शोधकर्ताओं ने पहली बार एक क्वांटम वस्तु में अल्बर्ट आइंस्टीन के सिद्धांत द्वारा अनुमानित गुरुत्वाकर्षण प्रभाव को सीधे देखा। इस प्रयोग ने प्रदर्शित किया कि गुरुत्वाकर्षण सिद्धांत का एक स्तंभ परीक्षण की गई स्थितियों के तहत क्वांटम यांत्रिकी के साथ अपनी संगतता बनाए रखता है।
यह जांच ने नेगेव विश्वविद्यालय, उल्म विश्वविद्यालय और ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों के एक अंतरराष्ट्रीय समूह द्वारा की गई थी, जिसमें नोबेल पुरस्कार विजेता भौतिक विज्ञानी सर रोजर पेनरोस ने भाग लिया। इन निष्कर्षों को 2 सितंबर को साइंस एडवांसेज पत्रिका में प्रकाशित किया गया था।
यह परिणाम महत्वपूर्ण है क्योंकि आधुनिक भौतिकी दो अत्यधिक सफल संरचनाओं पर निर्भर करती है, लेकिन उनमें से किसी में भी पूर्ण एकीकरण की कमी है: क्वांटम यांत्रिकी, जो सूक्ष्म कणों के व्यवहार का वर्णन करने के लिए जिम्मेदार है, और आइंस्टीन का सिद्धांत, जो गुरुत्वाकर्षण, पिंडों के गिरने और बड़े पैमाने पर ब्रह्मांडीय संरचना की व्याख्या करता है। नया परीक्षण ठीक उसी क्षेत्र पर केंद्रित था जहां ये दोनों विवरण मिलते हैं।
प्रयोग का विवरण
प्रयोग के दौरान मापा गया क्वांटम चरण आइंस्टीन के तुल्यता सिद्धांत को इस विशिष्ट प्रकार की क्वांटम तरंग पर लागू करने से प्राप्त भविष्यवाणी से मेल खाता था। यह सिद्धांत सरल शब्दों में बताता है कि मुक्त रूप से गिरते पर्यवेक्षक के लिए स्थानीय रूप से गुरुत्वाकर्षण मौजूद नहीं होना चाहिए, जो एक गिरते लिफ्ट में महसूस होने वाले भारहीनता की भावना को दर्शाता है।
हालांकि इस सिद्धांत को पहले सामान्य पदार्थ का उपयोग करके उच्च सटीकता के साथ मान्य किया जा चुका है, चुनौती इसे क्वांटम संस्थाओं पर सीधे परीक्षण करना थी, जिनमें तरंग व्यवहार प्रदर्शित करने और एक साथ कई पथों पर यात्रा करने की क्षमता होती है।
शोधकर्ताओं ने बताया कि हालांकि पिछले कार्यों में गुरुत्वाकर्षण को मापने के लिए क्वांटम कणों का उपयोग किया गया था, इस नए अध्ययन का अंतर मुक्त रूप से गिरती वस्तु के लिए अपेक्षित क्वांटम चरण का पहला सीधा माप करना था।
अध्ययन के मुख्य लेखक, रॉन फोल्मैन ने कहा: 'यह एक अनूठा लेख है क्योंकि यह एक कठिन प्रयोग को भौतिकी के सबसे मौलिक प्रश्नों में से एक पर एक दूरगामी सैद्धांतिक व्याख्या के साथ जोड़ता है: आइंस्टीन के सिद्धांत द्वारा वर्णित गुरुत्वाकर्षण और क्वांटम सिद्धांत को ब्रह्मांड की समझ में कैसे एकीकृत किया जा सकता है?' ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय के प्रोफेसर और सह-लेखक व्लात्को वेद्रल ने जोड़ा कि इस प्रयोग ने क्वांटम यांत्रिकी को उसकी सबसे आकर्षक सीमाओं में से एक तक धकेल दिया है।
सीमाएं और अगले कदम
परिणाम के महत्व के बावजूद, वैज्ञानिक स्वयं इस खोज की सीमाओं को परिभाषित करने में सतर्क हैं। उन्होंने स्पष्ट किया कि प्रयोग ने क्वांटम यांत्रिकी और गुरुत्वाकर्षण के बीच कोई एकीकृत सिद्धांत उत्पन्न नहीं किया, न ही यह साबित किया कि गुरुत्वाकर्षण स्वयं क्वांटम है। जो प्रदर्शित किया गया है वह यह है कि विश्लेषण की गई स्थितियों के दायरे में आइंस्टीन का तुल्यता सिद्धांत क्वांटम यांत्रिकी के साथ सुसंगत रहता है।
इसके अतिरिक्त, यह परिणाम रोजर पेनरोस द्वारा प्रस्तावित परिकल्पना को अमान्य नहीं करता है, जो सुझाव देता है कि पर्याप्त द्रव्यमान वाली वस्तुएं लंबे समय तक सुपरपोजिशन अवस्थाओं को बनाए रखने पर क्वांटम यांत्रिकी विफल हो सकती है। हालांकि, वर्तमान प्रयोग में इस अटकलबाजी का परीक्षण करने के लिए पर्याप्त द्रव्यमान या दीर्घकालिक सुपरपोजिशन का उपयोग नहीं किया गया था।
टीम ने अधिक भारी वस्तुओं, जैसे नैनोडायमंड्स, को शामिल करने के लिए कार्यप्रणाली का विस्तार करने की योजना बनाई है, और इसी उद्देश्य से परीक्षण नेगेव विश्वविद्यालय के उसी समूह में चल रहे हैं। इस शोध में नेगेव विश्वविद्यालय, ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय, साउथम्पटन विश्वविद्यालय, जर्मन एयरोस्पेस सेंटर, उल्म क्वांटम टेक्नोलॉजीज इंस्टीट्यूट, उल्म विश्वविद्यालय और टेक्सास ए एंड एम विश्वविद्यालय के बीच सहयोग शामिल है।