिक्त किक देना ताकि यह उतरने से पहले अधिक ऊंचाई पर पहुंच जाए। एक दूसरी पल्स को तब ठीक समय पर लागू किया गया ताकि परमाणु को दूसरी अवस्था में वापस पृथ्वी की ओर तेजी से धकेला जा सके, जिससे दोनों सुपरपोजिशन नीचे के रास्ते पर मिलेंगे। इस बिंदु पर तीसरे नाड़ी ने परमाणु के अस्तित्व द्वारा तरंग के रूप में लाए गए इन दो राज्यों के बीच के हस्तक्षेप को मापा, विचार यह है कि गुरुत्वाकर्षण के किसी भी अंतर को पृथ्वी के सतह के ऊपर अंतर ऊंचाई पर मौजूद दो राज्यों द्वारा अनुभव किए गए गुरुत्वाकर्षण के रूप में प्रकट होगा। दोनों राज्यों के सापेक्ष चरण में बदलाव।
इस दृष्टिकोण का गुण एक सीज़ियम परमाणु की डी ब्रोगली लहर की अत्यधिक उच्च आवृत्ति है - कुछ 3 × 1025हर्ट्ज। हालांकि 0.3 s के फ़्रीफ़ॉल के दौरान उच्च प्रक्षेपवक्र पर द्रव्य तरंगें केवल 2 × 10 के बीता हुआ समय का अनुभव करती हैं-20निचले प्रक्षेपवक्र पर तरंगों की तुलना में अधिक है, उनके दोलन की भारी आवृत्ति, 1000 में सिर्फ एक भाग के आयाम अंतर को मापने की क्षमता के साथ संयुक्त, इसका मतलब है कि शोधकर्ताओं ने 7 × 10 की सटीकता के लिए गुरुत्वाकर्षण रेडशिफ्ट की पुष्टि करने में सक्षम थे।-9.
जैसा कि मुलर ने कहा है, "अगर ब्रह्मांड की उम्र तक फ्रीफॉल का समय बढ़ा दिया गया था - 14 अरब साल - ऊपरी और निचले मार्गों के बीच का समय अंतर केवल एक सेकंड का एक हजारवाँ हिस्सा होगा, और माप की सटीकता होगी 60 पीएस हो, प्रकाश के लिए एक सेंटीमीटर यात्रा करने में लगने वाला समय। ”
मुलर ने उम्मीद की है कि सीज़ियम परमाणुओं के दो सुपरपोज़िशन राज्यों के बीच की दूरी को बढ़ाकर रेडशिफ्ट मापों की सटीकता में सुधार किया जाएगा। वर्तमान शोध में प्राप्त की गई दूरी मात्र 0.1 मिमी थी, लेकिन वह कहते हैं, इसे 1 मीटर तक बढ़ाकर गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाना संभव है, सामान्य सापेक्षता द्वारा भविष्यवाणी की गई, लेकिन अभी तक प्रत्यक्ष रूप से नहीं देखा गया है।
स्रोत: भौतिकी दुनिया; कागज प्रकृति के 18 फरवरी, 2010 के अंक में है
