NDA (I) 2024 सामान्य योग्यता परीक्षा · प्रश्न 131 / 96

सही — D, आपेक्षिकता का व्यापक सिद्धांत। LIGO, अर्थात् लेज़र इंटरफेरोमीटर ग्रैविटेशनल-वेव ऑब्ज़र्वेटरी, ने सितंबर 2015 में दो कृष्ण विवरों के विलय से उत्पन्न गुरुत्वीय तरंगों की पहली प्रत्यक्ष खोज की। गुरुत्वीय तरंगें — त्वरित होते द्रव्यमानों से उत्पन्न दिक्-काल के ताने-बाने में उठती तरंगिकाएँ — अल्बर्ट आइंस्टाइन ने 1916 में अपने आपेक्षिकता के व्यापक सिद्धांत के परिणामस्वरूप प्रस्तावित की थीं। अतः LIGO की खोज ने व्यापक आपेक्षिकता की एक शताब्दी पुरानी भविष्यवाणी की पुष्टि की, इसलिए विकल्प (d) सही है।

• (a)स्ट्रिंग सिद्धांत — स्ट्रिंग सिद्धांत बलों को एकीकृत करने का एक परिकल्पनात्मक ढाँचा है और उसकी ऐसी कोई पुष्ट प्रायोगिक भविष्यवाणी नहीं है; गुरुत्वीय तरंगें व्यापक आपेक्षिकता से आती हैं, स्ट्रिंग सिद्धांत से नहीं।
• (b)आपेक्षिकता का विशिष्ट सिद्धांत — विशिष्ट आपेक्षिकता अचर वेग पर दिक्, काल और गति से संबंधित है (और द्रव्यमान-ऊर्जा संबंध देती है), परंतु वह गुरुत्व का वर्णन नहीं करती और न ही गुरुत्वीय तरंगों की भविष्यवाणी करती है — वह व्यापक सिद्धांत का कार्य है।
• (c)क्वांटम यांत्रिकी — क्वांटम यांत्रिकी परमाणविक और उप-परमाणविक पैमानों पर द्रव्य को नियंत्रित करती है; गुरुत्वीय तरंगें एक विशाल-पैमाने की गुरुत्वीय परिघटना हैं, जिसकी भविष्यवाणी व्यापक आपेक्षिकता करती है, क्वांटम सिद्धांत नहीं।

आइंस्टाइन का आपेक्षिकता का व्यापक सिद्धांत (1915) गुरुत्व को द्रव्यमान और ऊर्जा से उत्पन्न दिक्-काल की वक्रता के रूप में वर्णित करता है। उसकी एक भविष्यवाणी यह है कि प्रचंड रूप से त्वरित होते द्रव्यमान — जैसे दो कृष्ण विवर या न्यूट्रॉन तारे जो सर्पिल होकर एक-दूसरे की ओर आ रहे हों — गुरुत्वीय तरंगें भेजते हैं, अर्थात् ऐसी तरंगिकाएँ जो गुज़रते समय दिक् को खींचती और दबाती हैं। LIGO इन अत्यंत सूक्ष्म विरूपणों को किलोमीटर-लंबी भुजाओं पर लेज़र व्यतिकरणमिति से पहचानता है।

सिद्धांतों को इस आधार पर अलग कीजिए कि वे क्या भविष्यवाणी करते हैं। गुरुत्वीय तरंगें गुरुत्व की परिघटना हैं, और व्यापक आपेक्षिकता ही गुरुत्व का सिद्धांत है, अतः उत्तर (d) ही होगा। विशिष्ट आपेक्षिकता में गुरुत्व नहीं है, क्वांटम यांत्रिकी अत्यंत सूक्ष्म की भौतिकी है, और स्ट्रिंग सिद्धांत यहाँ कोई पुष्ट भविष्यवाणी नहीं देता।

• गुरुत्वीय तरंगों की भविष्यवाणी आइंस्टाइन ने 1916 में आपेक्षिकता के व्यापक सिद्धांत से की थी।
• LIGO ने 11 फरवरी 2016 को पहली प्रत्यक्ष खोज, घटना GW150914, की घोषणा की, जो सितंबर 2015 में प्रेक्षित युग्म कृष्ण-विवर विलय से थी।
• 2017 का भौतिकी नोबेल पुरस्कार रेनर वाइस, बैरी बैरिश और किप थॉर्न को LIGO संसूचक तथा गुरुत्वीय तरंगों के प्रेक्षण के लिए मिला।
• LIGO 4-किमी भुजाओं वाले दो दूर-दूर स्थित L-आकार के लेज़र व्यतिकरणमापियों से दिक्-काल के ऐसे विरूपणों को भाँपता है जो प्रोटॉन की चौड़ाई से भी बहुत छोटे हैं।

• विशिष्ट आपेक्षिकता (जिसमें गुरुत्व नहीं है) को व्यापक आपेक्षिकता (गुरुत्व और दिक्-काल वक्रता) से गड्डमड्ड कर देना।
• गुरुत्वीय तरंगों का श्रेय क्वांटम यांत्रिकी या स्ट्रिंग सिद्धांत को दे देना।
• यह सोचना कि LIGO ने कृष्ण विवरों को सीधे 'देखा' — उसने उनके विलय से उत्पन्न गुरुत्वीय तरंगों को पहचाना।

समसामयिक विज्ञान का स्मरण-प्रश्न, जो एक ऐतिहासिक प्रयोग (LIGO और गुरुत्वीय तरंगें) को उस सिद्धांत से जोड़ता है जिसकी उसने पुष्टि की (व्यापक आपेक्षिकता)।

• अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं

  LIGO द्वारा पहली बार पहचानी गई गुरुत्वीय तरंगों का सर्वोत्तम वर्णन है:

  • (a)दूरस्थ तारों से आने वाले प्रकाश के पुंज
  • (b)त्वरित होते द्रव्यमानों से उत्पन्न दिक्-काल की तरंगिकाएँ
  • (c)न्यूट्रिनो की धाराएँ
  • (d)पल्सरों से आने वाली रेडियो तरंगें

  Answer(b) त्वरित होते द्रव्यमानों से उत्पन्न दिक्-काल की तरंगिकाएँ — जैसा व्यापक आपेक्षिकता ने भविष्यवाणी की थी।

• अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं

  2017 का भौतिकी नोबेल पुरस्कार किससे संबंधित कार्य के लिए दिया गया था?

  • (a)हिग्स बोसॉन की खोज
  • (b)गुरुत्वीय तरंगों की खोज (LIGO)
  • (c)कृष्णिका विकिरण का सिद्धांत
  • (d)ट्रांज़िस्टर का आविष्कार

  Answer(b) गुरुत्वीय तरंगों की खोज (LIGO) — यह वाइस, बैरिश और थॉर्न को दिया गया।