सार:
परमाणु और प्राथमिक कण अजीब क्वांटम व्यवहार क्यों प्रदर्शित कर सकते हैं, जबकि जिन स्थूल वस्तुओं के साथ हम प्रतिदिन बातचीत करते हैं वे परिचित शास्त्रीय भौतिक नियमों का पालन करते हैं? भौतिक विज्ञानी लंबे समय से इस रहस्य को सुलझाने की कोशिश कर रहे हैं। हाल ही में, इटली की एक भूमिगत प्रयोगशाला में किए गए एक नए अध्ययन में 1960 के दशक में प्रस्तावित एक सिद्धांत का कठोरता से परीक्षण किया गया। शोधकर्ताओं ने 62 दिनों तक लगातार माप किया लेकिन सिद्धांत द्वारा अनुमानित कमजोर विकिरण संकेत नहीं मिला, इस प्रकार क्वांटम घटना के गायब होने के तंत्र की व्याख्या के रूप में इस विशिष्ट मॉडल को खारिज कर दिया गया।
यह शोध इटालियन नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ न्यूक्लियर फिजिक्स के प्रासंगिक शोधकर्ताओं द्वारा पूरा किया गया था, और शोध के परिणाम 19 जून, 2026 को "न्यू जर्नल ऑफ फिजिक्स" में प्रकाशित किए गए थे। पेपर का शीर्षक "सामान्यीकृत कारोई-हाज़ी गुरुत्वाकर्षण-प्रेरित डीकोहेरेंस मॉडल का प्रायोगिक बहिष्करण" है। शोध के नतीजों का मतलब यह नहीं है कि गुरुत्वाकर्षण और क्वांटम यांत्रिकी के बीच कोई संबंध नहीं है, बल्कि यह उस सैद्धांतिक पथ को समाप्त कर देता है जिसने भौतिकी समुदाय का ध्यान आकर्षित किया है ताकि यह समझा जा सके कि मैक्रोस्कोपिक दुनिया स्पष्ट क्वांटम प्रभाव क्यों प्रदर्शित नहीं करती है।
अनुसंधान में क्वांटम भौतिकी में सबसे प्रसिद्ध विचार प्रयोगों में से एक - श्रोडिंगर की बिल्ली शामिल है।
1935 में, ऑस्ट्रियाई भौतिक विज्ञानी इरविन श्रोडिंगर ने एक विचार प्रयोग का प्रस्ताव रखा: एक बिल्ली को रेडियोधर्मी परमाणुओं, जहरीली गैस उपकरणों आदि के साथ एक बंद बक्से में रखना। यदि परमाणु क्षय हो जाते हैं, तो उपकरण जहरीली गैस छोड़ता है और बिल्ली मर जाती है; यदि परमाणुओं का क्षय नहीं होता, तो बिल्ली जीवित रहती है। क्वांटम यांत्रिकी द्वारा पूरे सिस्टम के विवरण के अनुसार, माप होने से पहले सिस्टम विभिन्न राज्यों के क्वांटम सुपरपोजिशन में हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप बिल्ली के जीवित और मृत दोनों होने का प्रसिद्ध विरोधाभास होता है।
श्रोडिंगर ने इस विचार प्रयोग का प्रस्ताव यह दावा करने के लिए नहीं किया कि वास्तव में बिल्लियाँ रोजमर्रा के अर्थों में एक ही समय में जीवित और मर सकती हैं, बल्कि क्वांटम सिद्धांत को मैक्रोस्कोपिक दुनिया में लागू करने पर आने वाली गहरी समस्याओं को प्रकट करने के लिए प्रस्तावित किया गया है।
सूक्ष्म दुनिया में, कण कई संभावित अवस्थाओं के सुपरपोजिशन में हो सकते हैं और हस्तक्षेप जैसी क्वांटम विशेषताओं का प्रदर्शन कर सकते हैं। हालाँकि, रोजमर्रा की जिंदगी में वस्तुएँ समान स्पष्ट घटना प्रदर्शित नहीं करती हैं। भौतिक विज्ञानी उस प्रक्रिया का उल्लेख करते हैं जिसमें क्वांटम सिस्टम के आसपास के वातावरण के साथ संपर्क करने के बाद क्वांटम हस्तक्षेप की विशेषताओं का निरीक्षण करना कठिन हो जाता है, इसे "डीकोहेरेंस" कहा जाता है।
पर्यावरणीय अंतःक्रियाएं समझा सकती हैं कि क्यों कई स्थूल वस्तुएं शास्त्रीय भौतिकी के नियमों का पालन करती दिखाई देती हैं, लेकिन क्वांटम यांत्रिकी और गुरुत्वाकर्षण के बीच क्या संबंध है, और क्या गुरुत्वाकर्षण भी सक्रिय रूप से क्वांटम सुपरपोजिशन को नष्ट कर देता है, बुनियादी भौतिकी में अभी भी खुले प्रश्न हैं।
1960 के दशक में, हंगेरियन सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी फ़्रीजेश कारोज़ाज़ी ने एक सिद्धांत प्रस्तावित किया जिसने इस समस्या को समझाने का प्रयास किया। उनका मानना है कि अंतरिक्ष और समय में बेहद छोटे उतार-चढ़ाव हो सकते हैं जिन्हें पूरी तरह से टाला नहीं जा सकता है, और ये उतार-चढ़ाव धीरे-धीरे क्वांटम प्रणाली की सुपरपोजिशन स्थिति को नष्ट कर सकते हैं, जिससे बड़ी वस्तुओं के लिए क्वांटम व्यवहार को जारी रखना मुश्किल हो जाता है।
विचार की यह पंक्ति क्वांटम यांत्रिकी और आइंस्टीन के सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत के बीच संबंध स्थापित करने का प्रयास करती है। सामान्य सापेक्षता गुरुत्वाकर्षण को अंतरिक्ष-समय की वक्रता के परिणाम के रूप में वर्णित करती है, और करोलझाज़ी का सिद्धांत यह कल्पना करने के लिए आगे बढ़ता है कि अंतरिक्ष-समय में छोटी अनिश्चितताएं हो सकती हैं, जो क्वांटम प्रणालियों के विकास को प्रभावित कर सकती हैं।
इस सिद्धांत के प्रस्तावित होने के दशकों बाद, प्रासंगिक शोधकर्ताओं ने इसकी भविष्यवाणियों को और अधिक कठोर प्रयोगात्मक परीक्षण के अधीन बनाने के लिए इसे दोबारा तैयार और बेहतर बनाया है। शोधकर्ताओं को उम्मीद है कि प्रयोगात्मक रूप से यह निर्धारित किया जा सकेगा कि क्या अंतरिक्ष-समय में काल्पनिक उतार-चढ़ाव वास्तव में मापने योग्य तरीकों से पदार्थ को प्रभावित करते हैं।
समस्या यह है कि सिद्धांत द्वारा परिकल्पित अंतरिक्ष-समय के उतार-चढ़ाव बेहद कमजोर हैं और इन्हें सीधे और नियमित रूप से नहीं मापा जा सकता है। हालाँकि, यदि ये उतार-चढ़ाव मौजूद हैं और आवेशित कणों को बेतरतीब ढंग से तेज कर सकते हैं, तो कणों को बेहद कमजोर विद्युत चुम्बकीय विकिरण उत्पन्न करना चाहिए।
दूसरे शब्दों में, शोधकर्ताओं को सीधे अंतरिक्ष-समय का निरीक्षण नहीं करना पड़ता है, बल्कि सिद्धांत द्वारा अनुमानित विकिरण संकेतों को देखना होता है, जिससे उन्हें मॉडल का परीक्षण करने का मौका मिलता है। यदि संकेत मौजूद है, तो यह सिद्धांत के लिए समर्थन प्रदान करेगा; यदि प्रयोगात्मक संवेदनशीलता काफी अधिक है लेकिन अपेक्षित संकेत कभी नहीं मिलता है, तो शोधकर्ता संबंधित सैद्धांतिक मापदंडों और मॉडलों को सीमित या बाहर भी कर सकते हैं।
इस प्रयोग को पूरा करने के लिए, शोध दल ने इटली में ग्रैन सैसो नेशनल लेबोरेटरी को चुना। प्रयोगशाला ग्रैन सैसो पर्वत में लगभग 1.4 किलोमीटर भूमिगत स्थित है और दुनिया में बुनियादी भौतिकी अनुसंधान के लिए सबसे बड़ी भूमिगत प्रयोगशालाओं में से एक है।
भूमिगत चट्टान संरचनाएं बड़ी मात्रा में ब्रह्मांडीय किरणों और अन्य पृष्ठभूमि विकिरण को ढाल सकती हैं, जिससे बाहरी हस्तक्षेप कम हो जाता है। बेहद कमजोर संकेतों की तलाश करते समय यह प्राकृतिक परिरक्षण महत्वपूर्ण है, क्योंकि शोधकर्ताओं को जिस लक्ष्य सिग्नल को पकड़ने की उम्मीद है, उससे पर्यावरण से विकिरण कहीं अधिक मजबूत हो सकता है।
प्रयोग में, शोधकर्ताओं ने डिटेक्टर के मुख्य घटक के रूप में एक उच्च शुद्धता वाले जर्मेनियम क्रिस्टल का उपयोग किया, जो लगभग एक कॉफी कप के आकार का है। पृष्ठभूमि विकिरण के प्रभाव को और कम करने के लिए डिटेक्टर के बाहर एक बहु-परत तांबा और सीसा परिरक्षण संरचना भी स्थापित की गई है।
अनुसंधान टीम ने लगातार 62 दिनों तक डेटा एकत्र किया, फिर माप परिणामों से अपेक्षित पृष्ठभूमि विकिरण का विश्लेषण किया और घटाया, और फिर जांच की कि क्या शेष डेटा में करोलझाज़ी मॉडल द्वारा अनुमानित विशिष्ट विकिरण संकेत शामिल हैं।
आखिरकार, शोधकर्ताओं को ऐसा कोई संकेत नहीं मिला जो मॉडल की भविष्यवाणियों से मेल खाता हो।
इस परिणाम का मतलब है कि प्रयोगात्मक रूप से परीक्षण किए गए कैरोहाज़ी गुरुत्वाकर्षण-प्रेरित डिकोहेरेंस मॉडल को अवलोकन परिणामों द्वारा समर्थित नहीं किया जा सकता है। इस प्रकार शोधकर्ताओं ने सिद्धांत के इस विशेष संस्करण को खारिज कर दिया, और क्वांटम डिकोहेरेंस और गुरुत्वाकर्षण के बीच संबंधों को समझाने की कोशिश में भविष्य के अध्ययनों के लिए नई बाधाएं स्थापित कीं।
अनुसंधान टीम की सदस्य और इटालियन नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ न्यूक्लियर फिजिक्स की फ्रैस्काटी नेशनल लेबोरेटरी में शोध प्रमुख कैटरिना कर्सेनु ने बताया कि अपेक्षित सिग्नल की अनुपस्थिति अपने आप में एक महत्वपूर्ण वैज्ञानिक परिणाम है। गुरुत्वाकर्षण-प्रेरित विघटन के एक लंबे समय से स्थापित और प्रतिनिधि मॉडल को छोड़कर, शोधकर्ता प्रासंगिक भौतिक तंत्र के लिए अपनी खोज को और सीमित कर सकते हैं।
हालाँकि, यह अध्ययन यह साबित नहीं करता है कि गुरुत्वाकर्षण कभी भी क्वांटम प्रणालियों को प्रभावित नहीं कर सकता है, न ही यह क्वांटम यांत्रिकी और सामान्य सापेक्षता को एकीकृत करने की बड़ी समस्या का समाधान करता है।
विभिन्न सिद्धांत अन्य तंत्रों के माध्यम से गुरुत्वाकर्षण को क्वांटम डीकोहेरेंस से जोड़ सकते हैं, और क्या ये तंत्र सत्य हैं, इसके लिए अभी भी आगे प्रयोगात्मक सत्यापन की आवश्यकता है। यह प्रयोग जिन विशिष्ट मॉडलों को खारिज करने में सक्षम था, उनका परीक्षण किया गया था, गुरुत्वाकर्षण क्वांटम व्यवहार को कैसे प्रभावित करता है, इसके बारे में सभी विचार नहीं थे।
शोध का महत्व यह भी है कि यह बुनियादी भौतिकी सिद्धांतों की प्रक्रिया को धीरे-धीरे गणितीय कटौती से सटीक प्रायोगिक परीक्षण की ओर बढ़ता हुआ दिखाता है। अतीत में, अंतरिक्ष-समय और क्वांटम गुरुत्व की संरचना से जुड़े कुछ सिद्धांत मुख्य रूप से गणितीय विश्लेषण और वैचारिक अनुसंधान पर निर्भर थे, जिससे ऐसे प्रयोगों को डिजाइन करना मुश्किल हो गया था जो सीधे उनकी भविष्यवाणियों का परीक्षण कर सकें। जैसे-जैसे डिटेक्टर संवेदनशीलता में सुधार जारी है, कुछ सिद्धांतों ने ठोस भविष्यवाणियां उत्पन्न करना शुरू कर दिया है जिन्हें प्रयोगात्मक डेटा के खिलाफ परीक्षण किया जा सकता है।
करोयाहाज़ी के विचारों में एक और महत्वपूर्ण प्रश्न भी शामिल है: क्या मनुष्य अनंत सटीकता के साथ अंतरिक्ष और समय में दूरियों और स्थितियों को माप सकते हैं।
शास्त्रीय भौतिकी चित्र में, आमतौर पर बढ़ती सटीकता के साथ वस्तुओं की स्थिति को मापने की कल्पना की जा सकती है। हालाँकि, क्वांटम यांत्रिकी और गुरुत्वाकर्षण को एकीकृत करने की कोशिश कर रहे सैद्धांतिक शोध में, क्या अंतरिक्ष-समय में अभी भी निरंतर गुण हैं जिन्हें बेहद छोटे पैमाने पर अनंत परिशुद्धता के साथ मापा जा सकता है, ने हमेशा बहुत ध्यान आकर्षित किया है। स्ट्रिंग सिद्धांत और लूप क्वांटम गुरुत्व सहित क्वांटम गुरुत्व अनुसंधान की कुछ पंक्तियों में बेहद छोटे पैमाने पर अंतरिक्ष-समय की संरचना को फिर से समझना शामिल है, लेकिन विभिन्न सिद्धांत इस मुद्दे को अलग-अलग तरीके से संभालते हैं।
क्वांटम भौतिक विज्ञानी क्रिश्चियन पिस्चिया, जिन्होंने प्रयोग में भाग लिया, ने बताया कि क्वांटम गुरुत्व अनुसंधान में कई विचारों में अंतरिक्ष-समय माप की अनिश्चितता से संबंधित न्यूनतम लंबाई के पैमाने की अवधारणा शामिल है। हालाँकि, यह प्रयोग यह साबित नहीं करता है कि न्यूनतम लंबाई वास्तव में मौजूद है या नहीं, बल्कि यह एक विशिष्ट मॉडल को सीमित करता है जो अंतरिक्ष-समय की अनिश्चितता को क्वांटम डीकोहेरेंस से जोड़ने का प्रयास करता है।
शोधकर्ताओं का मानना है कि सटीक प्रयोग धीरे-धीरे कुछ भौतिक परिकल्पनाओं का परीक्षण करने में सक्षम हो रहे हैं जो लंबे समय से सैद्धांतिक अटकलों के चरण में हैं। जैसे-जैसे प्रायोगिक प्रौद्योगिकी आगे विकसित होती है, वैज्ञानिकों से अधिक कठोर तरीके से निर्णय लेने में सक्षम होने की उम्मीद की जाती है कि कौन से सिद्धांत वास्तविक दुनिया का वर्णन कर सकते हैं और किन सिद्धांतों को संशोधित करने या त्यागने की आवश्यकता है।
श्रोडिंगर की बिल्ली से लेकर अंतरिक्ष-समय के उतार-चढ़ाव से लेकर क्वांटम गुरुत्व तक, यह शोध सीधे तौर पर उन सभी रहस्यों को उजागर नहीं करता है कि मैक्रोस्कोपिक दुनिया शास्त्रीय भौतिकी के नियमों को क्यों प्रदर्शित करती है, लेकिन यह उस सिद्धांत को खत्म कर देता है जिसके बारे में कभी सोचा गया था कि यह संभवतः इस घटना की व्याख्या करेगा। यह एक अनुस्मारक के रूप में कार्य करता है कि वैज्ञानिक सिद्धांतों का मूल्य न केवल सम्मोहक स्पष्टीकरण प्रस्तावित करने की उनकी क्षमता में निहित है, बल्कि स्पष्ट, परीक्षण योग्य भविष्यवाणियां करने की उनकी क्षमता में भी निहित है जिन्हें प्रयोगात्मक परिणामों द्वारा परीक्षण किया जा सकता है।
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