பைனரி பல்ஸார் என்னது?

சென்ற வார உரையாடலில், வெபர் தன்னுடைய அருமையான ஈர்ப்பு அலை அளவீட்டில் எப்படித் தோல்வியுற்றார் என்று விவரமாக அலசினோம். அடுத்த வாரமும், இந்த உரையாடல் தொடர்ந்தது.

மஞ்சு: “வெபரின் அளவிடல் மானியில ஏதாவது கோளாறு இருந்திருக்குமோ? அதை சரிப்படுத்தினால், அவர் வெளியிட்ட தவறான அதிர்வுகள் மானியிலிருந்து நீக்கப்படுமா?”

“பல விஞ்ஞானிகள் அப்படி அந்த கால கட்டத்தில் நினைத்தது உண்மை. பலர், அவரது மானியை இன்னும் சிறப்பாக வடிவமைத்தும் பார்த்தார்கள். பெரிய பலன் எதுவும் கிடைக்கவில்லை. ஆனால், வெபரின் முயற்சிகள், பல விஞ்ஞானிகளையும் எப்படியாவது, ஈர்ப்பு அலைகளை பதிவு செய்ய வேண்டும் என்ற முயற்சிக்கு, உந்துகோலாகப் பயன்பட்டது. இப்படி பல முயற்சிகள் தோல்வியுற்றாலும், 1974 -ல் இரு விஞ்ஞானிகள் (Joseph Hooten Taylor and Alan Russell Hulse) மறைமுக அளவீடல் மூலம், ஈர்ப்பு அலைகள் உள்ளதென, ஒரு ஜோடி பைனரி பல்ஸார் (binary pulsar) மூலம் நிரூபித்தனர்”.

ம: “பைனரி பல்ஸார் – புதுசா இருக்கே. அது என்னது சார்?”

“முன்னமே நாம், நியூட்ரான் நட்சத்திரம் பற்றிப் பேசினோம். கடைசி காலத்தில், எப்படி ஒரு நட்சத்திரம் தன்னுடைய எரிபொருளை இழக்கும் பொழுது வெடித்து, சிதறுகையில் அதன் கரு, ஒரு நியூட்ரான் நட்சத்திரமாக மாறுகிறது என்று பார்த்தோம். இவ்வாறு, சில சமயம், அருகாமையில் இருக்கும் இரு நடசத்திரங்கள், ஒரே சமயத்தில், தங்களது எரிபொருளை இழந்து, விண்வெளியில் வெடித்து, சிதறி, பாக்கி இருக்கும் இரு கருக்கள், அதாவது, இரு நியூட்ரான் நட்சத்திரங்கள், ஒரு மையத்தில் சுற்ற ஆரம்பிக்கலாம். அவ்வாறு நேர்ந்தால், அதை பைனரி பல்ஸார் என்று அழைக்கப்படுகிறது”

அருண்: “இது அடிக்கடி நிகழும் விஷயமா சார்?”

“அடிக்கடி அல்ல. விண்வெளி ஆராய்க்கியாளர்களின் தேடல்களில் கிடைத்த, ஒரு இயற்கை நிகழ்வு இது. முன்னமே கொன்னது போல, நியூட்ரான் நட்சத்திரம் என்பது மிக மிக அதிக ஈர்ப்பு சக்தியுடைய ஒரு விண்பொருள். அதுவும், இரண்டு நியூட்ரான் நட்சத்திரங்கள், ஒரே மையத்தில் சுற்றத் தொடங்கினால், அவற்றின் திண்மையைப் பொருத்து, இந்த சுழற்சி, இவ்விரண்டு நியூட்ரான் நட்சத்திரங்களையும் அருகே மேலும் கொண்டு வரும் வாய்ப்பு உள்ளது. ஒரு எல்லைக்கு மேல் அருகாமையில் வந்தால், இவை மிகப் பெரிய ஈர்ப்பு அலையை உருவாக்கும் சக்தி கொண்டவை”

அ: “நீங்கள் சொல்வதைப் பார்த்தால், முதல் ஈர்ப்பு அலையை இவர்கள் பதிவு செய்து விட்டனர் என்று தோன்றுகிறது”

ம: “அடுத்த கட்டமாக இந்தப் பாதையில் என்ன நடந்தது?”

“விஞ்ஞானிகள், ஈர்ப்பு அலைகளின் அடிப்படையை முதலில் கோட்பாடுகள் மூலம், புரிந்து கொள்ள முற்பட்டார்கள். இவர்களது இந்த செயலின் நோக்கம், எல்லா வித ஈர்ப்பு அலைகளையும், பூமியிலிருந்து உணருவது சாத்தியம் இல்லை என்ற ஒரு கருத்து நிலவியது. பல வருடங்களாக, ஈர்ப்பு அலைகள் பற்றி ஒப்புக் கொள்ளப்பட்ட சில விஷயங்கள்:

• சாதாரண பொருட்களுடன் எந்த பாதிப்பும் இல்லாத மிகச் சிறிய அலைகள் இவை
• விண்வெளியில் நடக்கும் பெரும் சம்பவங்களிலிருந்து உருவாகினாலும், சம்பவத்தின் சக்திக்கு ஏற்றாற்போல், மாறுபடும் அலைகள் இவை. இதை நன்றாக நினைவில் கொள்ளூங்கள். பின்னொரு பகுதியில் இதை விரிவாகப் பார்ப்போம். இந்த அம்சம் சற்று சிக்கலைத் தோற்றுவித்தாலும், அதுவே ஒரு பெரிய கருவியாக மாறவும் வாய்ப்புண்டு
• ஈர்ப்பு அலைகளை, மூன்று வகைகளாகப் பிரித்தார்கள். முதல் வகை, சீரற்ற அலைகள். (stochastic). இவை மிகவும் முக்கியமானவை. ஆனால், நடைமுறையில் இவற்றை பதிவு கெய்வது மிகவும் கடினம். இரண்டாவது வகை, காலாந்திர அலைகள். (periodic). இவை பல பத்தாண்டுகள் இடைவெளியில் உருவாகும் ஈர்ப்பு அலைகள். பெரும்பாலும் நியூட்ரான் நட்சத்திரங்கள் நெருங்குகையில் உருவாகும் ஈர்ப்பு அலைகள். சில பத்தாண்டுகளுக்கு, இவை அந்த நட்சத்திரங்கள் நெருங்குகையில், மிக மெதுவாக பலமாகும் ஈர்ப்பு அலைகள். இவற்றைப் பதிவு செய்வதும், மிகப் பெரிய சவால். மூன்றாவது வகை, திடீர் அலைகள். (impulsive) விண்வெளி நிகழ்வின் ராட்சசத்தனம், தூரத்தைப் பொறுத்தது, இவற்றின் பலம் வேறுபட்டாலும், இந்த மூன்று வகைகளில், இவ்வகை அலைகள் பதிவு செய்ய ஓரளவு சாத்தியம் என்று நம்பப்பட்டது.

எப்படியாவது, திடீர் ஈர்ப்பு அலைகளைப் பதிவு செய்வது என்று முடிவெடுத்தார்கள்”

அ: “அதற்கென புதிய முறைகள் தேவை என்று தோன்றுகிறது. சரியா சார்?”

“சரியான யூகம். இந்த முறைக்கு யாரும் முதல் என்று திட்டவட்டமாக சொல்ல முடியாதென்றாலும், இதை தொடங்கி வைத்தவர், வெபரின் மாணவர், ஃபார்வோர்டு (Robert Forward) என்பவர். Interferometry என்பது பெளதிகத்தில் உள்ள ஒளி சம்பந்தமான ஒரு அளவு முறை. 19 -ஆம் நூற்றாண்டின் கடைசியில் இம்முறையைப் பயன்படுத்தி, Michelson Morley experiment என்பதை அனைவரும் கேள்விப் பட்டிருப்போம். ஐன்ஸ்டீனின் சிறப்பு சார்பியல் கொள்கைக்கு (Special theory of relativity) அடிப்படை, இந்த Interferometry நுட்பம்.

லேசர் கதிரை ஒரு கதிர்பிரிப்பான் (beam splitter) வழியாக, இரு கண்ணாடிகளுக்கு அணுப்பப்படும். அந்தக் கதிர், கண்ணடியில் பிரதிபலித்து கதிர்பிரிப்பானை ஊடுருவிக் கொண்டு தன் பயணத்தை ஒரு கதிர் உணர்வியைச் சென்றடைகிறது. நொடிக்கு 3 லட்சம் கிலோமீட்டர் வேகத்தில் பயணிக்கும் லேசர் கதிர், இரண்டு கண்ணாடியிலும் பிரதிபலித்து, உணர்வியை அடையும் பொழுது எந்த மாற்றமும் இருக்காது. ஆனால், பூமியைத் தாண்டிக் செல்லும் திடீர் ஈர்ப்பு அலை இந்த அமைப்பை என்ன செய்யும்? சரியாக உருவமைக்கப்பட்ட இந்த அமைப்பில், ஒரு கண்ணாடி உணர்வியை சற்று முன்னும், இன்னொன்று சற்று பின்னும் வந்தடையும். அட, விஷயம் இவ்வளவுதானா, என்று தோன்றலாம். நாம் இங்கு தேடுவது, ப்ரோட்டானின் அளவில் ஆயிரத்தில் ஒரு பங்கு நகர்வு! ஒரு மனிதர் கைத்தாளம் போட்டால் கூட, அதைவிட அதிக மாற்றம் தோன்ற வாய்ப்புண்டு. இதுதான் அடிப்படையான விஷயம் என்றாலும், இதில் உள்ள தொழில்நுட்பச் சிக்கல்கள் ஏராளம்”

அ: “Interesting. கொஞ்சம் விளக்கமாக இந்தச் சிக்கல்களைப் பற்றிச் சொல்லுங்களேன்”

“1970 -களில் ஃபார்வர்டு உருவாக்கிய 8.5 மீட்டர் நீளமான Interferometer -ல் பல நூறு மணி நேர அளவீடல்கள் எந்தப் பலனையும் தரவில்லை. Weiss என்ற அமெரிக்க விஞ்ஞானி, இந்த விஷயங்களை வெபரின் காலத்திலிருந்து ஆராய்ந்து, இந்த Interferometer முறையில் வெற்றி பெற வேண்டும் என்று களத்தில் இறங்கினார். அவருக்கு, ஏன் வெபரின் அளவீடல்களில் துல்லியம் இல்லை என்பதும் புரிய, thermal noise என்ற வெப்பத்தால் உருவாகும் பயனற்ற சிக்னல்களைக் குறைக்கவும் வழி கண்டார். அவருக்கு, அரசாங்க மற்றும் ராணுவ ஆராய்ச்சி மானியம் குறையக் குறைய, அவர் ஜெர்மனியைக் சேர்ந்த ஆராய்ச்சியாளர்களுடன் சேர்ந்து தன் ஆராய்ச்சியைத் தொடர்ந்தார். அவர், படிப்படியாக Interferometer -களை உருவாக்கினாலும் – முதல் 7 மீட்டர், பின் 15 மீட்டர், என்று பல உதாரணக் கருவிகளை உருவாக்கினார் (prototypes). அவருக்கு, அதன் நீளம் 1 கிலோ மீட்டராவது இருந்தால்தான், திடீர் ஈர்ப்பு அலைகளை அளக்கும் சாத்தியம் இருக்கும் என்று தோன்ற, அதை ஜெர்மனியில் உருவாக்கினார். 1985 -ல் முதன் முறையாக, “ட” வடிவத்தில், 3 கிலோமீட்டர் நீளமுள்ள Interferometer உருவாக்க, ஒரு பரிந்துரை முன்வைக்கப்பட்டது. ஆனால், போதுமான நிதி இல்லாத காரணத்தால், அது நிறைவேறவில்லை. இன்றைய அமெரிக்க LiGO -வின் உண்மையான முன்னோடி ஜெர்மனீயக் கருவிகள் தான். ஏன், 2000 வரை இந்தத் துறையில் ஜெர்மனிதான் முன்னணி நாடு. ப்ரிட்டன் மற்றும் ஜெர்மனி கைகோர்த்து,  GEO 600  என்ற LIGO முன்னோடியை, 1995 -ல் உருவாக்கினார்கள். Center for Gravitational Physics, என்ற இந்த அமைப்பில், பல ஜெர்மனி மற்றும் ப்ரிடிஷ் பல்கலைக்கழகங்கள், பங்கேற்றன. ஆனால், இவர்களது முயற்சி, திடீர் ஈர்ப்பு அலைகளை உலகிற்கு உணர்த்த முடியவில்லை. இவர்களுடன் இத்தாலியர்களும் சேர்ந்து கொண்டனர். அவர்களது அமைப்பின் பெயரே விநோதமானது”.

அ: “ரொம்ப நன்றி சார். அடுத்த வாரம் தொடரலாம்”