भारत खगोल विज्ञान के क्षेत्र में तेजी से कदम आगे बढ़ाने को तैयार है। केंद्रीय कैबिनेट ने गुरुवार को LIGO प्रोजेक्ट के लिए 2600 करोड़ रुपए के आवंटन को मंजूरी दे दी। परियोजना को संयुक्त रूप से विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग और परमाणु ऊर्जा विभाग द्वारा वित्त पोषित किया जाएगा। ये परियोजना महाराष्ट्र के हिंगोली जिले में लगाई जाएगी। यह दुनिया में इस तरह का तीसरा प्रोजेक्ट है। प्रोजेक्ट का पूरा नाम लेजर इंटरफेरोमीटर ग्रेविटेशनल वेव ऑब्जर्वेटरी (LIGO) इंडिया है।
इससे देश की सबसे बड़ी वैज्ञानिक सुविधा के निर्माण का रास्ता साफ हो गया है जो ब्रह्मांड का पता लगाने और अध्ययन करने के लिए चल रही वैश्विक परियोजना में शामिल होगी।
2025 तक पूरा हो जाएगा प्रोजेक्ट
यह देश का सबसे बड़ा वैज्ञानिक प्रोजेक्ट है। इसके 2025 तक पूरा होने की उम्मीद है। खगोल विज्ञान में मेगा-विज्ञान परियोजना छात्रों और शोधकर्ताओं के लिए अनुसंधान और नई प्रौद्योगिकी के विकास के कई अवसर लेकर आएगा। इसका मुख्य काम ब्रह्मांड में गुरुत्वाकर्षण लहरों का पता लगाना है। इसके लिए अमेरिका में दो प्रोजेक्ट चल रहे हैं। LIGO को संयुक्त राज्य अमेरिका में दो साइटों पर और इटली में एक समान डिटेक्टर के सहयोग से संचालित किया जा रहा है। एक बार चालू हो जाने के बाद, LIGO-इंडिया भी अमेरिका के LIGO डिटेक्टरों के साथ मिलकर काम करेगा।
प्रयोगशालाओं का अंतरराष्ट्रीय नेटवर्क
LIGO प्रयोगशालाओं का एक अंतरराष्ट्रीय नेटवर्क है जो तारों और ग्रहों जैसे बड़े आकाशीय पिंडों की गति से उत्पन्न स्पेसटाइम में होने वाली तरंगों का पता लगाता है। इन तरंगों के बारे में पहली बार अल्बर्ट आइंस्टीन के सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत के रूप में बताया था।
न्यूटन का गुरुत्वाकर्षण नियम
न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण के नियम से सभी परिचित होंगे। अंग्रेजी गणितज्ञ सर इस्साक न्यूटन (1643-1727) ने माना था कि किसी भी वस्तु को जमीन पर गिराने वाला बल वह भी है जो आकाशीय पिंडों को उनकी कक्षाओं में घूमता है।
न्यूटन ने कहा था कि ऐसा इसलिए होता है क्योंकि प्रत्येक खगोलीय पिंड ब्रह्मांड में प्रत्येक दूसरे पिंड पर एक आकर्षक बल लगाता है। उन्होंने इस आकर्षक बल की ताकत की गणना करने के लिए एक गणितीय सूत्र तैयार किया। इसके तहत दोनों पिंडों के द्रव्यमान के सीधे आनुपातिक थे और उनके बीच की दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती थे। दो सौ सालों से अधिक समय तक, गुरुत्वाकर्षण की हमारी समझ इसी से बनी। यह सभी आकाशीय पिंडों की गति की व्याख्या कर सकता है और गणितीय ढांचा ऐसे परिणाम उत्पन्न करने में सक्षम था जो ऑब्जर्वेशन के साथ सटीक रूप से मेल खाते थे। न्यूटन का गुरुत्वाकर्षण का नियम आज भी विज्ञान शिक्षा का एक अभिन्न अंग है।
न्यूटन के नियम में खामियां
इसकी सफलता के बावजूद, सिद्धांत में कुछ प्रमुख कमियों थी। जिनमें से एक न्यूटन के समय में भी स्पष्ट थी। न्यूटन ने 1687 में अपने ऐतिहासिक प्रकाशन, द मैथमेटिकल प्रिंसिपल्स ऑफ नेचुरल फिलॉसफी में गुरुत्वाकर्षण बल का वर्णन करते हुए स्वयं इसे स्वीकार किया था। उनके समकालीन भी इसके बारे में जानते थे। सिद्धांत किन्हीं दो पिंडों के बीच आकर्षक बल के अस्तित्व के कारण की व्याख्या नहीं करता है। पदार्थ का हर टुकड़ा हर चीज के प्रति आकर्षित क्यों होता है?
दूसरी समस्या बहुत बाद में 1905 में अल्बर्ट आइंस्टीन के सापेक्षता के विशेष सिद्धांत के परिणामस्वरूप स्पष्ट हुई। विशेष सापेक्षता ने स्थापित किया कि कुछ भी प्रकाश की गति से तेज यात्रा नहीं कर सकता। लेकिन गुरुत्वाकर्षण बल बिना किसी देरी के बहुत दूर तक तुरंत जा रहा था। दस साल बाद, 1915 में आइंस्टीन ने अपने सामान्य सापेक्षता के सिद्धांत के साथ गुरुत्वाकर्षण की हमारी समझ को बदल दिया। उन्होंने विशेष सापेक्षता के साथ पहले ही दिखा दिया था कि अंतरिक्ष और समय स्वतंत्र नहीं थे, लेकिन उन्हें स्पेसटाइम के रूप में एक साथ बुना जाना था। सामान्य सापेक्षता के साथ, जो अनिवार्य रूप से गुरुत्वाकर्षण का एक नया सिद्धांत था, आइंस्टीन के विचारों ने बड़ी छलांग लगाई।
गुरुत्वाकर्षण तरंगों के इन छोटे प्रभावों को मापने के लिए वैज्ञानिकों ने लेजर इंटरफेरोमीटर ग्रेविटेशनल वेव ऑब्जर्वेटरी (एलआईजीओ) की स्थापना की है, जो अब तक के सबसे जटिल वैज्ञानिक उपकरणों में से एक है। वेधशाला में दो 4-किमी-लंबे निर्वात कक्ष शामिल हैं, जो एक दूसरे के लंबवत बने हैं। अत्यधिक परावर्तक दर्पण निर्वात कक्षों के आखिर में रखे जाते हैं।
दोनों निर्वात कक्षों में एक साथ प्रकाश किरणें निकलती हैं। वे दर्पणों से टकराते हैं, परावर्तित होते हैं और उन्हें फिर से कैप्चर कर लिया जाता है। सामान्य परिस्थितियों में, दोनों कक्षों में प्रकाश किरणें एक साथ वापस आती हैं। लेकिन जब कोई गुरुत्वीय तरंग आती है, तो एक कक्ष थोड़ा लम्बा हो जाता है, जबकि दूसरा थोड़ा सिकुड़ जाता है। इस मामले में, प्रकाश किरणें एक साथ वापस नहीं आती हैं, और फेज का अंतर होता है। एक चरण अंतर की उपस्थिति एक गुरुत्वाकर्षण तरंग का पता लगाने का प्रतीक है।
गुरुत्वीय तरंगों का पता लगाने के लिए आवश्यक मापन की शुद्धता आश्चर्यजनक है। 4-किमी के पैमाने पर, गुरुत्वाकर्षण तरंग के कारण प्रकाश को यात्रा करने वाली दूरी में परिवर्तन प्रोटॉन की चौड़ाई से 10,000 गुना छोटा होता है और LIGO उपकरणों को इसे पकड़ने के लिए डिज़ाइन किया गया है। LIGO वेबसाइट के अनुसार, यह मानव बाल की चौड़ाई से कम सटीकता के साथ 4.2 प्रकाश वर्ष दूर किसी पड़ोसी तारे की दूरी को मापने के समान है।
LIGO-इंडिया गुरुत्वीय तरंग वेधशालाओं के इस अंतरराष्ट्रीय नेटवर्क का पांचवां और संभवतः आखिरी नोड होगा। इन वेधशालाओं के उपकरण इतने संवेदनशील होते हैं कि वे भूकंप, भूस्खलन या यहां तक कि ट्रकों की आवाजाही जैसी घटनाओं से आसानी से प्रभावित हो सकते हैं और गलत रीडिंग दे सकते हैं। यही कारण है कि संकेतों को दोबारा सत्यापित करने के लिए कई वेधशालाओं की आवश्यकता होती है।
भारत के लिए, LIGO एक महत्वपूर्ण मील का पत्थर है। भारत कई अंतरराष्ट्रीय विज्ञान परियोजनाओं में एक सक्रिय सहयोगी रहा है। इनमें लार्ज हैड्रोन कोलाइडर प्रयोग और ITER, थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर बनाने का प्रयास शामिल है जो नियंत्रित परमाणु संलयन प्रतिक्रियाओं को सक्षम करेगा। वर्तमान अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन के इस दशक के अंत में समाप्त होने के बाद अगले अंतरिक्ष स्टेशन की स्थापना में भारत के एक भागीदार देश होने की भी उम्मीद है।
