प्रकाश के साथ गुरुत्वाकर्षण तरंगों के सक्रिय हेरफेर का सैद्धांतिक प्रस्ताव

हेल्महोल्ट्ज़-ज़ेंट्रम ड्रेसडेन-रोसेंडोर्फ (HZDR) में एक सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी, प्रोफेसर राल्फ शुट्ज़होल्ड ने एक मौलिक रूप से नवीन प्रयोग का प्रस्ताव दिया है जो भौतिकी की समझ में एक महत्वपूर्ण बदलाव ला सकता है। यह प्रस्तावित प्रयोग वैज्ञानिकों को प्रकाश तरंगों के साथ उनकी अंतःक्रिया के माध्यम से गुरुत्वाकर्षण तरंगों को सक्रिय रूप से नियंत्रित करने की अनुमति देने का लक्ष्य रखता है, जो वर्तमान में केवल पता लगाने की क्षमता से परे है। इस अवधारणा का मूल आधार यह है कि गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा के सभी रूपों को प्रभावित करता है, जिसमें विद्युत चुम्बकीय विकिरण, यानी प्रकाश भी शामिल है, इसलिए जब गुरुत्वाकर्षण तरंगें और प्रकाश तरंगें मिलती हैं तो उनके बीच परस्पर क्रिया होनी चाहिए।

शुट्ज़होल्ड का विचार एक प्रकाश तरंग से गुरुत्वाकर्षण तरंग में ऊर्जा के अत्यंत छोटे पैकेटों का हस्तांतरण करना है, जो गुरुत्वाकर्षण के परिकल्पित विनिमय कणों, यानी ग्रेविटॉन के अनुरूप है। यह ऊर्जा विनिमय, जिसे 2025 में प्रतिष्ठित पत्रिका फिजिकल रिव्यू लेटर्स में विस्तृत किया गया था, गुरुत्वाकर्षण तरंग की तीव्रता में एक सूक्ष्म वृद्धि करेगा। इसके साथ ही, प्रकाश तरंग की आवृत्ति में एक अत्यंत छोटी, आनुपातिक कमी आएगी, जिसे रोटशिफ्ट के रूप में देखा जा सकता है। यह प्रक्रिया विपरीत दिशा में भी काम कर सकती है, जहाँ गुरुत्वाकर्षण तरंग प्रकाश को ऊर्जा प्रदान करती है।

इस सूक्ष्म प्रभाव को मापने के लिए आवश्यक प्रायोगिक ढाँचा अत्यधिक जटिल और विशाल आयामों वाला होगा। शुट्ज़होल्ड के मॉडल के अनुसार, लेजर दालों को एक किलोमीटर लंबी व्यवस्था के भीतर दर्पणों के बीच एक मिलियन बार तक परावर्तित करने की आवश्यकता होगी, जिससे लगभग एक मिलियन किलोमीटर की प्रभावी ऑप्टिकल पथ लंबाई प्राप्त होगी। यह विशाल दूरी गुरुत्वाकर्षण की कमजोरी को देखते हुए एक मापने योग्य आवृत्ति बदलाव उत्पन्न करने के लिए आवश्यक है, क्योंकि गुरुत्वाकर्षण अन्य मौलिक बलों की तुलना में अत्यंत क्षीण है। परिणामी आवृत्ति बदलावों को एक सावधानीपूर्वक निर्मित इंटरफेरोमीटर का उपयोग करके प्रदर्शित किया जाना चाहिए, जो दो प्रकाश तरंगों के बीच आवृत्ति में अंतर को मापेगा, जिससे ऊर्जा हस्तांतरण का संकेत मिलेगा।

यह प्रस्तावित सेटअप मौजूदा गुरुत्वाकर्षण तरंग डिटेक्टरों जैसे LIGO (लेजर इंटरफेरोमीटर ग्रेविटेशनल-वेव ऑब्जर्वेटरी) के संचालन सिद्धांतों से महत्वपूर्ण समानताएं साझा करता है, जिसे कैल्टेक और एमआईटी द्वारा संचालित किया जाता है और राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन द्वारा वित्त पोषित किया जाता है। LIGO ने हाल ही में 18 नवंबर, 2025 को अपना चौथा अवलोकन रन (O4) सफलतापूर्वक समाप्त किया और अब वह एक उन्नयन अवधि में प्रवेश कर रहा है। LIGO में, गुजरने वाली गुरुत्वाकर्षण तरंगें अंतरिक्ष-समय को एक परमाणु नाभिक के व्यास के अंश (एटोमीटर रेंज) तक विकृत करती हैं, जहाँ प्रकाश केवल एक माप पैमाना होता है; इसके विपरीत, शुट्ज़होल्ड के प्रयोग में प्रकाश एक सक्रिय प्रतिक्रिया भागीदार है।

शुट्ज़होल्ड ने सुझाव दिया कि उलझे हुए फोटॉनों का उपयोग करके इंटरफेरोमीटर की संवेदनशीलता को और बढ़ाया जा सकता है, जो क्वांटम यांत्रिक रूप से युग्मित होते हैं। इस बढ़ी हुई संवेदनशीलता से शोधकर्ताओं को गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की क्वांटम अवस्था के बारे में निष्कर्ष निकालने की क्षमता मिल सकती है। यद्यपि यह सीधे तौर पर ग्रेविटॉन का प्रमाण नहीं होगा, जो सैद्धांतिक भौतिकी में एक गहन बहस का विषय है, लेकिन सफलता इसकी उपस्थिति का एक मजबूत संकेत देगी, क्योंकि यदि अपेक्षित हस्तक्षेप प्रभाव नहीं देखे गए, तो ग्रेविटॉन-आधारित वर्तमान सिद्धांत गलत साबित हो जाएगा। प्रोफेसर राल्फ शुट्ज़होल्ड 2025 तक HZDR में सैद्धांतिक भौतिकी संस्थान के निदेशक के रूप में भी पुष्टि कर चुके हैं।

यह प्रस्तावित प्रयोग गुरुत्वाकर्षण की क्वांटम प्रकृति की जांच के लिए सैद्धांतिक रूप से एक महत्वपूर्ण मार्गरेखा प्रस्तुत करता है, जो आधुनिक भौतिकी के सबसे बड़े अनसुलझे रहस्यों में से एक को संबोधित करता है: क्वांटम यांत्रिकी और सामान्य सापेक्षता का एकीकरण। मौजूदा LIGO जैसी बुनियादी ढाँचा अवधारणाओं पर निर्भरता, इसके विशाल तकनीकी चुनौतियों के बावजूद, भविष्य के विकास के लिए एक ढाँचा प्रदान करती है। इस दृष्टिकोण की शक्ति एक अवलोकन योग्य प्रभाव (प्रकाश आवृत्ति बदलाव) को गुरुत्वाकर्षण के परिकल्पित विनिमय कण (ग्रेविटॉन) से जोड़ने में निहित है।