ஈர்ப்பு அலைகள் – பகுதி 6

கடந்த வாரம் வரை, ஈர்ப்பு அலைகளை அளவிடும் முதல் முறைகள் பற்றிப் பார்த்து வந்தோம். இன்று, 1990 முதல், நடந்த சில முக்கிய முன்னேற்றங்களை அலசுவோம்.

மஞ்சு: “போன வாரம், கொஞ்சம் வரலாறு பார்த்தோம். இன்றிருக்கும் நிலையை வைத்துப் பார்க்கையில் Laser Interferometry ஒரு முக்கிய நுட்பம் என்பது தெளிவாகத் தெரிகிறது. ஆனால், இந்தத் தெளிவு எப்பொழுது தோன்றியது?”

“ஏறக்குறைய 80 -களின் கடைசி வரை பல வித முயற்சிகள், பலன் அளிக்காத பட்சத்தில், விஞ்ஞானிகள் ஒரு முடிவிற்கு வந்தார்கள். தங்களிடம் உள்ள லேசர் கதிர்களை உருவாக்கும் எந்திரங்கள், இவ்வித அளவீடுகளுக்குத் தகுந்த சக்தி வாய்ந்தவை அல்ல. இன்னும் சக்தி வாய்ந்த லேசர்கள் தேவை. மேலும், Laser Interferometry, தகுந்த முறைதான். ஆனால், தொங்க விடப்படும் கண்ணாடிகள் சாதாரண நிலத்தில் நடக்கும் அசைவுகளுக்கு (சிறு நில நடுக்கம், நிலத்தைத் தோண்டும் எந்திரங்கள்) இடம் கொடுக்காமல், திடீர் ஈர்ப்பு அலைகளுக்காகக் காத்திருக்க வேண்டும். இந்த இரு பெரும் சவால்களைத் தீர்ப்பதைத் தவிர வேறு வழியில்லை. இதை, இன்றைய செயற்கை நுண்ணறிவுத் துறையோடு ஒப்பிடலாம். அத்துறையிலும், தகுந்த கணினி சக்தியின்றி, தகுந்த டேடா இல்லாமல், பல வருடங்கள், துறை வளரக் காத்திருக்க வேண்டி வந்தது”

ம: “அடுத்த கட்ட முயற்சி அமெரிக்காவிலிருந்து வந்ததா?”

“இல்லை. இத்தாலிய விஞ்ஞானிகள் இவ்வகை ஆராய்ச்சிக்கு நிதி ஒதுக்கீடு இல்லாமல் திண்டாடினார்கள். ஒரு வழியாக இவர்கள் , ஃப்ரெஞ்சு விஞ்ஞானிகளோடு சேர்ந்து கொண்டு (இவர்களை ப்ரிடிஷ்- ஜெர்மன் கூட்டணி சேர்த்துக் கொள்ளவில்லை), ஒரு புதிய ஈர்ப்பு அலைகளைப் பதிவு செய்யும் அமைப்பை உருவாக்கினார்கள். இந்த இரு நாட்டவரின் கைகோர்ப்பு, இன்று இத்தாலியில் உள்ள விர்கோ (Virgo) என்ற அமைப்பு, 1993 -ல் உருவானது. பூமிக்கு 50 மில்லியன் ஒளியாண்டுகள் தொலைவில் உள்ள நட்சத்திர குழுமம் விர்கோ. ஈர்ப்பு அலைகள் அங்கிருந்து உருவானால், தகுந்த தொழில்நுட்பத்தோடு, நம்மால் பதிவு செய்ய முடியும் என்ற அந்நாளைய கருத்தை மனதில் வைத்து, இந்தப் பெயர் சூட்டப்பட்டது. தொடங்கிய நாள் முதல், விர்கோ, பல கட்டுமான, விஞ்ஞான சிக்கல்களைச் சந்தித்த வண்ணம் இருந்தது. 2003 -ல், கட்டுமான வேலைகள் முடிந்தும், பெரிய முன்னேற்றம் இல்லை. 2007-ல், அமெரிக்கர்களுடன் கைகோர்த்து, ஆராய்ச்சி முடிவுகளை வெளியிடுவது என்று முடிவானது. 2016 முதல், அமெரிக்க LIGO  -வுடன், சேர்ந்து, விண்வெளி ஆய்வுகளை ஒரே நேரத்தில் பதிவு செய்யத் தொடங்க்கியது VIRGO. இது, இன்று ஒரு மிகப் பெரிய பயனளிக்கும், விஞ்ஞான ஒத்துழைப்பாக மலர்ந்துள்ளது”.

அருண்: “நீங்கள் சொல்வதிலிருந்து, அமெரிக்கர்கள் இந்த ஆட்டத்திற்கு, கடைசியில் வந்தவர்கள் என்று தெரிகிறது. மற்றவர்களின் சறுக்கல்களைத் தவிர்த்ததா அமெரிக்க முயற்சி?”

“உன் யூகம் சரியானது. அமெரிக்கர்கள், இந்த விஞ்ஞானத்தில் நிறைய பங்கு பெற்றிருந்தாலும், ஈர்ப்பு அலைகளை பதிவு செய்யும் அமைப்பை உருவாக்குவதில் கடைசியாகத்தான் களத்தில் இறங்கினார்கள். ஆனால், நீ எதிர்பார்த்ததைப் போல, மற்றவர்களின் சறுக்கல்களை, இவர்களாலும் தவிர்க்க முடியவில்லை. அத்துடன், அமெரிக்க நிதியுதவியுடன், அவர்களது அரசியலும் எப்பொழுதும் கலந்து வரும். பெரிய முதலீடு என்பது பிரச்சினை அல்ல. ஆனால் முதலீட்டினால் என்ன செய்ய வேண்டும் என்பதில், அமெரிக்க மேற்பார்வை எப்பொழுதும் சற்று விநோதமானது.

அமெரிக்க விஞ்ஞானத்தின் நிதியுதவி, அந்நாட்டில் உள்ள NSF (National Science Foundation)  என்ற அமைப்பு கையாளுகிறது. Reiner Weiss என்ற அமெரிக்க விஞ்ஞானி, Interferometry முன்னேற பல வித ஆராய்ச்சிகளை செய்த வண்ணம் இருந்தார். இவருடைய எண்ணம், பல கிலோமீட்டர்கள் நீளமுள்ள Interferometer அமைப்பு, அதுவும் ஜோடி அமைப்பு (அமெரிக்காவிற்குள்) தேவை. அதுவும் சக்தி வாய்ந்த லேசரும் தேவை என்று NSF -ஐ அணுகியதில், அதற்கான ஒரு விரிவான கட்டுமான ஆராய்ச்சி செய்து, ஒரு proposal -ஐ தருமாறு நிதி ஒதுக்கினார்கள். மூன்று ஆண்டுகள், இந்த முயற்சியில் ஈடுபட்டு Weiss உருவாக்கிய blue book இன்றும் விஞ்ஞான உலகில் மிகவும் மதிக்கப்படும் ஒன்று. 2017 ஆம் ஆண்டு நோபல் பரிசு Weiss -க்கு Thorne -னுடன் வழங்கப்பட்டது. இவை நடந்து முடிவதற்குள், 1990 -களில் பெரிதாக அமெரிக்காவில், இத்துறையில் எதுவும் நடக்கவில்லை. ஜெர்மனி, ப்ரிட்டன், இத்தாலி, ஃப்ரான்ஸ் என்று பல மேற்கத்திய நாடுகளும் களத்தில் இறங்கி, பல வகை ஆராய்ச்சிகளை வெளியிட்டு வந்தன”.

ம: “இத்தனைப் போராட்டங்கள், தோல்விகள் என்று பல விஞ்ஞானிகளையும் ஆட்டிப் படைத்திருக்கிறது, ஈர்ப்பு அலைகள், என்று தோன்றுகிறது”

“இதைக் கேட்க மிகவும் திருப்தியாக உள்ளது. எத்தனை நாள், எடிசன் மின்விளக்கைக் கண்டுபிடித்தார் என்று தாண்டிச் செல்வது? உண்மையான விஞ்ஞான உலகில், தோல்விகள் சகஜம். நிதியுதவிக்காக போராட்டங்களும் ஒரு அம்சம். கடைசியாக வெற்றி பெற்றது மட்டுமே பொதுவெளியில் மக்களுக்குத் தெரிய வருகிறது. இதனால், விஞ்ஞான உழைப்பு மற்றும் தோல்விகள், தெரிய வருவதே இல்லை. பொது வெளியில், விஞ்ஞான வெற்றிகள், திடீரென்று லாட்டரி அடித்தது போல ஒரு நிகழ்வாகவே இன்றும் நம்பப்படுவது துரதிஷ்டம். இவர்களை, அலை வேட்டையர்கள் (wave hunters) என்று ஒரு பத்திரிக்கை சொன்னது மிகவும் சரியான ஒரு வர்ணனை!”

அ: “லைகோவின் சறுக்கல்களைப் பற்றிக் கொஞ்சம் சொல்லுங்களேன்”

“ஆரம்பமே சற்று விநோதமானது. Kip Thorne (இவர் Interstellar என்ற ஹாலிவுட் திரைப்படத்தின் ஆலோசகராகப் பணியாற்றியது உங்களுக்குத் தெரிந்திருக்கலாம்) – இவர் ஒரு பெளதிக கோட்பாட்டு விஞ்ஞானி. இவருடன் Ron Drever மற்றும், Reiner Weiss, மூவரும், பலவாறு முயற்சி செய்து வெற்றி பெறாததால், அமெரிக்க விஞ்ஞான நிதியுதவி அமைப்பான NSF, ஒரு திடீர் முடிவெடுத்தது. இவர்கள் ஆராய்ந்த Interferometry சார்ந்த ஆராய்ச்சியை, அமெரிக்காவின் இரு பெரும் வெற்றி விஞ்ஞானப் பல்கலைக்கழகங்களான, Caltech மற்றும் MIT, இவர்களையும் சேர்த்து LIGO (Laser Interferometric Gravitational Observatory) என்ற அமைப்பை 1983 –ல் இம்மூவரின் தலைமையில் அமைத்தது. இதில் மற்ற யுரோப்பிய அமைப்புகளைப் போல, பல வகை தடுமாற்றங்கள், மேலாண்மை குளறுபடிகள் என்று மிகவும் மெதுவாக நடந்து வந்தது.  கடைசியாக, Hanford (Washington State) மற்றும் Livingston (Louisiana) ,என்ற 3,500 கிலோமீட்டர் தொலைவில் உள்ள இரு அமெரிக்க மையங்களில், 1994-ல் கட்டுமான வேலைகள் தொடங்கின. ஒரு வழியாக 1997-ல் கட்டுமான வேலைகள் முடிவுற்றும், பெரிய வெற்றி இல்லை. இந்த இரண்டு மையங்களிலும், ‘ட’ வடிவக் குழாய்கள் 4 கிலோமீட்டர் தூரம் கொண்டவை. உலகின் மிகப் பெரிய Interferometer என்று பெயரெடுத்தாலும், தொழில்நுட்பச் சிக்கல்கள், மற்றும், பல செயல்முறைப் பிரச்சினைகளும் தடையாக வெகு ஆண்டுகள் நீடித்தன. 2002 முதல் 2010 வரை எந்த ஈர்ப்பு அலைகளையும் இந்த ராட்சச அமைப்புகளால், பதிவு செய்ய முடியவில்லை. நினைத்துப் பாருங்கள் – 1984 முதல், 2010 வரை, புதிய பாதை எதுவுமின்றி, இந்த அமைப்பு தள்ளாடியது!. ஃப்ரெஞ்சு/இத்தாலியர்கள், ப்ரிடிஷ்/ஜெர்மன் என்று பல பன்னாட்டுக் குழுக்களோடு உழைத்தும் பலனில்லை.”

ம: “ஒரு சந்தேகம் சார். அதென்ன 4 கிலோமீட்டர் நீளமுள்ள இரு கரங்கள்? நாலு கிலோமீட்டர் ஒளிக்கு ஒரு தூரமா என்ன?”

“மிக அருமையான கேள்வி. ஒளிக்கு 4 கிலோமீட்டர் பயணிக்க, 0.000013 நொடிகள் மட்டுமே தேவை. அதாவது 13 மைக்ரோ நொடிகள். இவ்வளவு குறைந்த நேரத்தில் ஒரு ஈர்ப்பு அலையினால் எந்த பாதிப்பும் ஏற்படாது. இத்தனைக்கும், மிகத் துல்லியமாக நேர் கோட்டில் உள்ள வெற்றுக் குழாய் இது. படத்தில் பார்த்தால் அதன் அளவு விளங்கும்.

Weiss –ன் ஆராய்ச்சி பற்றி, மேல்வாரியாகச் சொல்லியிருந்தேன். பொது செய்திகளில், இந்த லேசர் கதிர், இந்த இரண்டு 4 கிலோமீட்டர் நீளமுள்ள கரங்களுக்குள் பயணிப்பதாகச் சொல்லப்படுவது, பாதி உண்மை. இந்தக் கரங்களுக்குள், லேசர் கதிர்கள் பல முறை பயணிக்கின்றன. Weiss –ன் 1980 –களில் ஆராய்ச்சியில், Fabry–Pérot cavities என்ற அமைப்பின் மூலம், லேசர் கதிரை, 1,200 கிலோமீட்டர் பயணிக்க வைக்கிறது. அதாவது ஒளிக்கு 4 மில்லி நொடி தேவைப்படும். இந்த அளவிற்குள், இன்றைய தொழில்நுட்பம் மற்றும் மென்பொருளால், ஈர்ப்பு அலைகளைப் பதிவு செய்ய முடியும். அத்துடன், இதற்காகப் பயன்படுத்தப்படும் லேசர், 1064 nm Nd:YAG laser  20W சக்தி கொண்டது. இங்கு நான் சொல்வது லைகோவின் இரண்டாம் கட்ட பணிக்குப் பின் உருவானது – இதற்கு, Advanced LIGO என்று பெயர் வைக்கப்பட்டது. 2010 முதல், 2015 வரை, இந்தப் பணிகள் நடந்தன. இதற்காக, தலைமையை ஏற்று, அமெரிக்க செனட்டிடம் போராடி, வெற்றி பெற்றவர் Barry Barish. இவர் CalTech –ஐ சேர்ந்த விஞ்ஞானி. இவரும், 2017-ல் நோபல் பரிசு பெற்றவர். 2015 –ல், லைகோவின் மொத்த செலவு 600 மில்லியன் டாலர்கள்”

அ: “அடுத்த வாரம் தொடரலாம் சார்”.