गुरुत्वाकर्षण की क्वांटम प्रकृति का परीक्षण: उलझाव प्रयोगों पर भौतिकविदों का ध्यान

आधुनिक भौतिकी के मूलभूत सिद्धांतों में एक केंद्रीय अनसुलझा प्रश्न यह है कि क्या गुरुत्वाकर्षण, जो एकमात्र मौलिक बल है जिसे अभी तक क्वांटम यांत्रिकी के ढांचे में एकीकृत नहीं किया गया है, वास्तव में क्वांटम प्रकृति रखता है। जहाँ विद्युत चुम्बकीयता, प्रबल और दुर्बल अन्योन्यक्रियाओं का सफलतापूर्वक क्वांटम क्षेत्र सिद्धांतों द्वारा वर्णन किया गया है, वहीं अल्बर्ट आइंस्टीन के सामान्य सापेक्षता सिद्धांत द्वारा वर्णित गुरुत्वाकर्षण, जो दिक्-काल की वक्रता के रूप में प्रकट होता है, शास्त्रीय नियमों का पालन करता है। भौतिकीविदों ने एक सदी से भी अधिक समय से गुरुत्वाकर्षण के एक सुसंगत क्वांटम सिद्धांत को विकसित करने का प्रयास किया है, हालाँकि अभी तक पूर्ण सफलता नहीं मिली है, लेकिन वर्तमान शोध उन प्रयोगों पर केंद्रित है जो गुरुत्वाकर्षण में क्वांटम घटनाओं के संकेतों की तलाश करते हैं।

इस जांच के लिए एक आशाजनक प्रायोगिक दृष्टिकोण, जो रिचर्ड फाइनमैन के 1957 के विचार पर आधारित है, यह पता लगाना है कि क्या गुरुत्वाकर्षण दो अत्यंत सूक्ष्म द्रव्यमानों के बीच क्वांटम उलझाव (एंटैंगलमेंट) प्रेरित कर सकता है। यदि ऐसा उलझाव मौजूद होता है, तो यह दृढ़ता से संकेत देगा कि गुरुत्वाकर्षण की प्रकृति क्वांटम है, क्योंकि पारंपरिक प्रमेयों ने सुझाव दिया था कि एक शास्त्रीय बल क्वांटम सूचना का आदान-प्रदान नहीं कर सकता है जो उलझाव उत्पन्न करने के लिए आवश्यक है। हालाँकि, हाल के शोधों से पता चलता है कि शास्त्रीय गुरुत्वाकर्षण भी कुछ शर्तों के तहत द्रव्यमानों के बीच उलझाव का एक रूप प्रेरित कर सकता है, जिससे प्रायोगिक परिणामों की व्याख्या जटिल हो जाती है।

प्रयोगशाला में इस परीक्षण को करने के लिए अनुसंधान समूह अत्यंत छोटे द्रव्यमानों को गहरे ठंडे, क्वांटम यांत्रिक अवस्थाओं में रखने पर काम कर रहे हैं। उदाहरण के लिए, वियना में शोधकर्ता, जो भौतिकी में क्वांटम प्रभावों की जांच कर रहे हैं, लेज़रों का उपयोग करके लगभग 150 नैनोमीटर आकार के छोटे कांच के मोतियों को ठंडा करने की योजना बना रहे हैं जब तक कि वे क्वांटम यांत्रिक तरंग पैकेट के रूप में व्यवहार न करें। मार्कस एस्पेलमेयर के नेतृत्व में क्यूएलईवी4जी (QLev4G) परियोजना जैसे समूह, मैक्रोस्कोपिक क्वांटम प्रयोगों के लिए एक नया मंच स्थापित करने में सफल रहे हैं, जो गुरुत्वाकर्षण क्वांटम भौतिकी की जांच की दिशा में एक कदम है। एक अन्य प्रयोग, जो कैवेंडिश प्रयोग के सिद्धांत पर आधारित है, बहुत छोटी वस्तुओं के बीच गुरुत्वाकर्षण संपर्क को मापने का प्रयास करता है, जिसमें कुछ टीमें केवल कुछ माइक्रोग्राम द्रव्यमान की वस्तुओं का अध्ययन करने का लक्ष्य रखती हैं।

ये प्रयोग अत्यधिक जटिल हैं, जिनके लिए एक लगभग पूर्ण निर्वात में सभी गड़बड़ी से सुरक्षित निष्पादन की आवश्यकता होती है, क्योंकि एक भी अणु संवेदनशील क्वांटम अवस्थाओं या संभावित उलझाव को बाधित कर सकता है। यूके में ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय की चियारा मार्लेटो और व्लाटको वेद्राल तथा यूनिवर्सिटी कॉलेज लंदन के सौगातो बोस के नेतृत्व वाली टीमों ने ऐसे प्रयोग प्रस्तावित किए हैं जो क्वांटम यांत्रिकी और सामान्य सापेक्षता के बीच संबंध को पहली बार प्रकट कर सकते हैं।

गुरुत्वाकर्षण के क्वांटम प्रकृति से स्वतंत्र रूप से, सैद्धांतिक अनुसंधान आगे बढ़ रहा है। हैम्बर्ग विश्वविद्यालय में, डॉ. मैक्स वीज़नर के नेतृत्व वाला समूह स्ट्रिंग सिद्धांत और क्वांटम गुरुत्वाकर्षण में मजबूत युग्मन प्रभावों की गणना पर ध्यान केंद्रित कर रहा है, जो डार्क एनर्जी जैसी घटनाओं में अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकता है। यह सैद्धांतिक कार्य, जो पृष्ठभूमि स्वतंत्रता के सिद्धांत को गले लगाने वाले स्पिन फोम क्वांटम गुरुत्वाकर्षण जैसे दृष्टिकोणों का उपयोग करता है, सामान्य सापेक्षता को क्वांटम यांत्रिकी के साथ एकीकृत करने की दिशा में महत्वपूर्ण है, जो 2026 में गहन वैश्विक अनुसंधान का विषय बना हुआ है। यह प्रयास भौतिकी के दो स्तंभों को एकजुट करने की दिशा में एक महत्वपूर्ण वैज्ञानिक प्रयास का प्रतिनिधित्व करता है।