वैज्ञानिकों ने मिली-हर्ट्ज आवृत्ति रेंज में गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाने के लिए एक महत्वपूर्ण विधि प्रस्तुत की है, जिससे खगोलभौतिकीय और ब्रह्माण्ड संबंधी घटनाओं के बारे में एक नई जानकारी सामने आई है, जिन तक वर्तमान वेधशालाएं अभी तक नहीं पहुंच सकी हैं।
गुरुत्वीय तरंगें, जिनकी भविष्यवाणी आइंस्टीन ने स्पेसटाइम की संरचना में तरंगों के रूप में की थी, उच्च आवृत्तियों पर LIGO और Virgo जैसे भू-आधारित उपकरणों का उपयोग करके, और बहुत कम आवृत्तियों पर टाइमिंग एरे का उपयोग करके खोजी गई हैं। फिर भी, इन चरम सीमाओं के बीच की मध्य सीमा लंबे समय से अवलोकन के लिए दुर्गम रही है।
बर्मिंघम और ससेक्स विश्वविद्यालयों के शोधकर्ताओं ने अब एक कॉम्पैक्ट डिटेक्टर का प्रस्ताव दिया है जो इस मायावी मिली-हर्ट्ज रेंज (10 -5 - 1 हर्ट्ज) के भीतर गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाने के लिए उन्नत ऑप्टिकल कैविटी और परमाणु घड़ी प्रौद्योगिकियों का उपयोग करता है।
क्लासिकल एंड क्वांटम ग्रेविटी में 3 अक्टूबर को प्रकाशित एक शोधपत्र में , टीम ने एक ऐसे डिटेक्टर का वर्णन किया है जो ऑप्टिकल एटॉमिक घड़ियों के लिए विकसित की गई तकनीकों का उपयोग करता है।
ऑप्टिकल रेज़ोनेटर डिज़ाइन में ये नवाचार गुरुत्वाकर्षण तरंगों के गुजरने पर लेज़र प्रकाश में होने वाले अत्यंत सूक्ष्म परिवर्तनों को मापना संभव बनाते हैं। विशाल इंटरफेरोमीटर के विपरीत, यह डिज़ाइन सुगठित है और भूकंपीय और न्यूटोनियन शोर दोनों के प्रति प्रतिरोधी है।
की सह-लेखिका डॉ. वेरा गुआरेरा ने बताया: \"ऑप्टिकल एटॉमिक क्लॉक के संदर्भ में विकसित तकनीक का उपयोग करके, हम प्रयोगशाला की मेज पर फिट होने वाले उपकरणों की मदद से गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाने की क्षमता को एक बिल्कुल नई आवृत्ति रेंज तक बढ़ा सकते हैं।
इससे ऐसे डिटेक्टरों का एक वैश्विक नेटवर्क बनाने और उन संकेतों की खोज करने की रोमांचक संभावना खुलती है जो अन्यथा कम से कम एक दशक तक छिपे रह सकते थे।\"
मिली-हर्ट्ज रेंज, जिसे अक्सर \"मिड-बैंड\" कहा जाता है, में विभिन्न प्रकार के खगोलभौतिकीय और ब्रह्मांडीय स्रोतों से संकेत शामिल होने की उम्मीद है, जिनमें श्वेत वामन बाइनरी और विलयित ब्लैक होल शामिल हैं। LISA जैसी बड़ी अंतरिक्ष-आधारित परियोजनाएँ इसी रेंज का अन्वेषण करने के लिए डिज़ाइन की गई हैं,
लेकिन इनके 2030 के दशक से पहले काम करना शुरू करने की उम्मीद नहीं है। इसके विपरीत, प्रस्तावित ऑप्टिकल रेज़ोनेटर डिटेक्टर इन घटनाओं का अध्ययन बहुत पहले शुरू कर सकते हैं।
ससेक्स विश्वविद्यालय के सह-लेखक प्रोफ़ेसर ज़ेवियर कैलमेट ने कहा: \"यह डिटेक्टर हमें अपनी आकाशगंगा में बाइनरी सिस्टम के खगोलभौतिकीय मॉडलों का परीक्षण करने, विशाल ब्लैक होल के विलय का पता लगाने और यहाँ तक कि प्रारंभिक ब्रह्मांड की यादृच्छिक पृष्ठभूमि की खोज करने में सक्षम बनाता है।
इस पद्धति के साथ, हमारे पास ज़मीन से इन संकेतों की जाँच शुरू करने के लिए उपकरण हैं, जो भविष्य के अंतरिक्ष अभियानों के लिए रास्ता खोलते हैं।\"
हालाँकि भविष्य के अंतरिक्ष-आधारित मिशन जैसे LISA बेहतर संवेदनशीलता प्रदान करेंगे, लेकिन उनका संचालन एक दशक से भी ज़्यादा समय दूर है। प्रस्तावित ऑप्टिकल कैविटी डिटेक्टर मिली-हर्ट्ज बैंड का पता लगाने का एक तत्काल, किफ़ायती साधन प्रदान करते हैं।
अध्ययन में यह भी सुझाव दिया गया है कि इन डिटेक्टरों को मौजूदा घड़ी नेटवर्क के साथ एकीकृत करने से गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाने की क्षमता को और भी कम आवृत्तियों तक बढ़ाया जा सकता है, जो LIGO जैसी उच्च आवृत्ति वेधशालाओं के लिए पूरक होगा।
प्रत्येक इकाई में दो ऑर्थोगोनल अल्ट्रास्टेबल ऑप्टिकल कैविटीज़ और एक एटोमिक फ़्रीक्वेंसी रेफरेंस होता है, जो गुरुत्वाकर्षण तरंग संकेतों का बहु-चैनल पता लगाने में सक्षम बनाता है। यह विन्यास न केवल संवेदनशीलता को बढ़ाता है, बल्कि तरंग ध्रुवीकरण और स्रोत दिशा की पहचान भी संभव बनाता है।
