गुरुत्वीय लहरी : विश्वाची हाक - विज्ञानभाषा मराठी

Submitted by anjali_kool on 27 February, 2019 - 14:24

निसर्गातील अनेक आवाज आपण रोज ऐकत असतो . वाहत्या पाण्याचा , वाऱ्याचा ,वाहनांचा , प्राण्यांचा माणसांचा रेडिओ चा विजांचा तर कधी पावसाचा इत्यादी अनेकविध आवाज या अगदी रोजच्या जीवनक्रमातल्या घटना . पण आता वेळ आली आहे त्या पलीकडे जाऊन विश्वातील काही घटनांचा आवाज ऐकण्याची! कसा ?ते मला समजलंय त्या शब्दात सांगायचा हा छोटासा प्रयत्न .

आपल्याभोवती, आपल्याला लपेटून असलेली पोकळी म्हणजे अवकाश . काळ म्हणजे अविरत पणे भविष्याकडे जाणारी गोष्ट , जिच्यावर कशाचाही परिणाम होत नाही . कालानुरूप मात्र बऱ्याच गोष्टींवर परिणाम होतो. अशी ढोबळमानाने पूर्वापार आपली समजूत होती. पण आईन्स्टाईन च्या सिद्धांता नुसार काळ आणि अवकाश ह्या दोन कल्पना भिन्न नसून काळ-अवकाश या एकाच नाण्याच्या दोन बाजू आहेत. त्रिमितीय विश्वाच्या पसाऱ्यात काळ ही चौथी मिती आहे. पुढे त्याने व्यापक सापेक्षतावाद मांडून असे सिद्ध केले कि, प्रचंड वस्तुमानाच्या (Mass) वस्तुमुळे त्या सभोवताली असलेल्या अवकाशाला (Space) एक प्रकारची वक्रता (Curve) येते.
त्यामुळे तयार झालेला खोलगट भाग त्या गोष्टीच्या गतीमध्ये बदल घडविते. समजण्यासाठी आपण एका ताणलेल्या चादरीचे उदाहरण पाहू . एखाद्या ताणलेल्या चादरीवर मोठ्ठा जड ठोकळा ठेवला तर चादरीच्या त्या भागाला खळगा तयार होईल. आणि दुसरीकडे त्याहून लहान अशी वस्तू समजा गोटी ठेवली तर ती त्या खळग्याकडे घरंगळत जाईल.
सापेक्षतेचे कालावकाश हे असेच लवचिक आहे. कालावकाशाच्या कापडावर(fabric of space -time ) मोठ्या खगोलीय वस्तूंमुळे वक्रता निर्माण होते . उदाहरणार्थ, आपला सूर्य हा जड असल्यामुळे कालावकाशाला मोठ्याप्रमाणात वाकवतो. पृथ्वी हि ह्या वाकलेल्या भूमितीवरच फिरते. एखाद्या ठिकाणाच्या वक्रतेवरून त्या ठिकाणाच्या गुरुत्वाची तीव्रता दिसते . म्हणजेच, एखाद्या ठिकाणाची वक्रता जेवढी जास्त तेवढी आकर्षित करून घेण्याची क्षमता जास्त . अमेरिकी वैज्ञानिक जॉन वीलर म्हणतो कि “कालावकाशाने कुठे आणि किती वाकावे हे पदार्थ ठरवतो, तर पदार्थाने कुठे आणि कसे विस्थापित व्हावे हे कालावकाश ठरवते.” खालचे ताणलेल्या अवकाश काळाचे चित्रं पहा साधारण कल्पना येईल.

fabric of space-time.jpg

आइंस्टाइनने असेही भाकीत केले होते कि, जेंव्हा प्रचंड वस्तुमानाच्या वस्तू एकमेकांभोवती फिरत असतील तेंव्हा त्यातून गुरुत्वलहरींचे (Gravitational waves) तरंग बाहेर पडतील त्यामुळे त्यांच्या सभोवतालच्या अवकाशात त्याचा प्रभाव (ripples in the fabric of space-time) जाणवेल. शिवाय या गुरुत्वलहरी अवकाशातून जातांना तेथील अवकाश चक्क आकुंचन आणि प्रसरण (contraction and expansion) पावेल ! एवढेच नाही तर त्या कुठल्याही वस्तुमधून प्रकाशाच्या वेगाने आरपार जाउ शकतील. त्यांच्यावर इतर कुठल्याही गोष्टी परिणाम करणार नाहीत आणि त्यामुळे त्यांनी वाहून आणलेली माहीती जराही बदल ना होता जशीच्या तशी मिळवता येईल. तसेच या लहरी क्षीण आवाजात ऐकता हि येतील ( range of 20-20Khz) . एकेक ऐकावे ते नवलच आणि वाचत जावे तसे सगळे भन्नाट आणि विचार करण्यापलीकडचे !
प्रचंड वस्तुमानाच्या वस्तूजवळ अवकाश काळाची भूमिती कायमस्वरूपी बदलते. खालच्या चित्रात या गुरुत्वीय लहरी अवकाश काळावर कश्या लहरी उमटवतात ते कळेल.

Ripple-SpaceTime.jpg

गुरुत्वीय लहरींमुळे घडलेले बदल हे तात्पुरते असतात. ती लहर तिथून पुढे गेली कि बदललेली भूमिती पूर्ववत होते. पण या लहरी फारच क्षीण असल्याने एकतर त्या आपल्यापर्यंत पोहोचणार नाहीत किंवा पोहोचल्याच तर त्या अति क्षीण असल्याने त्या जाणवून घेण्याची / मोजण्याची किंवा त्यांच्या अस्तित्वाची कल्पना आपल्याला येणार नाही.अश्या लहरी ज्या आपल्याला जाणवता / मोजता येतील त्या निर्माण करण्यासाठी तितक्याच अतिप्रचंड वस्तुमानाच्या गोष्टी हव्यात . त्यासाठी पृथ्वी सूर्याभोवती फिरते त्यातून निर्माण होणाऱ्या लहरी पुरेशा नाहीत. त्यासाठी हवेत एकमेकांभोवती फिरणारी अतिविशाल वस्तुमानाची कृष्णविवरे किंवा न्युट्रॉन ताऱ्यांची टक्कर!
अश्या घटना घडतील तेव्हा अवकाश काळावर प्रचंड वस्तुमानामुळे आणि त्यांच्याकडे असलेल्या प्रचंड गुरूत्वीय बलामुळे लहरी तयार होतील. पाण्यात दगड टाकल्यावर जसे पाण्यात तरंग निर्माण होतात त्याच पद्धतीने ह्या लहरी तयार होऊन संपूर्ण विश्वात प्रवास करतील. जेव्हा ह्या लहरी ग्रह तारे ह्यांना आदळतील तेव्हा अवकाशात विश्व आकुंचन आणि प्रसरण पावेल. याचाच अर्थ अशी प्रचंड उलथापालथ झाल्यामुळे लहरी पृथ्वीवर येऊन आदळणार आणि त्यामुळे चक्क(अगदी किंsss चित ) पृथ्वी आकुंचन आणि प्रसरण पावणार ! पण दुर्दैवाने आणि सुदैवाने हे आकुंचन /प्रसरण एका फोटॉन पेक्षाही लहान असतं . मग ते मोजायचं कसं ?

त्यासाठी आपल्याला LIGO(Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory ) या खगोलशास्त्राशी निगडित निरीक्षण शाळेबद्दल जाणून घ्यावे लागेल. अमेरिका स्थित ही जगातील सगळ्यात मोठी शाळा या गुरुत्वीय लहरी कश्या मोजता येतील किंवा त्यांचे अस्तित्व आपल्याला कसे जाणवेल याचा गेली अनेक वर्षे शोध घेत आहेत. त्यांचा उद्देश फक्त आणि फक्त गुरुत्वीय लहरी शोधणे हा एकच आहे . अश्या २ शाळा लिविंगस्टन लुईसियाना आणि हॅनफोर्ड वॉशिंग्टन येथे कार्यरत आहेत. हिचा आकार इंग्लिश "L" अक्षरासारखा आहे पण या दोन्ही बाजू प्रत्येकी २. ५ माईल्स म्हणजेच ४ किलोमीटर इतक्या लांब पसरलेल्या आहेत . एकमेकांशी काटकोनात असलेले हे हात खरंतर व्हॅक्युम चेम्बर्स आहेत .

ligo lab.jpg

खालच्या आकृतीत मिशेलसन चा बेसिक इंटरफेरोमीटर दिसत आहे. LIGO हेच बेसिक तत्व वापरून काम करते .

Basic_michelson_labeled.jpg

लेझर असं लिहिलेल्या स्रोताकडून लेझर किरण (laser beam ) सोडला जातो. तो त्याच्या समोरच्या विभाजकावर (beam splitter ) आदळतो. विभाजक लगेच त्या लेझर किरणांचे २ भाग करतो आणि बरोब्बर त्या निर्वात आणि एकमेकांशी काटकोनात असलेल्या चेम्बर्स मध्ये सोडतो. पुढे हे लेझर किरण टोकाला ठेवलेल्या आरश्याना जाऊन धडकतात आणि आल्या पावली परत फिरतात (reflection). आता या दोन्ही निर्वात चेम्बर्स ची लांबी समान असल्याने आणि दोन्ही किरण एकाच गतीने एकाच वेळी निघालेले असल्याने , विभाजकांपर्यंत यायला त्यांना सारखाच वेळ लागतो. आता विभाजक बरोब्बर उलट काम करून परतून आलेल्या किरणांना पुन्हा एकत्र करतो आणि फोटोडिटेक्टर कडे पाठवतो. इथून पुढे काही सांगण्या आधी आपण LIGO शब्दातल्या Interferometer म्हणजे व्यतीकरणमापक याबद्दल जरा जाणून घेऊ.
Interferometry हा अंधार आणि प्रकाशाचा खेळ आहे असं म्हणायला हरकत नाही. सारख्याच तरंगलांबींच्या दोन वा अधिक तरंगमालिका एकावर एक पडल्यामुळे निर्माण होणारा हा आविष्कार आहे. तर अश्या तरंगमालिका एकत्र केल्याने त्यातून एक आड एक असे तेजस्वी पट्टा आणि एक अंधारा पट्टा तयार होतात. यात दोन्ही झोत अगदी सारख्याच तरंगलांबीं चे असणं याला महत्त्व आहे. जर हे नसेल तर तेजस्वी-अंधारा पट्टा असा आकृतिबंध (pattern ) दिसणार नाही.

तर आता हे परतून आलेले लेझर किरण विभाजकातून बाहेर पडून इंटरफेरोमीटर चा खेळ खेळतात आणि फोटोडिटेक्टर वर तेजस्वी +अंधार पट्टा असा आकृतिबंध (pattern) तयार होतो. ही झाली मूलभूत अपेक्षित अवस्था. जेव्हा गुरुत्वीय लहरी आल्या तेव्हा यातल्या एका व्हॅक्युम चेंबर मधल्या लेझर किरण ताणला गेला आणि दुसरा आकुंचन पावला. (तरंगलांबी ताणली गेली आणि दुसऱ्याची आकुंचन पावली). पण दोघांचा वेग मात्र तेवढाच राहिला . आणि त्यामुळे टोकाला असलेले आरसे थो s s डेसे म्हणजे अगदी किंss चित हलले; हलले म्हणजे चक्क मागे पुढे हिंदकळले(oscillations). आणि दोन्ही टोकांच्या आरशातले अंतर बदलले. आता वेग समान पण अंतर वेगवेगळे असल्यामुळे एक किरण लवकर विभाजकापाशी पोहोचला आणि दुसऱयाला थोडा जास्त वेळ लागला . त्यामुळे फोटोडिटेक्टर सोबत प्रकाश + अंधाराचा आकृतिबंध बदलला . आणि या बदलाची नोंद केली गेली.

उदाहरण द्यायचे झाले(हे अगदी तंतोतंत जुळणारे उदा. नाही ) तर असं समजा कि २ समान वेगाने धावणाऱ्या धावपटू ना २ एकाच लांबीच्या वेगवेगळ्या मार्गावरून अ पासून ब पर्यंत धावण्यास सांगितले. ब येथे पोहोचून भोज्याला शिवून त्यांनी पुन्हा मूळ जागी परत येऊन एकमेकांना टाळी द्यायची असं ठरलं. जोपर्यंत हे दोन्ही मार्ग एकाच लांबीचे आहेत तोपर्यंत हे धावपटू एकाच वेळी मूळ जागी परत येऊन टाळी देतील मात्र, एका धावपटूंच्या मार्गाचे अंतर थोडेसे का होईना वाढवले तर धावपटू सामान वेगाने धावत असल्याने एकाला मूळ जागी यायला थोडा जास्त वेळ लागेल आणि दुसरा त्याची टाळीसाठी वाट बघत बसेल.
गुरुत्वीय लहरींमुळे लेझर किरण ताणले गेले आणि आकुंचन पावले त्यामुळे आरश्यातले अंतर बदलले आणि आइनस्टाइन च्या १०० वर्षांपूर्वी केलेल्या भाकिताचे सत्यात रूपांतर झाले तब्बल ४० किंवा त्याहून हि अधिक वर्षे अविरत काम करणाऱ्या अनेक अभियंते , शास्त्रज्ञ यांच्या कष्टांचे चीज झाले!
LIGO अवकाश-कालाचे अतीसुक्ष्म आकुंचन प्रसरण सुद्धा टिपू शकतात. अतीसुक्ष्म म्हणजे किती तर अणुत असलेल्या प्रोटॉनच्या लांबीचा १०००० वा भाग ! शिवाय हा बदल काही क्षणच टिकतो. म्हणजेच या मोजमापासाठी अत्यंत संवेदनशील आणि काटेकोर उपकरणांची गरज असते. हवेतील कणांमुळे प्रकाशाचा वेग बदलू शकतो, उष्णतेने उपकरणांचे आकार कमीअधिक होऊ शकतात. ते टाळण्यासाठी या प्रचंड दर्शकाच्या आत निर्वात पोकळी असणे, व पूर्ण दर्शक अतिशीत तपमानालाअसणे आवश्यक असते. भूकंप, गडगडाट, वाहनांमुळे होणारी कंपने अगदी आपल्या चालण्यामुळे होणारी कंपनेही या निरीक्षणामध्ये अडथळे निर्माण करू शकतात, त्यामुळे अशा अकल्पित अडथळ्यांचीही काळजी घेण्याची व्यवस्था दर्शकात असावी लागते.
सूर्याच्या वस्तुमानापेक्षा 36 व 29 पट अधिक वस्तुमानाच्या कृष्णविवराची टक्कर होऊन 62 पटींनी मोठे कृष्णविवर तयार झाले . या वेळी तयार झालेल्या गुरुत्वीय लहरी तब्बल 1.3 अब्ज वर्षांनी 12 सप्टेंबर 2015 रोजी पृथ्वीपर्यंत पोचल्या ,आणि लेझर किरणांमध्ये अतिशय सूक्ष्म हालचालींची नोंद झाली. अतिशय प्रगत तंत्रज्ञान वापरून या नोंदींचे विश्‍लेषण करण्यात आले. सापेक्षतावादाच्या सिद्धांतानुसार या नोंदी पडताळण्यात आल्या, त्या वेळी दोन कृष्णविवरांच्या टकरीतून निर्माण झालेल्या त्या गुरुत्वीय लहरी असल्याचे स्पष्ट झाले. त्यानंतर आत्तापर्यंत 11 गुरुत्वीय लहरींची नोंद केली गेली आहे. आपल्यासाठी कौतुकाची आणि अभिमानाची बाब म्हणजे भारतातील सुमारे 61 शास्त्रज्ञ या प्रयोगात सहभागी झाले होते. या प्रयोगाचा पुढचा टप्पा म्हणून भारतातही अशी निरीक्षण-प्रयोगशाळा उभारण्याच्या हालचाली सुरू झाल्या आहेत. त्यासाठी महाराष्ट्रातील औंढा नागनाथ जवळील दुधाळा येथील जागेची पाहणीही झाली आहे.

लहरी तर मिळाल्या आता पुढे ?
अगदी खरं सांगायचं झालं तर सामान्य लोकांच्या जीवनात यामुळे तसा फारसा फरक नाही पडणार. . पण खगोलशास्त्रीय कुतूहल शमवण्यासाठी ,मोठ्या अवकाश मोहिमांसाठी यांची नक्कीच मदत होईल . शिवाय अचूक जीपीएस तंत्रज्ञानासाठी ही हे फायद्याचे ठरेल. मुख्य म्हणजे विश्‍वाच्या उत्पत्तीनंतरच्या स्थितीच्या शोधासाठी तर याची खूपच मदत होईल.
आईनस्टाईन ने अभ्यासलेल स्वप्न आता प्रत्यक्षात आपण अनुभवतो आहोत. ह्या विश्वाच्या पसाऱ्यात आपल्याला खूपच कमी गोष्टी माहित आहेत . गुरुत्वीय लहरींच्या अस्तित्वाच्या शोधामुळे एक दरवाजा उघडला गेला आहे. ह्यातून विश्व समजून घेणे नक्कीच भन्नाट असणार आहे.

मुख्य माहिती स्रोत :
https://www.ligo.caltech.edu/
http://theconversation.com/explainer-why-you-can-hear-gravitational-wave...
http://phdcomics.com/comics/archive.php?comicid=1853
https://physics.stackexchange.com/questions/tagged/gravitational-waves
आणि खूप सारे तुनळी वरचे व्हिडिओ आणि मुलाखती. Happy

तळटीप: मायबोलीवर लिहिण्याचा हा माझा पहिलाच प्रयत्न आहे. काही त्रुटी राहिल्या असल्यास नक्की सांगा . मी त्या दुरुस्त करेन Happy .मी शास्त्रज्ञ ही नाही आणि अभियंता ही नाही. केवळ खगोलशास्त्राची आणि फिजिक्स ची आवड या जोरावर वाचिक माहितीवर हा लेख लिहिला आहे. लेख किचकट होऊ नये म्हणून खूप detailed वर्णन करायचे टाळले आहे. पण आणखी शंका असल्यास किंवा detailed माहिती हवी असल्यास , वेळ असेल तसा सांगायचा प्रयत्न करेन.

Group content visibility: 
Public - accessible to all site users

ज्याविषयी बातम्यांमधून खूप वाचले होते पण तपशिलात जायचे कधी घडले नाही, अशा एका महत्त्वपूर्ण प्रयोगाविषयी माहितीपूर्ण लेख लिहिलात. धन्यवाद Happy

धन्यवाद माधव आणि atuldpatil Happy _/\_
लेख अजून किचकट होऊ नये म्हणून खूप आतले तपशील नाही लिहिले.
पण जशी जशी माहिती मिळवत गेले तसे तसे खूप रंजक वाटले सगळे.

anjali_kool

Kool डोक्याने क्लिष्ट विषय सोपा केलात पहिल्याच प्रयत्नात.
सुंदर लेख... लिहीत रहा. शुभेच्छा...

छान लिहीलेय. पहिला प्रयत्न वाटत नाही.
फक्त -- मुळात काटकोनात प्रवास करणारे दोन लेझर किरण, गुरूत्बीय लहरी आल्यावर -- एक ताणला जातो, दुसरा आकुंचन पावतो, हे कळले नाही. दिलेल्या लिंक्स वाचून बघते.

>> गुरूत्बीय लहरी आल्यावर -- एक ताणला जातो, दुसरा आकुंचन पावतो, हे कळले नाही.

anjali_kool या सांगतीलच. फक्त मला जे कळले आहे त्यानुसार गुरूत्बीय लहरी प्रचंड मोठ्या प्रमाणात अतिदूर अंतरावरून उत्सर्जित होत असून वाटेत येणाऱ्या प्रत्येक खगोलाला त्यामुले आकुंचन प्रसरण चा अनुभव येतो. सगळे ग्रह तारे यात आले. आपल्या सूर्यमालेपर्यंत या लहरी येईतो त्यांची ताकत अतिअतिक्षीण होते. पण असते. आख्खी पृथ्वी दोन बाजूने दाबली जाते आणि त्याच वेळी इतर दोन बाजूने ताणते. अर्थात पृथ्वीवरचे सगळेच पदार्थ हि अवस्था अनुभवतात. तिथे हा काटकोन सुद्धा अपवाद नाही. काटकोन असल्याने त्याचा एक हात ताणला तर अर्थात दुसरा आकुंचन पावणार.

@ कारवी चांगला प्रश्न .
@ atuldpatil अगदी बरोब्बर उत्तर दिलंय तुम्ही. अजून वेगळे काही सांगायलाच नको. Happy धन्यवाद
मी वाचताना रेफर केलेल्या खालच्या साईट ची लिंक देते .इथे पण तुम्हाला त्याचे थोडे स्पष्टीकरण मिळेल .
https://physics.stackexchange.com/questions/238226/effect-of-gravitation...
या आणि इतर गुरुत्वीय लहरींशी संबंधित (आणि बाकी हि फिजिक्स शी संबंधित )बरेच प्रश्न तिथे आहेत ,लेखात या लिंक चा समावेश करते.

तिथे हा काटकोन सुद्धा अपवाद नाही. काटकोन असल्याने त्याचा एक हात ताणला तर अर्थात दुसरा आकुंचन पावणार.>> हे अगदी बरोब्बर ! रोजच्या माहितीतले पटकन आठवणारे उदा. म्हणजे इलॅस्टिक ची पट्टी(रुंदीने जाड असलेली ) (किंवा पोळ्यांच्या कणकेची पट्टी Wink ) . समजा आपण इलॅस्टिक, लांबीच्या बाजूने ताणले तर ते रुंदीच्या बाजूने आखडते / आकुंचन पावते. आणि vice versa. (लांबी आणि रुंदी एकमेकांना काटकोनात असल्यामुळे )किंवा तो आपला स्ट्रेस आल्यावर दाबायचा मऊ बॉल असतो ... पृथ्वीचं साधारण तसंच होतं.पण अगदीच कमी प्रमाणात (आपल्याला डायरेक्ट न जाणवण्याइतपत)

Kool डोक्याने क्लिष्ट विषय सोपा केलात पहिल्याच प्रयत्नात.>> हे हे Happy धन्यवाद

धन्यवाद anjali_kool. या लिंकने कळले.
Gravitational waves cause space to stretch and shrink only in the directions transverse (perpendicular) to their motion.
LIGO चे दोन हात दोन अक्षात आणि येणारी गुरूत्वीय लहर तिसर्‍या अक्षातून येणार. रिपल / पाण्यावरील तरंगासारखी. तिचे trough आणि crest दोन अक्षांवरील लेझर किरणांचे आकुंचन - प्रसरण घडवणार

LIGO चे दोन हात दोन अक्षात आणि येणारी गुरूत्वीय लहर तिसर्‍या अक्षातून येणार. रिपल / पाण्यावरील तरंगासारखी>> करेss क्ट ! बघ, तूच जास्त चांगलं समजावलंयस !! :अंगठा वर केलेली बाहुली: Happy

अहो ते तुमच्याच लिंकमधले वाचून मराठीत पाजळलेय Happy
अंगठे वर नको, धरून उभी केली पहिजे मला.
आधी मी LIGO च्या काटकोनातील हातंच्या प्रतलातच गुरूत्वीय लहर तरंग येणार अशी कल्पना केली. त्यामुळे एकाचे प्रसरण, दुसर्‍याचे आकुंचन हे काही जमेना.

छान आटोपशीर आणि समजेल अशी माहिती दिली आहे लेखात.

मिशेलसन (की मायकेलसन ? Happy ) यांच्याबद्दल दोन शब्द लिहायला हवे होते असे वाटले. कारण त्यांचा हा इंटरफेरोमीटर मूळ रिलेटीव्हीटी सिद्धांतात महत्वाची कामगिरी बजावून गेला होता.

अंजली_कूल, लेख खूपच आवडला. छान सोप्या शब्दांत समजावून सांगितलं आहे तुम्ही.
या लहरी अतीदूरच्या ठिकाणाहून येत आहेत, त्यामुळे त्या पृथ्वीवर पोहोचे पर्यंत रिलेटिव्हली समांतर असतील ना? जर समांतर मानल्या तर काटकोनाच्या दोन बाजूंवर वेगळा परिणाम होईल का? का त्यातील सूक्ष्म फरक ओळखण्याइतकी सेंसिटिव्हिटी आहे.
आणि त्यांची तरंगलांबी किती असेल त्यावर त्या काटकोनाच्या दोन भागात वेगवेगळे बदल करतील का नाही हे ठरेल का? त्या दोन बाजूंची लांबी २.५ मैल ठेवण्यामागे त्याच्या तरंग लांबीचं गणित कारण असेल का? २० कि.हर्ट्झ ची तरंगलांबी बरीच जास्त येईल. का त्याच्या एक चतुर्थांश अंतरात बदल समजतात असं काही आहे.
फारच बेसिक प्रश्न आहेत. मी अजुन काही रिसर्च केला नाहीये. वेळ मिळेल तसं वाचतो.
इथे लिहिल्याबद्दल धन्यवाद. Happy

छान सोप्या भाषेत लिहिलाय क्लिष्ट विषय.
अमितव, मला वाटतं की २.५ मैल हा सूक्ष्मातिसूक्ष्म परिणाम डिटेक्ट व्हावा यासाठी पुरेशी लांबी आणि त्याचवेळी त्या चेंबरमध्ये निर्वात पोकळी टिकवून ठेवण्यासाठी लागणारे तंत्रज्ञान यातला ट्रेड-ऑफ असावा.
काटकोनाच्या दोन बाजूंवर विरुद्ध परिणाम होतात हा त्या गुरुत्वीय लहरींचा अंगभूत गुणधर्म असावा.

>> या लहरी अतीदूरच्या ठिकाणाहून येत आहेत, त्यामुळे त्या पृथ्वीवर पोहोचे पर्यंत रिलेटिव्हली समांतर असतील ना? जर समांतर मानल्या तर काटकोनाच्या दोन बाजूंवर वेगळा परिणाम होईल का? का त्यातील सूक्ष्म फरक ओळखण्याइतकी सेंसिटिव्हिटी आहे.

१) लहरी समांतर असतात आणि त्या वाटेत येईल त्या खगोलाला उभे आडवे दाबत येतात.
ezgif-2-be42ada86055.gif

पण इंटरफेरोमीटरवर होणारा परिणाम त्यांच्या वाहण्याच्या दिशेशी (direction of propagation) इंटरफेरोमीटरचा होणारा कोन कसा आहे त्यावर अवलंबून आहे. इंटरफेरोमीटर हा द्विमितीय काटकोन आहे. त्यामुळे एक शक्यता अशीही आहे कि येणारी गुरुत्वीय लहर त्याच्या दोन्ही भुजांवर सारखाच परिणाम करेल. पण त्यासाठी अग्गदी योग्य कोनातच लहर धडकायला हवी. पृथ्वीचे परिभ्रमण परिवलन आणि खगोलीय हालचाली विचारात घेता ती शक्यता फार कमी वेळासाठी आहे, पण आहे. (संदर्भ: https://physics.stackexchange.com/questions/289245/is-the-direction-dete...)

२) या संयंत्राचा सर्वाधिक आव्हानात्मक भाग म्हणजे इतकी बारीक हालचाल (फोटॉनच्या जाडी पेक्षाही लहान) अन्य असंख्य कारणांमुळे होऊ शकते. दूरवरून एखादे वाहन जरी गेले तरी तेवढे पुरेसे आहे. शिवाय इतर अनेक प्रकारची कंपने असतात (संदर्भ: https://www.ligo.caltech.edu/page/ligo-detectors). हि अनावश्यक कंपने गाळून काढणे हेच खरे मुख्य आव्हान आहे. अनावश्यक सारी कंपने गाळून काढली आणि तरीही कंपने आढळली तर ती गुरुत्वीय लहर असते. हे साध्य कसे करायचे यातच त्यांची तब्बल चाळीस वर्षे गेली आहेत असे मी वाचले आहे. आणि त्याचसाठी इतकी सेंसिटिव्हिटी व अद्ययावत यंत्रसामग्री बसवली गेली आहे

वरील दोन्ही बाबी ग्राह्य आहेत. त्यामुळे पृथ्वीवर हजारो किलोमीटर अंतराच्या फरकाने विविध ठिकाणी वेगवेगळ्या कोनांत हे इंटरफेरोमीटर बसवले आहेत. दोन अमेरिकेत आणि एक इटलीमध्ये (अजून एक भारतात बसवला जाईल). त्यामुळे या तिन्ही ठिकाणी लहरीचे अस्तित्व नोंद केले गेले तरच ते ग्राह्य धरले जाते.

>> तरंगलांबी किती असेल त्यावर त्या काटकोनाच्या दोन भागात वेगवेगळे बदल करतील का नाही हे ठरेल का? त्या दोन बाजूंची लांबी २.५ मैल ठेवण्यामागे त्याच्या तरंग लांबीचं गणित कारण असेल का?

गुरुत्वीय लहरींची तरंगलांबी शेकडो ते हजारो किलोमीटर असते. बाजूंची लांबी ४ किलोमीटर ठेवण्याचे कारण शक्य तितकी अचूकता मिळवणे. या संयंत्रात लेझर किरण चारशे वेळा परावर्तीत केला जातो. म्हणजे परिणामी १६०० किमी लांबी साधलेली आहे, जी आवश्यक अचूकता साधण्यासाठी ठीकठाक आहे. उपलब्ध निधीचा आणि इतर सोयीस्कर बाबींचा विचार करून सध्याच्या सयंत्रांची लांबी चार किलोमीटर ठेवली आहे पण असे काही वैज्ञानिक कारण त्यामागे नाही.

(संदर्भ: https://physics.stackexchange.com/questions/238599/why-does-ligo-have-an...)

हि अनावश्यक कंपने गाळून काढणे हेच खरे मुख्य आव्हान आहे. अनावश्यक सारी कंपने गाळून काढली आणि तरीही कंपने आढळली तर ती गुरुत्वीय लहर असते. हे साध्य कसे करायचे यातच त्यांची तब्बल चाळीस वर्षे गेली आहेत असे मी वाचले आहे. >> अतिशय अचूक मुद्दा! एखाद्या मापकाची संवेदनशीलता (सेन्सिटिव्हिटी) जितकी वाढवू, तितका तो इतर, नको असलेल्या, गोष्टीदेखिल मोजायला लागतो. त्यात तुम्हाला एखादी अतिसूक्ष्म गोष्ट मोजायची असेल, तर ती फार म्हणजे फारच अवघड गोष्ट आहे. म्हणजे मला समजा मुंगीच्या पावलांचा आवाज रेकॉर्ड करायचा आहे आणि त्या रेकॉर्डरच्या बाजूने माणसे, गाड्या, हत्ती वगैरे चालत चालले आहे, तर त्यांचे आवाज कसे गाळून काढायचे आणि त्या रेकॉर्ड झालेल्या गोंगाटातून नेमका मुंगीच्या पावलांचा आवाज कसा ओळखून काढायचा ह्यापेक्षाही ते अवघड आहे!

धन्यवाद टवणे सर!
मिशेलसन (की मायकेलसन ? Happy ) >> मला मिशेलसन वाटतंय . तसं सगळ्याचं उच्चारांचा प्रश्न येतो . काहीजण लायगो म्हणणार आम्ही (जर्मनी ) लिगो म्हणणार Wink त्यापेक्षा म्हंटलं LIGO लिहू.

यांच्याबद्दल दोन शब्द लिहायला हवे होते असे वाटले. कारण त्यांचा हा इंटरफेरोमीटर मूळ रिलेटीव्हीटी सिद्धांतात महत्वाची कामगिरी बजावून गेला होता.>>> हो ना!! खूपच .. मला वाटले होते कि लिहू का दोनोळी याच्यावर .. पण टाळले मी. आता शक्य झाले तर करते ऍड . किती वेळ अजून संपादित करता येत कुणास ठाऊक .

अमितव धन्यवाद ! बरं झालं हे प्रश्न तुम्ही विचारले ! आता मला जास्त सविस्तर लिहिता येईल . लेखात लांबण नको म्हणून मी टाळले होते.
शंतनू तुमचे उदाहरण हि आवडले अगदी समर्पक आहे .
वावे , दीपू भाऊ धन्यवाद !!
आणि atuldpatil तुमचे हि आभार तुम्ही अगदी योग्य संदर्भाच्या लिंका !? दिल्यात आणि छान समजावले आहे. माझे अर्धेअधिक काम केलेत Happy
मी २ पैसे अजून ऍड करते .
गुरुत्वीय लहरी आल्यावर २ टोकाच्या शक्यता गृहीत धरू. एकतर त्या अचूक z अक्षा तुन येतील . तसे झाले तर LIGO ला ते मोजणे बरेच सोपे जाईल . त्या सर्वात जास्त संवेदनशील(most sensitive) असतील (best case scenario म्हणतो तसं )
पण हेच जर त्या हातांच्या समांतर प्रतालातून आल्या (x ,y ) तर त्या मानाने बऱ्यापैकी कमी संवेदनशील असतील.
शिवाय त्यांच्या २ ठिकाणी लॅब आहेत . त्यांच्यातले अंतर बरेच आहे (जवळपास ३०००km ) दोघांच्यातल्या एवढ्या अंतरामुळे (आणि पृथ्वीच्या वक्रतेमुळे ) , गुरुत्वीय लहरी चा कोन /दिशा यात थोss डास्सा फरक असेल. हि माहिती आणि लहरींची relative strength यांचा उपयोग करून लहरी कुठून आल्या हे त्याना अचूक निदान करता येईल. म्हणूनच भविष्यात आणखी अश्या शाळा (VIRGO - इटली , GEO600- जर्मनी, KAGRA-जपान )कार्यांवित झाल्या कि त्यांचा अधिकाधिक उपयोग करता येईल!

शिवाय त्या दोन्ही चेम्बर्स ची लांबी २.५ मैल्स आहे कारण मग लेझर किरण जास्त अंतर पार करतील . जेवढं जास्त अंतर तेवढी गुरुत्वीय लहर शोधायला ते पूरक ठरतील. पण म्हणून काय लांबच लांब चेंबर्स बाधत सुटायचं का ?नाही!! त्यावर तोडगा म्हणून मिशेलसन च्या इंटरफेरोमीटर मध्ये थोडे बदल करून (बेसिक मिशेलसन चा इंटरफेरोमीटर फक्त ११ m लांबीचा आहे / होता) त्यात "Fabry Perot cavities" बसवलेत . या cavity (मिरर ) दोन्ही चेंबर्स मध्ये विभाजकाच्या जवळ असून त्या लेझर किरणांना ४ km च्या लांबीत २८० वेळा मागेपुढे मागेपुढे refelct करतात. यामुळे दिसताना ४km असले तरी शेवटी किरणांचा प्रवास आतल्या आत 1120 km होतो (२८० x ४ = 1120 ).

संदर्भ : https://www.ligo.caltech.edu/page/ligos-ifo

@ atuldpatil ओह ! आत्ता माझ्या लक्षात आलं कि...
संदर्भ : https://www.ligo.caltech.edu/page/ligos-ifo
आणि
https://physics.stackexchange.com/questions/238599/why-does-ligo-have-an...
यात लेझर किरण किती वेळा परावर्तीत केला जातो या माहितीत थोडी तफावत आहे !! LIGO म्हणतंय २८० वेळा आणि physics.stackexchange.com वर ४०० म्हटलंय !!
वेळ मिळाल्यावर त्या बाबतीत अजून डिटेल्स मिळतायत का बघून सांगते.

>> लेझर किरण किती वेळा परावर्तीत केला जातो या माहितीत थोडी तफावत आहे !! LIGO म्हणतंय २८० वेळा आणि physics.stackexchange.com वर ४०० म्हटलंय !!

LIGO च्या अन्य एका (जुन्या?) वेबसाईटवर सुद्धा ४०० वेळा असा उल्लेख आहे. २०१६ साली अनेक ठिकाणी ४०० असाच उल्लेख आहे. बहुतेक या पॅरामीटरमध्ये नंतर बदल केला गेला असावा.

लेख छान झाला आहेच (पहिला प्रयत्न अजीबात वाटत नाही)
प्रतिसाद देखिल मस्त, माहितीत भर टाकणारे