एक नया बड़ा G मापन भौतिकी को उसके सबसे पुराने प्रयोगात्मक विवादों में से एक का अंत करने में मदद कर सकता है

गुरुत्वाकर्षण को मापना अभी भी सबसे कठिन बल क्यों है

भौतिकविदों ने सदियों से गुरुत्वीय स्थिरांक, जिसे बड़ा G कहा जाता है, को मापने की कोशिश की है, और वे अभी तक स्थिर सहमति तक नहीं पहुँच पाए हैं। यह चौंकाने वाली बात है, क्योंकि G भौतिकी के सबसे मौलिक संख्यात्मक मानों में से एक है। लेकिन विद्युतचुंबकत्व या क्वांटम प्रणालियों से जुड़े मापों के विपरीत, गुरुत्वाकर्षण को लक्षित प्रयोग बार-बार ऐसे मान देते रहे हैं जो एक-दूसरे से साफ़ तौर पर मेल नहीं खाते। New Scientist द्वारा प्रमुखता से प्रस्तुत नया परिणाम इस विवाद को सीधे समाप्त नहीं करता, लेकिन यह शायद अब तक के सबसे मजबूत प्रयासों में से एक है, जो दिखाता है कि इसे आखिरकार कैसे संकुचित किया जा सकता है।

कठिनाई की शुरुआत खुद गुरुत्वाकर्षण से होती है। यह अन्य मौलिक बलों की तुलना में बहुत कमजोर है, जिससे प्रयोगशाला वस्तुओं के बीच इसके प्रभाव अत्यंत छोटे हो जाते हैं। साथ ही, गुरुत्वाकर्षण को इस तरह ढका नहीं जा सकता जैसा कुछ अन्य प्रभावों को अलग या कम किया जा सकता है। इससे प्रयोगकर्ताओं को ऐसे हालात में बेहद छोटे संकेतों का पता लगाना पड़ता है, जहाँ पृथ्वी का पृष्ठभूमि बल हमेशा मौजूद रहता है और जहाँ त्रुटि का कोई भी अनदेखा स्रोत अंतिम मान को विकृत कर सकता है।

एक क्लासिक उपकरण की आधुनिक वापसी

US National Institute of Standards and Technology में Stephan Schlamminger के नेतृत्व में किया गया नया काम 1798 में Henry Cavendish द्वारा पहली बार इस्तेमाल किए गए टॉर्शन-बैलेंस दृष्टिकोण पर आधारित है। मूल अवधारणा में, छोटे द्रव्यमानों को इस तरह निलंबित किया जाता है कि पास की वस्तुओं से आने वाला मंद गुरुत्वीय आकर्षण बहुत हल्का मोड़ पैदा करे। उस मोड़ को अत्यंत सावधानी से मापकर शोधकर्ता इन द्रव्यमानों के बीच गुरुत्वाकर्षण की ताकत का अनुमान लगा सकते हैं। सिद्धांत पुराना है। चुनौती यह है कि व्यवस्था का हर हिस्सा इतना स्थिर, अंशांकित और अच्छी तरह समझा हुआ हो कि अनिश्चितता परिणाम पर हावी न हो जाए।

हालिया प्रयोग में यह उपकरण अपने ऐतिहासिक पूर्वज की तुलना में कहीं अधिक परिष्कृत था। स्रोत पाठ के अनुसार, टीम ने दो सटीक रूप से अंशांकित टर्नटेबल्स पर रखे आठ भारों का उपयोग किया और प्रणाली को लगभग मानव बाल जितनी मोटाई वाले रिबनों से निलंबित किया। यह काम 2007 में फ्रांस में पहली बार किए गए एक प्रयोग का अत्यंत श्रमसाध्य पुनरावर्तन भी था। एक ही संख्या को जल्दी प्रकाशित करने के बजाय, शोधकर्ताओं ने एक दशक तक हर संभावित अनिश्चितता स्रोत को मापा और कम किया।

यह परिणाम महत्वपूर्ण क्यों है

नए मापन का महत्व सुर्खियों के नाटकीयपन से कम और उसकी पद्धति से अधिक जुड़ा है। वर्षों से बड़ा G समस्या निराशाजनक रही है, आंशिक रूप से इसलिए क्योंकि विश्वसनीय प्रयोग एक-दूसरे से इतना भिन्न रहे हैं कि असहज संभावनाएँ उठने लगीं। शायद उपकरण अभी भी व्यवस्थित त्रुटियों को छिपा रहे हैं। शायद प्रयोगशालाएँ एक ही भौतिकी को सूक्ष्म रूप से अलग तरीकों से संभाल रही हैं। सबसे अटकलपूर्ण व्याख्या में, शायद गुरुत्वाकर्षण उतना प्रयोगात्मक रूप से सरल नहीं है जितना भौतिकविदों ने माना था। नया अध्ययन इन गहरी आशंकाओं की पुष्टि नहीं करता, लेकिन यह इस बात को मज़बूत करता है कि धैर्यपूर्ण पुनरुत्पादकता ही गतिरोध से बाहर निकलने का रास्ता है।

इसलिए यह परिणाम इसलिए भी महत्वपूर्ण है, भले ही यह बहस को समाप्त न करे। वर्षों की मेहनत और अनिश्चितता पर निरंतर ध्यान के साथ किया गया एक सावधानीपूर्वक पुनर्निर्मित प्रयोग भविष्य के काम के लिए एक अधिक मजबूत संदर्भ बिंदु देता है। यदि अन्य टीमें अब एक अधिक सख्ती से नियंत्रित माप से तुलना कर सकती हैं, तो यह क्षेत्र यह समझना शुरू कर सकता है कि क्या पहले के मतभेद छिपी तकनीकी खामियों से आए थे या प्रयोगात्मक डिजाइन की व्यापक समस्याओं से।

एक शांत प्रगति, लेकिन व्यापक असर के साथ

सटीक माप अक्सर नए कण या खगोलीय छवि जैसी सार्वजनिक उत्तेजना नहीं पैदा करते, लेकिन वे उस नींव को आकार देते हैं जिस पर शेष भौतिकी खड़ी है। स्थिरांक उन स्थिर संख्याओं के रूप में माने जाते हैं जो सिद्धांत और गणना के नीचे रहती हैं। जब उनमें से एक विवादित बनी रहती है, तो यह बहुत सीधे तौर पर प्रयोगात्मक नियंत्रण की सीमाएँ उजागर करती है।

• गुरुत्वीय स्थिरांक को मापना असाधारण रूप से कठिन बना हुआ है क्योंकि गुरुत्वाकर्षण कमजोर है और उसे ढका नहीं जा सकता।
• नए प्रयोग ने क्लासिक टॉर्शन-बैलेंस पद्धति को कहीं सख्त नियंत्रण और एक दशक की अनिश्चितता-घटाने वाली प्रक्रिया के साथ फिर से अपनाया।
• इसका मूल्य एक संख्या से कम और भविष्य की तुलना के लिए अधिक विश्वसनीय मानक देने में अधिक हो सकता है।

यदि नया मापन बाद के प्रयोगों को अधिक निकटता से मेल खाने में मदद करता है, तो यह भौतिकी के सबसे स्थायी प्रयोगशाला विवादों में से एक के अंत की शुरुआत हो सकता है। यदि नहीं, तो बड़ा G से जुड़ा रहस्य और गहरा होगा। दोनों ही स्थितियाँ इस परिणाम को गंभीर ध्यान के योग्य बनाती हैं।

यह लेख New Scientist की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें.