इज़रायल के वैज्ञानिकों ने गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव को मापने के लिए क्वांटम कणों का उपयोग किया
पेसच बेंसन और ओमर नोवोसेल्स्की द्वारा • 3 सितंबर, 2026
येरुशलम, 3 सितंबर, 2026 (टीपीएस-आईएल) — एक सदी से भी अधिक समय से, अल्बर्ट आइंस्टीन के सामान्य सापेक्षता के सिद्धांत और क्वांटम यांत्रिकी ने अनगिनत परीक्षणों को पास किया है, लेकिन भौतिकविदों ने दोनों को सामंजस्य बिठाने के लिए संघर्ष किया है। अब, इज़रायल और विदेशों के वैज्ञानिकों ने गुरुत्वाकर्षण के क्वांटम वस्तु को प्रभावित करने के तरीके को सीधे मापकर, यह समझने की दिशा में एक नया कदम उठाया है कि वे कैसे परस्पर क्रिया करते हैं।
यह निष्कर्ष अंततः गुरुत्वाकर्षण और त्वरण को मापने के लिए अधिक संवेदनशील क्वांटम सेंसर में योगदान कर सकते हैं, जिसमें सर्वेक्षण, भूवैज्ञानिक मानचित्रण और जीपीएस पर निर्भरता के बिना नेविगेशन में संभावित अनुप्रयोग हैं।
यह प्रगति केवल इसलिए नहीं है कि वैज्ञानिकों ने क्वांटम परमाणुओं का उपयोग करके गुरुत्वाकर्षण को मापा; ऐसे प्रयोग पहले भी किए जा चुके हैं। इसके बजाय, शोधकर्ताओं ने गुरुत्वाकर्षण के तहत स्वतंत्र रूप से गिरने वाले परमाणु के "चरण" में एक विशिष्ट परिवर्तन को सीधे मापा - आइंस्टीन के समतुल्यता सिद्धांत द्वारा अनुमानित एक प्रभाव।
बेन गुरियन यूनिवर्सिटी ऑफ़ द नेगेव, बेयर शेबा में 8 जून, 2026 को। योआव डुडकेविच/टीपीएस-आईएल द्वारा फोटो
प्रयोग का नेतृत्व बेन-गुरियन यूनिवर्सिटी ऑफ़ द नेगेव, यूनिवर्सिटी ऑफ़ उल्म और यूनिवर्सिटी ऑफ़ ऑक्सफोर्ड ने किया था, जिसमें नोबेल पुरस्कार विजेता भौतिक विज्ञानी सर रोजर पेनरोज़ भी शामिल थे। यह सहकर्मी-समीक्षित पत्रिका साइंस एडवांसेज में प्रकाशित हुआ था।
बेन-गुरियन यूनिवर्सिटी के इल्से कात्ज़ इंस्टीट्यूट फॉर नैनोस्केल साइंस एंड टेक्नोलॉजी के प्रोफेसर रॉन फोलमैन ने द प्रेस सर्विस ऑफ इज़राइल को बताया, "क्वांटम यांत्रिकी हमें बताती है कि एक कण एक तरंग भी है।" "तरंगों, चाहे वे समुद्री तरंगें हों, या ध्वनि तरंगें, या प्रकाश तरंगें, या क्वांटम तरंगें, उनमें एक विशेषता होती है जिसे चरण कहा जाता है।"
उन्होंने कहा, "जब से गैलीलियो ने स्वतंत्र रूप से गिरने वाली वस्तुओं के त्वरण को मापा है, तब से किसी ने भी स्वतंत्र रूप से गिरने वाली क्वांटम वस्तु की क्वांटम विशेषताओं को नहीं मापा है, और विशेष रूप से, इसके चरण में स्वतंत्र रूप से गिरने के कारण कैसे परिवर्तन होता है।"
एक गिरता हुआ परमाणु, दो रास्ते
समतुल्यता सिद्धांत, सामान्य सापेक्षता का एक आधारशिला, कहता है कि गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव स्थानीय रूप से स्वतंत्र रूप से गिरने वाले पर्यवेक्षक के लिए गायब हो सकते हैं - उदाहरण के लिए, एक लिफ्ट में स्वतंत्र रूप से गिरने वाला व्यक्ति भारहीनता का अनुभव करेगा। सिद्धांत का परीक्षण साधारण पदार्थ के साथ असाधारण सटीकता के साथ किया गया है। लेकिन क्वांटम वस्तुएं तरंगों की तरह व्यवहार कर सकती हैं और प्रभावी रूप से एक साथ दो रास्तों का अनुसरण कर सकती हैं।
फोलमैन ने समझाया, "हमारे प्रयोग में हमने इस नियम का उपयोग एक परमाणु को दो स्थानों और दो प्रक्षेपवक्रों पर एक साथ रखने के लिए किया। एक प्रक्षेपवक्र में यह स्वतंत्र रूप से गिर रहा था और दूसरे में यह पृथ्वी के सापेक्ष स्थिर था, जहां बाद वाले का उपयोग संदर्भ के रूप में किया गया था।"
शोधकर्ताओं ने पूर्ण शून्य से ठीक ऊपर के तापमान पर रूबीडियम परमाणुओं के बादलों को ठंडा किया और उन्हें विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए परमाणु चिप के पास हेरफेर किया। चुंबकीय क्षेत्रों ने परमाणु तरंग के एक हिस्से को स्थिर रखा जबकि दूसरे को स्वतंत्र रूप से गिरने दिया गया। फिर दोनों हिस्सों को एक साथ वापस लाया गया, और उनकी तरंगों ने हस्तक्षेप किया, जिससे शोधकर्ताओं को गिरने वाले और स्थिर भागों के बीच जमा हुए क्वांटम चरण में छोटे अंतर को मापने की अनुमति मिली। मापा गया चरण शिफ्ट एक क्वांटम वस्तु के लिए आइंस्टीन के समतुल्यता सिद्धांत द्वारा अनुमानित मान से मेल खाता है।
फोलमैन ने कहा कि प्रयोग महत्वपूर्ण है क्योंकि वैज्ञानिकों के पास अभी भी एक सिद्धांत की कमी है जो बताता है कि गुरुत्वाकर्षण और क्वांटम यांत्रिकी एक साथ कैसे काम करते हैं। उन्होंने टीपीएस-आईएल को बताया, "दोनों को काम करते हुए साबित किया गया है, लेकिन वैज्ञानिक कभी भी एक ऐसा सिद्धांत तैयार नहीं कर सके जो बताता हो कि दोनों एक ही ब्रह्मांड में एक साथ कैसे काम करते हैं।"
प्रयोग यह नहीं दिखाता है कि गुरुत्वाकर्षण स्वयं क्वांटम है, न ही यह गुरुत्वाकर्षण और क्वांटम यांत्रिकी के एक एकीकृत सिद्धांत की स्थापना करता है। इसके बजाय, यह दर्शाता है कि, परीक्षण की गई स्थितियों के तहत, आइंस्टीन का समतुल्यता सिद्धांत क्वांटम सुपरपोज़िशन के साथ संगत है। यह पेनरोज़ के प्रस्ताव का भी परीक्षण नहीं करता है कि क्वांटम यांत्रिकी पर्याप्त रूप से विशाल वस्तुओं के लिए टूट सकती है जो लंबे समय तक क्वांटम सुपरपोज़िशन में रखी जाती हैं।
नई भौतिकी की ओर
हालांकि, शोधकर्ताओं को बहुत भारी वस्तुओं के साथ तकनीक का उपयोग करने की उम्मीद है। फोलमैन ने टीपीएस को बताया, "हमारे प्रयोग ने दो सिद्धांतों के बीच इंटरफ़ेस का परीक्षण करने के लिए भविष्य के अधिक विस्तृत प्रयोगों के द्वार खोल दिए।"
टीम पहले से ही एक परमाणु के बजाय एक नैनोहीरे का उपयोग करके एक प्रयोग विकसित कर रही है। क्वांटम सुपरपोज़िशन में रखी गई पर्याप्त रूप से विशाल वस्तु शोधकर्ताओं को यह पता लगाने की अनुमति दे सकती है कि क्वांटम यांत्रिकी और गुरुत्वाकर्षण एक पैमाने पर अलग तरह से व्यवहार करते हैं या नहीं, जहां उनकी परस्पर क्रिया अधिक स्पष्ट हो जाती है। फोलमैन ने कहा, "एक बार जब इसे सुपरपोज़िशन में डाल दिया जाता है, तो यह स्वयं स्पेस-टाइम का सुपरपोज़िशन बनाएगा, और यहां हम पूरी तरह से नई भौतिकी देख सकते हैं।"
यदि सफल होते हैं, तो ऐसे प्रयोग क्वांटम यांत्रिकी और गुरुत्वाकर्षण के बीच अनसुलझे संबंध की जांच के नए तरीके पेश कर सकते हैं। शोधकर्ताओं ने गुरुत्वाकर्षण और त्वरण के अत्यंत सटीक माप में सक्षम क्वांटम सेंसर में अंतर्निहित तकनीकों की दीर्घकालिक क्षमता भी देखी है, जिसमें सर्वेक्षण, भूवैज्ञानिक मानचित्रण और नेविगेशन में उपयोग शामिल हैं जहां जीपीएस सिग्नल उपलब्ध नहीं हैं।
