ಮಹಾಸ್ಫೋಟದ ಮೊದಲ ಕಂಪನಗಳ ಮಹತ್ತರ ಶೋಧನೆ

ನಮ್ಮ ವಿಶ್ವ ಹಿಗ್ಗುತ್ತಿದೆಯೇ?
ನಮ್ಮ ವಿಶ್ವ ಅಸ್ತಿತ್ವಕ್ಕೆ ಬಂದಾಗಿನಿಂದ ಸದಾ ಹಿಗ್ಗುತ್ತಿದೆಯೇ? ಅದು ಅಸ್ತಿತ್ವಕ್ಕೆ ಬಂದ ಕ್ಷಣಾರ್ಧದಲ್ಲಿ ಅತಿವೇಗದಿಂದ ಹಿಗ್ಗಿದೆಯೇ? ಅಥವಾ ಜಗತ್ತಿಗೆ ಮೊದಲೂ ಇಲ್ಲ, ಕೊನೆಯೂ ಇಲ್ಲದೆ ಸ್ಥಿರವಾಗಿ ಹೇಗಿದೆಯೋ ಸದಾ ಹಾಗೇ ಇದೆಯೇ? ಇತ್ಯಾದಿ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳಿಗೆ ಉತ್ತರ ಕಂಡುಕೊಳ್ಳಲು ಪ್ರಯತ್ನಗಳು ನಡೆಯುತ್ತಿವೆ. ಕಳೆದ ವಾರ ಅಮೇರಿಕಾದ ಹಾರ್ವರ್ಡ್ -ಸ್ಮಿತ್ಸೋನಿಯನ್ ಖಗೋಳಭೌತ ಸಂಸ್ಥೆಯ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಈ ವಿಷಯ ಕುರಿತಂತೆ ಅಧ್ಬುತ ಶೋಧನೆಯೊಂದಕ್ಕೆ ಕಾರಣರಾಗಿದ್ದಾರೆ. 'ವಿಶ್ವ ಹಿನ್ನೆಲೆ ಕಿರಣ' (ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ಬ್ಯಾಕ್ ಗ್ರೌಂಡ್  ರೇಡಿಯೇಷನ್) ಗಳಲ್ಲಿ ಅಡಕವಾಗಿರುವ 'ಆದಿಸ್ವರೂಪದ' ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣ ತರಂಗಗಳು ಇರುವುದನ್ನು ಪತ್ತೆ ಹಚ್ಚಿದ್ದಾರೆ. ಇದು ನಮ್ಮ 'ವಿಶ್ವ ಹಿಗ್ಗುತ್ತಿರುವ (ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಇನ್ ಫ಼್ಲೆಷನ್) ಸಿದ್ದಾಂತ'ಕ್ಕೆ ದೊಡ್ಡ ಪುರಾವೆ ಒದಗಿಸಿದೆ. ಈ ಶೋಧನೆ ಹಿಗ್ಸ್-ಬೋಸಾನ್ ಮೂಲಕಣದ ಆವಿಷ್ಕಾರದಷ್ಟೇ ಮಹತ್ವ ಹೊಂದಿದೆ. ಈ ಆವಿಷ್ಕಾರದಿಂದಾಗಿ 'ಆದಿಸ್ವರೂಪದ' ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣ ತರಂಗಗಳ ಉದ್ಭವಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗಿರುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಅರಿಯಲು ಹಾಗೂ ಮಹಾಸ್ಫೋಟ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ವಿಶ್ವದ ಹಿಗ್ಗುವಿಕೆಗೆ ಕಾರಣಗಳನ್ನು ತಿಳಿಯಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗುತ್ತದೆ.
'ಆದಿಸ್ವರೂಪದ' ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣ ತರಂಗಗಳು ಮತ್ತು 'ವಿಶ್ವ ಹಿನ್ನೆಲೆ ಕಿರಣ' ಗಳಿಗೂ ಇರುವ ವ್ಯತ್ಯಾಸ ಏನು?
ಗುರುತ್ವದ ತರಂಗಗಳು ವಿಶ್ವದೆಲ್ಲೆಡೆ ವ್ಯಾಪಿಸಿದ್ದು ಅಲೆಗಳೋಪಾದಿಯಲ್ಲಿ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಕೊಂಡೊಯ್ಯುತ್ತವೆ. ಇಂಥಹ ತರಂಗಗಳು ಇವೆಯೆಂದು 1916 ರಲ್ಲಿ ಆಲ್ಬರ್ಟ್  ಐನ್ ಸ್ಟೀನ್  ತನ್ನ 'ಸಾಮಾನ್ಯ ಸಾಪೇಕ್ಷ ಸಿದ್ದಾಂತ' ದಲ್ಲಿ ತರ್ಕಿಸಿದ್ದ. ಗುರುತ್ವದ ತರಂಗಗಳು ಇರುವುದು ಪರೋಕ್ಷವಾಗಿ ತಿಳಿದಿದ್ದರೂ ಅವುಗಳನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ಪರೀಕ್ಷಿಸುವುದು ಸಾಧ್ಯವಾಗಿರಲಿಲ್ಲ. ಏಕೆಂದರೆ ಅವು ಪದಾರ್ಥವೊಂದರ ಸಣ್ಣಾತಿಸಣ್ಣ ಕಣವಾದ ಪರಮಾಣುವಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಗಾತ್ರದಲ್ಲಿ ದಶಲಕ್ಷ ಪಟ್ಟು ಸಣ್ಣವು. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಕೆರೆಯೊಂದರ ಮೇಲ್ಭಾಗವನ್ನು ನಾವು ದೂರದಿಂದ ಗಮನಿಸಿದರೆ ಅದು ಪ್ರಶಾಂತವಾಗಿರುವಂತೆ ಕಾಣುತ್ತದೆ. ನಾವು ಅತಿ ಹತ್ತಿರದಿಂದ ನೋಡಿದಾಗ ಮಾತ್ರ ಕೆರೆಯ ನೀರಿನ ಮೇಲ್ಭಾಗದ ಅಲೆಗಳು, ಇತ್ಯಾದಿ ವಿವರಗಳನ್ನು ಗಮನಿಸಲು ಸಾಧ್ಯ.
ನಮ್ಮ ವಿಶ್ವ ಸುಮಾರು 1400 ಕೋಟಿ ವರ್ಷಗಳ ಹಿಂದೆ ಮಹಾಸ್ಫೋಟದ ಮೂಲಕ ಅಸ್ತಿತ್ವಕ್ಕೆ ಬಂದಿದೆ. ಮಹಾಸ್ಫೋಟ ಸಂಭವಿಸಿದಾಕ್ಷಣದ ಸೆಕೆಂಡಿನ ನೂರು ಕೋಟಿ ಭಾಗಗಳಲ್ಲಿ ಮೊದಲ ಭಾಗದಲ್ಲಿ ವಿಶ್ವ ಅತಿ ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷದಿಂದ ಹಿಗ್ಗತೊಡಗಿ ನಮ್ಮ ದೂರದರ್ಶಕಗಳಿಗೂ ಕಾಣಸಿಗದಷ್ಟು ವ್ಯಾಪಿಸಿತು, ನಂತರ ನಿಧಾನಗೊಂಡಿತು. ಇದನ್ನು ವಿಶ್ವದ ಹಿಗ್ಗುವಿಕೆ ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ. ಈ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ಉದ್ಭವಿಸಿರುವುದು 'ಆದಿಸ್ವರೂಪದ' ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣ ತರಂಗಗಳು'. 
ಇದಾದ 3,80,000 ವರ್ಷಗಳ ನಂತರ, ಪದಾರ್ಥವು ಒಗ್ಗೂಡತೊಡಗಿ ಸ್ಫೋಟದ ಶಕ್ತಿಯು ಎಲ್ಲೆಡೆ ಅಡೆತಡೆಯಿಲ್ಲದೆ ಪಸರಿಸತೊಡಗಿತು. ಈ ಅವಶೇಷ ಶಕ್ತಿಯನ್ನೇ 'ವಿಶ್ವ ಹಿನ್ನೆಲೆ ಕಿರಣ' ಎಂದು ಕರೆಯುವುದು.
ಸಾಮಾನ್ಯ ಸಾಪೇಕ್ಷತೆ ಎಂದರೇನು?
ಗಣಿತದ ವಿಧಾನದ ಮುಖೇನಾ ಗುರುತ್ವ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಐನ್ ಸ್ಟೀನ್  ವಿವರಿಸಿದ್ದು, ಅದನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯ ಸಾಪೇಕ್ಷ ಸಿದ್ದಾಂತ ಎಂದು ಕರೆದಿದ್ದಾನೆ. ಇದರಲ್ಲಿ 'ಸ್ಥಳ-ಕಾಲ' ಎಂಬ ಎರಡು ಪರಿಕಲ್ಪನೆಗಳು ಮುಖ್ಯ. ಪದಾರ್ಥವೊಂದರಲ್ಲಿ ದ್ರವ್ಯ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿ ಇರುವುದು ನಮಗೆ ತಿಳಿದಿದೆ. ದ್ರವ್ಯ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿ ಇವೆರಡೂ 'ಸ್ಥಳ-ಕಾಲ'ಗಳ ನಿರಂತತೆಯನ್ನು ವಕ್ರಗೊಳಿಸುತ್ತವೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ನೀರು ಅಥವಾ ರಟ್ಟಿನ ಮೇಲೆ ಅತಿಭಾರದ ವಸ್ತುವೊಂದನ್ನು ಇಟ್ಟಾಗ ನೀರು ಅಥವಾ ರಟ್ಟು ವಕ್ರಗೊಳ್ಳುವಂತೆ. ಈ ವಕ್ರತೆಯು ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಉಂಟು ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಗುರುತ್ವ ತರಂಗಗಳು 'ಸ್ಥಳ-ಕಾಲ'ಗಳ ನಿರಂತತೆಯಲ್ಲಿರುವ ಸಣ್ಣಾತಿಸಣ್ಣ ಅಲೆಗಳು. ಗುರುತ್ವ ಶಕ್ತಿಯು ಕಾಲದ ಮೇಲೆ ಹೇಗೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆಂದು ಸಾಪೇಕ್ಷ ಸಿದ್ದಾಂತ ತಿಳಿಸುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ನಾವೆಲ್ಲಿದ್ದೇವೆಂದು ನಿಖರವಾಗಿ ಹೇಳಲು ಉಪಗ್ರಹ ಭೂಪಟದಲ್ಲಿ ಗುರುತ್ವ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಲೆಕ್ಕಕ್ಕೆ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಬೇಕು.

ಗುರುತ್ವಕರ್ಷಣ ತರಂಗಗಳನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿದ್ದದ್ದು ಹೇಗೆ?
ಆಕಾಶದ ವಿವಿಧ ಭಾಗಗಳಿಂದ ಬರುತ್ತಿರುವ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಕಿರಣಗಳ ಶೋಧನೆ ನಡೆಸುತ್ತಿದ್ದ ಅಮೇರಿಕಾದ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು 1964ರಲ್ಲಿ ರೇಡಿಯೋ ದೂರದರ್ಶಕ ಬಳಸಿ 'ವಿಶ್ವ ಹಿನ್ನೆಲೆ ಕಿರಣ'ವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿದರು. 'ವಿಶ್ವ ಹಿನ್ನೆಲೆ ಕಿರಣ'ವು ಅತಿಶೀತಲ ತಾಪಮಾನ ಮೈನಸ್ 737 ಡಿಗ್ರಿ ಸೆಲ್ಸಿಯಸ್ ಹೊಂದಿದೆ. ಇವುಗಳನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಶೋಧಿಸಲು 1992 ರಲ್ಲಿ ಕೋಬ್ (ಸಿಒಬಿಇ) ಎಂಬ ಉಪಗ್ರಹವನ್ನು ಬಳಸಲಾಯಿತು. ಇದರಿಂದ ಬೇರೆ ಬೇರೆ ಜಾಗದ ಸಾಂದ್ರತೆಗನುಗುಣವಾಗಿ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ ವ್ಯತ್ಯಾಸವಿರುವುದು ತಿಳಿಯಿತು. ಇಂದಿನ ನಕ್ಷತ್ರಗಳು ಮತ್ತು ನಕ್ಷತ್ರ ಸಮೂಹಗಳ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಈ ವಿಭಿನ್ನ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಬೀಜಾಂಕುರದಂತೆ ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ ಎನ್ನಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಬೆಳಕು ತರಂಗದಂತೆ ಕೆಲವೊಂದು ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಹೊಯ್ದಾಡುತ್ತದೆ. ಇದನ್ನು ಧ್ರುವೀಕರಣ ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ. ಆ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ರೂಪುಗೊಂಡ ಪ್ರತಿ ಪೋಟಾನ್ ಗೆ  ಈ ಧ್ರುವೀಕರಣವಿರುತ್ತದೆ. ಆದರೆ ಗುರುತ್ವವು ಬೆಳಕನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಂತೆ ವಿಶ್ವದಲ್ಲಿರುವ ಎಲ್ಲವನ್ನೂ ವಕ್ರಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. 'ವಿಶ್ವ ಹಿನ್ನೆಲೆ ಕಿರಣ'ವು ನಕ್ಷತ್ರಗಳು ಮತ್ತು ನಕ್ಷತ್ರ ಸಮೂಹಗಳ ಅಕ್ಕಪಕ್ಕದಲ್ಲಿ ವಿಶ್ವದ ಮೂಲಕ ಚಲಿಸುವಾಗ ಅಷ್ಟು ದೊಡ್ಡ ಆಕಾಶಕಾಯಗಳ ಗುರುತ್ವಶಕ್ತಿಯಿಂದಾಗಿ ವಕ್ರಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಹೀಗೆ ವಕ್ರಗೊಂಡಾಗ ಬಿ-ವಿಧಾನದ ಧ್ರುವೀಕರಣ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ. ಕಳೆದ ವಾರ ದಕ್ಷಿಣ ಧ್ರುವದ ಬಳಿ ಬೈಸೆಪ್-2 ಎಂಬ ದೂರದರ್ಶಕವು 'ವಿಶ್ವ ಹಿನ್ನೆಲೆ ಕಿರಣ'ದಲ್ಲಿರುವ ಬಿ-ವಿಧಾನದ ಗುರುತ್ವಕರ್ಷಣ ತರಂಗಗಳನ್ನು ದಾಖಲಿಸಿದೆ.
ವಿಶ್ವದ ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷ, ಹಿಗ್ಗುವಿಕೆ, ಇತ್ಯಾದಿ ಎಂದರೇನು?
1929ರಲ್ಲಿ ಹಬಲ್ ಎಂಬ ಪ್ರಖ್ಯಾತ ಖಗೋಳವಿಜ್ಞಾನಿ ಅತಿ ಶಕ್ತಿಶಾಲಿ ದೂರದರ್ಶಕಗಳನ್ನು ಬಳಸಿದ. ಅದರಲ್ಲಿ ದೂರದ ಆಕಾಶಕಾಯಗಳು ದೂರ ದೂರ ಸರಿಯುತ್ತಿರುವುದನ್ನು ಗಮನಿಸಿ ವಿಶ್ವ ವಿಸ್ತಾರವಾಗುತ್ತಿದೆ ಎಂದು ಪ್ರತಿಪಾದಿಸಿದ. 1927ರಲ್ಲಿ ಬೆಲ್ಜಿಯಂ ದೇಶದ ಪಾದ್ರಿ ಮತ್ತು ಖಗೋಳವಿಜ್ಞಾನಿ ಜಾರ್ಜ್ ಲಿಮೈಟ್ರೆ ಮಹಾಸ್ಫೋಟದ ಸಿದ್ದಾಂತವನ್ನು ನೆನ್ನೆಯಿಲ್ಲದ ದಿನ ಎಂದು ಕರೆದ. ಏಕೆಂದರೆ ಮಹಾಸ್ಫೋಟವೆಂಬುದು ಕಾಲ ಮತ್ತು ಸ್ಥಳ ಆರಂಭವಾದ ಕ್ಷಣವಾಗಿತ್ತು.
ಮಹಾಸ್ಫೋಟ ಸಂಭವಿಸಿದಾಗಿನಿಂದ ಸ್ಥಳದ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ದ್ರವ್ಯವನ್ನು ಏಕತೆರನಾಗಿ ಕೂರಿಸಲು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಹೆಣಗುತ್ತಿದ್ದರು. ಹೀಗಾಗಿ ಮಹಾಸ್ಫೋಟ ಸಂಭವಿಸಿದ ಸೆಕೆಂಡಿನ ಮೊದಲ ಕ್ಷಣಾರ್ಧದಲ್ಲಿ ವಿಶ್ವ ತೀವ್ರಗತಿಯಲ್ಲಿ ವಿಸ್ತರಣೆ ಅಥವಾ ಹಿಗ್ಗಿದೆ ಎಂದು 1970ರಿಂದೀಚೆಗೆ ಪ್ರತಿಪಾದಿಸತೊಡಗಿದರು. ಆದರೆ ಇದನ್ನು ಖಾತರಿಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳುವುದೇ ಸಮಸ್ಯೆಯಾಗಿತ್ತು. ವಿಶ್ವ ಹಿಗ್ಗಿದ್ದಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರವೇ ಆದಿಸ್ವರೂಪದ ಗುರುತ್ವ ತರಂಗಗಳು ರೂಪುಗೊಳ್ಳಲು ಸಾಧ್ಯವಿತ್ತು. ಇದೀಗ ಆದಿಸ್ವರೂಪದ ಗುರುತ್ವ ತರಂಗಗಳನ್ನು ದಾಖಲಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗಿರುವುದರಿಂದ ಮಹಾಸ್ಫೋಟದ ಸೆಕೆಂಡಿನ ಮೊದಲ ಕ್ಷಣಾರ್ಧದಲ್ಲಿ ವಿಶ್ವ ವೇಗದಿಂದ ಹಿಗ್ಗಿದೆ ಎಂದು ಅರ್ಥ.
ಮುಂದಿನ ಸಂಶೋಧನೆಯ ಹಾದಿ ಯಾವ ಕಡೆ?
ಐನ್ ಸ್ಟೀನ್  ಸಾಪೇಕ್ಷ ಸಿದ್ದಾಂತವು ಗುರುತ್ವಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ವಿಶ್ವವನ್ನು ಇಡಿಯಾಗಿ ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ. ಆದರೆ ಅತಿಸೂಕ್ಷ್ಮಕಣ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರವು (ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಫಿಸಿಕ್ಸ್) ಪದಾರ್ಥಗಳ ಸಣ್ಣಾತಿಸಣ್ಣ ಕಣಗಳ ಒಳವಿಶ್ವವನ್ನು ಮತ್ತು ನಿಸರ್ಗದ ಇತರೆ ಬಲಗಳಾದ ಪ್ರಬಲ ಮತ್ತು ದುರ್ಬಲ ಪರಮಾಣು ಬಲಗಳು ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುದಾಯಸ್ಕಾಂತೀಯ ಬಲಗಳ ಕುರಿತು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ. ಕಳೆದ ನೂರು ವರ್ಷಗಳಿಂದ ಇವೆಲ್ಲ ವಿವಿಧ ಸಿದ್ದಾಂತಗಳು ಹೇಗೆ ಒಂದೇ ವಿವರಣೆ ನೀಡುತ್ತವೆ ಎಂದು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಜಿಜ್ಞಾಸೆ ನಡೆಸುತ್ತಿದ್ದಾರೆ. ಈ ಹಿನ್ನೆಲೆಯಲ್ಲಿ ಬಿಡಿ ಬಿಡಿ ಸಿದ್ದಾಂತಗಳನ್ನು ಒಗ್ಗೂಡಿಸಿ ಐಕ್ಯ ಸಿದ್ದಾಂತ ರೂಪಿಸುವುದು ಮುಂದಿನ ಕಾರ್ಯಭಾರವಾಗಿದೆ.
*************