සියවසේ විශිෂ්ඨතම සොයා ගැනීම ගුරුත්වාකර්ෂණ තරංග

archi_converted
ආකිමිඞීස් – Archimedes
March 10, 2017
hasgdgashd_converted
ශ්ලයිඩන් සහ ශ්වාන්
March 10, 2017
Show all

සියවසේ විශිෂ්ඨතම සොයා ගැනීම ගුරුත්වාකර්ෂණ තරංග

gravity_waves_converted

අප අද ජීවත් වන්නේ විද්‍යාවේ දියුණුව මගින් නිපදවූ මාධ්‍ය හරහා ජනතාවට විද්‍යාව වෙනුවට මිථ්‍යාව රැගෙන යමින් සිටින සමාජයක ය. විද්‍යාවේ නව මං විවර කරන සොයා ගැනීමක් පසුගිය පෙබරවාරි මස 16වන දින විද්‍යාඥයන් විසින් අනාවරණය කළේ එය මෙම සියවසේ විශිෂ්ඨතම සොයා ගැනීම ලෙස පවසමිනි. මෙරට මාධ්‍යයන්හි වැඩිදුර සාකච්ඡුාවට බඳුන් නොවූ එම සොයා ගැනීම නම් ‘ගුරුත්වාකර්ෂණ තරංග’ යි.

-ගුරුත්වය සම්බන්ධ අදහස-
ගුරුත්වය ඇතිවන්නේ කෙසේ ද යන්න අදහසක් නිවැරැුදිව නොවූව ද ඇරිස්ටෝටල්ගේ කාලයේ පවා එවකට විසූ දාර්ශනිකයන් ඒ සම්බන්ධයෙන් තම අදහස් පළ කර තිබෙනු දැක ගත හැකි ය. ඇරිස්ටෝටල්ට අනුව සියලූ ම පදාර්ථ සෑදී ඇත්තේ පස්, ජලය, ගින්දර, හා වාතයෙනි. ඒ අනුව එම මූලද්‍රව්‍ය මත ක‍්‍රියා කරන බල දෙකක් ද ඔහු විසින් සඳහන් කරන ලදී. ඉන් එකක් නම් පස් හා ජලය පහළට වැටීම සඳහා වූ බලයයි. අනෙක නම් ගින්දරට හා වාතයට පා වීම සඳහා වූ බලයයි. ඉන් පහළට වැටීම සඳහා වූ බලය ‘ගුරුත්වය‘ ලෙස ඔහු විසින් පවසන ලදී.

එසේ පැවැති ගුරුත්වය නම් බලය ඇති වන්නේ කෙසේ ද යන්නත්, එම බලය ගණනය කළ හැක්කේ කෙසේ ද යන්නත් පිළිබඳව මුලින් ම මතයක් ඉදිරිපත් කරන ලද්දේ සර් අයිසැක් නිව්ටන් විසිනි. ඔහුට අනුව ගුරුත්වය ස්කන්ධයක් සහිත ඕනෑ ම වස්තු දෙකක් අතර ගුරුත්වාකර්ෂණ බලයක් හට ගනී. එම ගුරුත්වාකර්ෂණ බලයේ විශාලත්වය තීරණය වන්නේ එම වස්තූන්ගේ ස්කන්ධය සහ ඒවා අතර ඇති දුර ප‍්‍රමාණය අනුව ය.

එහෙත්, ක්වොන්ටම් භෞතික විද්‍යාවේ ආරම්භයත් සමඟ ම ඇල්බර්ට් අයින්ස්ටයින් ඇතුළු විද්‍යාඥයන් ගණනාවක් ප‍්‍රකාශ කර සිටියේ එක් වස්තුවක් විසින් තවත් වස්තුවක් වෙත එසේ අදෘශ්‍යමාන බලයන් ඇති නොවිය හැකි බවයි. (එසේ යම් පදාර්ථයක් විසින් තවත් පදාර්ථයක් මත වාහකයකින් තොරව බලයක් ඇති කරනවා නම් විඤ්ඤණවාදය සත්‍යය යැයි කීමට විඤ්ඤණවාදීන් එය අනිවාර්යයෙන් යොදා ගනු ඇත.* එසේ නම්, එම බලයන් එකිනෙක අතර ගෙන යන ආකාරයක් තිබිය යුතු විය. ඉලෙක්ට්‍රෝන හා ප්‍රෝටෝන අතර ඇති වන බලය මෙන් ම ස්කන්ධ ස්කන්ධ අතර ඇතිවන ගුරුත්වජ බලය එකක සිට අනෙකට ගෙන යන්නෙක් සිටිය යුතු ය. ඒවා බලයේ වාහක අංශු ලෙස විද්‍යාඥයන් නම් කරන ලදී. ඒ අනුව පදාර්ථ අතර ඇති වන එවන් බලයන් සඳහා වූ අංශූන් මෙසේ හැඳින්විණි.

1. ගුරුත්වජ බලය – ග‍්‍රැවිටෝන
2. විද්‍යුත් චුම්භක බලය – ෆෝටෝන
3. දුර්වල න්‍යෂ්ටික බලය – බෝසෝන (වර්ග 3කි*)
4. ශක්තිමත් න්‍යෂ්ටික බලය – ග්ලූවෝන

එසේ ම මේ සෑම අංශුවකට ම ප‍්‍රතිවිරුද්ධ ප‍්‍රති අංශූන් ද ඇති බව විද්‍යාඥයන් විසින් නිගමනය කරන ලදී. ඒ අනුව සාමාන්‍ය ලෙස බලයන් හුවමාරු වෙමින් පවතිද් දී මෙම අංශූන් අදාළ වස්තූන් එකිනෙකා වෙත බලය රැුගෙන යන අතර, එය වෙනස් කිරීමකට ලක්වෙද් දී එහි ප‍්‍රති අංශූන් නිකුත් විය යුතු විය. සාමාන්‍ය ලෙස පදාර්ථ පවතිද් දී බලය ගෙන යන අංශූන් (අතත්‍ය අංශූන්* දකිනවාට වඩා පහසුවෙන් එවන් අවස්ථාවන්වල දී ශක්තිය විකිරණය කරමින් නිකුත් වෙන අංශූන් (තත්‍ය අංශූන්* විද්‍යාඥයන් විසින් මේ වන විට ග‍්‍රහණය කර ඇත.

සූර්යයා වටා පෘථිවිය ගමන් කරන්නාක් මෙන් ම පරමාණුවක න්‍යෂ්ටිය වටා ඉලෙක්ට්‍රෝන ගමන් කරන්නේ ඒ අතර ඇති විද්‍යුත් චුම්භක බලය හේතුවෙනි. එහි දී එම බලය රැුගෙන යන අංශුව දැක ගත නොහැකි වුවත්, ඉලෙක්ට්‍රෝනයක ගමන් මඟ වෙනස් කිරීමේ දී අංශූන් නිකුත් වීම දැක ගත හැකි ය. එවිට සිදුවන විකිරණය විද්‍යුත් චුම්භක තරංග ලෙස අප විසින් හඳුනා ගනී. (උදා- ආලෝකය* එසේ නිකුත් වන්නේ තත්‍ය ෆෝටෝනය. එසේ විද්‍යාඳයන් විසින් මේ වන විට ෆෝටෝන, බෝසෝන හා ග්ලූවෝන සොයාගෙන ඇත.

එහෙත්, මෙතෙක් ගුරුත්වජ බලය ගෙනයන ග‍්‍රැවිටෝන ග‍්‍රහණය කර ගැනීමට විද්‍යාව සමත් වී නොමැත. විද්‍යාඥයන්ගේ ගණනය කිරීම්වලට අනුව අනෙක් බලයන්ට සාපේක්‍ෂව ගුරුත්වජ බලය ඉතා කුඩා වීමත් ග‍්‍රැවිටෝනයට ස්කන්ධයක් නොමැති වීමත් නිසා එය ග‍්‍රහණය කිරීම ඉතාමත් අපහසු විය. කෙසේ නමුත්, අති විශාල ස්කන්ධයන්ගේ චලිතයන්ගේ වෙනස් වීම් නිසා විකිරණය වන තත්‍ය ග‍්‍රැවිටෝන තරංග ලෙස ගමන් කරනා බවත්, ඒවා අනාවරණය කර ගත හැකි වෙන බවත් විද්‍යාඥයන් විසින් පුරෝකථනය කරන ලදී.

ග‍්‍රැවිටෝන අල්වා ගත නොහැකි වුවත්, එයින් සිදු වන ප‍්‍රතිවිපාකයන් හඳුනා ගත හැකි නිසා ඒවා පවතින බව තහවුරු කිරීමට විද්‍යාවට හැකි ය. අපගේ සූර්යයා හා පෘථිවිය සැලකූ විට එකිනෙක අතර සිදු වන ග‍්‍රැවිටෝන හුවමාරුව නිසා පෘථිවිය විසින් තත්පරයක දී ජූල් 200ක ශක්තියක් හානි කර ගනු ලබයි. ඒ අනුව එම ශක්ති හානිය විසින් ටිකින් ටික පෘථිවිය සූර්යයා දෙසට ඇද ගැනීමක් ද සිදු වේ. එලෙස ගමන් පථයේ වෙනස් වීම දැක ගත හැකි දෙයක් බැවින්, ඒ හරහා ග‍්‍රැවිටෝන ඇති බව තහවුරු වේ. ඒ අනුව තවත් වසර බිලියන 10,000කින් පමණ පෘථිවිය සූර්යයා මතට කඩා වැටෙනු ඇත. (එතෙක් කල් පැවතුණහොත්* එසේ ම පසුගිය දා සොයා ගත් ගුරුත්වාකර්ෂණ තරංග ද එම පැවැත්ම තහවුරු කරන තවත් නිදසුනකි.

ගුරුත්වය ගැන අයින්ස්ටයින් තවදුරටත් කියයි ගුරුත්වජ බලය රැගෙන යන ග‍්‍රැවිටෝන සම්බන්ධයෙන් අදහස් එකතු කළ අයින්ස්ටයින් තව දුරටත් ප‍්‍රකාශ කළේ ගුරුත්වය යනු අවකාශ-කාලය තුළ ස්කන්ධය හා ශක්තිය ව්‍යාප්ත වීමේ ප‍්‍රතිඵලයක් බවයි. ඒ අනුව ඕනෑම ස්කන්ධයක් එහි ස්කන්ධයේ ප‍්‍රමාණයට අනුව පරිමාවේ සීමාව හරහා අවකාශකාලය වක‍්‍රතාවයකට ලක් කරනු ලබයි. අවකාශ-කාලය මෙසේ වක‍්‍ර වන්නේ සිව් කොණින් අදිනු ලැබූ රෙද්දක් යයි සැලකුවහොත්, එයට ඝන ගෝලයක් දැමූ විට එහි ස්කන්ධය අනුව ගෝලයේ පරිධිය දිගේ රෙද්ද වක් වී ඇතුළට නෙරා යන්නාක් සේ ය.

img

1 වන රූප සටහනෙහි ද එය දක්වා ඇත.
අයින්ස්ටයින් මෙම යෝජනාව සිදු කළේ 1915 ඔහු
විසින් ඉදිරිපත් කරනු ලැබූ සාපේක්‍ෂතාවාදය පිළිබඳ සර්වත‍්‍ර න්‍යාය ඇසුරිනි. ගුරුත්වය පිළිබඳව වූ නිව්ටන්ගේ අදහසට අනුකූල නොවූ යම් චලිතයන් ද අයින්ස්ටයින්ගේ මෙම න්‍යාය හරහා පැහැදිලි කෙරිණි. නිදසුනක් ලෙස බුධ ග‍්‍රහයා හිරු වටා ගමන් කරන කක්‍ෂය නිව්ටන්ගේ න්‍යායට අනුව නොගැලපුණු අතර, නව න්‍යායට සනාථ කරන ලදී.

කෙසේ වුවද අවකාශකාලයේ වක‍්‍රතාව ඇති වීම හා ග‍්‍රැවිටෝන අතර ඇති සම්බන්ධය තවමත් විද්‍යාඥයන් විසින් තහවුරු කරගෙන නැත.

-ගුරුත්වාකර්ෂණ තරංග ඇතිවීම-
ඉහත පැහැදිලි කිරීමට අනුව සැලකූ විට ඒකාකාර නොවූ චලිතයන් සිදු කරන වස්තූන් විසින් අවකාශ-කාලය වක‍්‍ර කිරීම එහි චලිතයට අනුව වෙනස් විය යුතුය. නිදසුනක් ලෙස පෘථිවිය සූර්යයා වටා ගමන් කිරීමේ දී එය ගමන් කරන නිසා මේ මොහොතේ වක‍්‍රතාව පවතින ස්ථානයේ වක‍්‍රතාව තව මොහොතකින් අඩු වන අතර, එම මොහොතේ පෘථිවිය ඇති ස්ථානයේ වක‍්‍රතාවය වැඩි වනු ලබයි. ඇද ඇති රෙද්දේ ඝන ගෝලය ගමන් කරන විට එය විසින් ඇතුළට නෙරා ඇති ප‍්‍රදේශය ගෝලයේ ගමන අනුව වෙනස් වේ. එසේ ම තම අක්ෂය වටා අසමමිතික වස්තුවක් භ‍්‍රමණය වන්නේ නම් ද භ‍්‍රමණයට අනුව පරිධියේ සීමාව වෙනස් වන නිසා අවකාශ-කාලයේ වක‍්‍රතාව වෙනස් කරයි. එමෙන් ම ග‍්‍රහ වස්තූන් දෙකක් එකට එක්වීම සලකමු. එවිට පෙරදී වස්තූන් දෙක වටා වක‍්‍රතා දෙකක් පැවැති අතර එක් වීමෙන් පසු එක් නව වක‍්‍රතාවක් නිර්මාණය වී ඇත.

මෙසේ විවිධ ක‍්‍රම හරහා අවකාශ-කාලයේ වන වෙනස් වීම් අවකාශ-කාලය හරහා ආලෝකයේ වේගයෙන් ගමන් කරන තරංග ලෙස දැකගත හැකි බව අයින්ස්ටයින් 1916දී පුරෝකථනය කරන ලදී. කෙසේ වුවත්, මෙම තරංගයන් ඉතා දුර්වල නිසා ම අනාවරණය කර ගත හැක්කේ ඉතා විශාල ස්කන්ධයන්ගේ චලිත වෙනස් වීම්
හරහා එන ගුරුත්වාකර්ෂණ තරංග පමණි. ඉතා විශාල ස්කන්ධයක් සහිත (අපගේ සූර්යයා මෙන් කිහිප ගුණයක්* නියුට්‍රෝන තරු 2ක් එකක් වටා එකක් පරිභ‍්‍රමණය වීමේ දී, නියුට්‍රෝන තරු හෝ ක`ඵ කුහර දෙකක් එකට ගැටී එක් වීමේ දී වැනි අවස්ථාවල නිකුත් වන ගුරුත්වාකර්ෂණ තරංග වර්තමාන විද්‍යාවේ දියුණුව අනුව එලෙස අනාවරණය කර ගත හැකි ය. පසුගියදා විද්‍යාඥයින් අල්වා ගත්තේ පෘථිවියේ සිට ආලෝක වර්ෂ 1.3ක් දුරින් පිහිටි අප සූර්යයාගේ ස්කන්ධය මෙන් 29 ගුණයක් හා 36 ගුණයක් විශාල ක`ඵ කුහර 2ක් එකිනෙක ගැටීමෙන් නිකුත් වූ තරංග ය.

-අනාවරණය කරගත් අයුරු-
ගුරුත්වාකර්ෂණ තරංග සඳහා විද්‍යාඥයන් කළ පුරෝකථනයන්ට අනුව ඒ හරහා අවකාශ කාලයේ වක‍්‍රවීම ගලා යන බැවින්, ඊට හසු වන ඕනෑ ම වස්තුවක දිග, පළල තාවකාලිකව වෙනස් විය යුතු ය. එය ඉතාමත් සියුම් දුරක් නිසා කිලෝ මීටර කිහිපයක් දිග පර්යේෂණ නළ විද්‍යාඥයෝ මේ සඳහා භාවිත කළහ. ඒ අනුව නළයේ දෙකෙළවර අතර දිග, පළල වෙනස් වීම අනුව ගුරුත්වාකර්ෂණ තරංගයේ ස්වභාවය ලබා ගත හැක.

img

ඒ අනුව විද්‍යාඥයන් 2වන රූපයේ මෙන් එකිනෙකට ලම්භකව කී.මී. 4 දිග නළ දෙකක් සැකසූ අතර, ඒවා හමු වන ස්ථානයේ දී එක ම ආකාරයේ විද්‍යුත් චුම්භක තරංග 2ක් නළ 2 හරහා නිකුත් කරන ලදී. ඒවා නළයේ කෙළවරින් පරාවර්තනය වී ආපසු පැමිණෙන විට සමාන දුරක් ගමන් කර ඇත් නම් තරංගය ශුන්‍ය විය යුතුය. (ශබ්ද විකාශන යන්ත‍්‍ර කිහිපයක් භාවිත කිරීමේ දී කෙතරම් හඩ වැඩි කළත්, සමහර ස්ථානයන්ට ශ‍්‍රවණය නොවන්නේ ද මෙසේ සමාන ශබ්ද තරංග එකිනෙක හමුවී ශුන්‍ය වන බැවිනි.*

එහෙත්, ගුරුත්වාකර්ෂණ තරංගයක් පවතින මොහොතක ඉහත පැවසුවාක් මෙන් නළයේ දිග පළල වෙනස් වන බැවින් තරංග 2 යන එන දුර වෙනස් වේ. ඒ අනුව ශුන්‍ය වීමක් නොමැතිව වෙනස් ලෙස විකෘති වූ තරංග යක් පැමිණිය යුතු ය. එබැවින්, එහි විලෝමය අනුව එසේ තරංග යක් ආපසු පැමිණෙනවා යනු ගුරුත්වාකර්ෂණ තරංගයක් ගමන් කර ඇති බව පෙන්වීමකි.

-වැදගත්කම-
මීට වසර 400කට පමණ පෙර මිනිසා විශ්වය අධ්‍යයනය කළේ දෘශ්‍ය ආලෝකය මඟිනි. දෘශ්‍ය ආලෝකයෙන් පෙනෙන සීමාව තව දුරටත් වැඩි කිරීමට ගැලීලියෝ සමත් වූයේ දුරේක්‍ෂය සොයා ගැනීමත් සමඟිනි. ඉන්පසු රේඩියෝ දුරේක්‍ෂ, අධෝරක්ත දුරේක්‍ෂ, ගැමාකිරණ දුරේක්‍ෂ, එක්ස් කිරණ දුරේක්‍ෂ සහ පාරජම්බුලකිරණ දුරේක්‍ෂ හරහා විද්‍යුත් චුම්භක තරංගයන්හි ම දෘශ්‍ය නොවන පරාසය හරහා විශ්වය හැදෑරීමට මිනිසාට හැකි විය. ඒ අයුරින් ම ගුරුත්වාකර්ක්‍ෂණ තරංග විශ්වය අධ්‍යයනය සඳහා නව මාවතක් විවර කරනු ඇත.

ගුරුත්වාකර්ෂණ තරංග සතු විද්‍යුත් චුම්භක තරංගයන්ට නොමැති විශේෂ ලක්‍ෂණ තිබීම මෙහිදී විශේෂයක් ලෙස සැලකිය හැක. එකක් නම් විද්‍යුත් චුම්භක තරංගයන්ට වඩා විශාල දුරක් ගුරුත්වාකර්ෂණ තරංගයන්ට ගමන් කළ හැක. ග‍්‍රැවිටෝනයට ස්කන්ධයක් නොමැති වීම එයට එක් හේතුවක් ලෙස සැලකේ. එසේ ම විද්‍යුත් චුම්භක තරංගයන් අන්තරීක්‍ෂ ¥විලි වැන්නන්ගේ ගැටී නවතින නමුදු ගුරුත්වාකර්ෂණ තරංග එසේ නොනවතී. ඒ අනුව මෙතෙක් නිරීක්‍ෂිත විශ්වයේ සීමාව තවත් පුළුල් කර ගත හැකි වනු ඇත.

මෙහි තවත් විශේෂත්වයක් වන්නේ කඵ කුහර වැනි අධික ස්කන්ධයන් විසින් විද්‍යුත් චුම්භක තරංග නිකුත් නොකිරීම නිසා ඒ සම්බන්ධයෙන් අධ්‍යයනය සඳහා විද්‍යාවට තිබූ අපහසුව දුරුකරලීමයි. මන්ද යත්, ක`ඵ කුහර ගුරුත්වජ තරංග පිට කරයි.

එමෙන් ම ඒ හරහා මහා පිපිරුම සිදු වීම හා ආරම්භක අවධියේ විශ්වයේ පැවතීම සම්බන්ධයෙන් වන නව සොයාගැනීම් ගණනාවක් ද හෙට දවසේ හෙළිදරවු කර ගත හැකි වනු ඇත.

ඒ වෙනුවෙන් ඇමරිකාවේ මෙන්ම එංගලන්තයේ සහ ඉතාලියේ මේ වන විට පර්යේෂණාගාර ඉදිව ඇති අතර, චීනයේ ද නව පර්යේෂණාගාරයක් ඉදි කරමින් ඇත. දිගු නළ වෙනුවට ගෝලාකාර ඇන්ටෙනා නිපදවීම සම්බන්ධයෙන් ද මේ වන විට පර්යේෂණ කෙරෙමින් ඇත. එසේ ම වඩාත් හොඳින්, බාධා අවමව ගුරුවාකර්ෂණ තරංග අනාවරණය කර ගැනීම උදෙසා අභ්‍යවකාශයේ එකිනෙකට ලම්භක මධ්‍යස්ථාන 3ක් සකස් කිරීම විද්‍යාඥයන් විසින් මේ වන විටත් ක‍්‍රියාවට නඟා ඇත