Science: प्रकाश का एक कण कितना भारी हो सकता है? वैज्ञानिकों ने अभी पता लगाया

Science: हमारे पास प्रकाश के द्रव्यमान की एक नई ऊपरी सीमा है। आकाशगंगा में बिखरे हुए स्पंदित तारों और अन्य Galaxies से रहस्यमय रेडियो संकेतों के माप के अनुसार, प्रकाश का एक कण - जिसे फोटॉन कहा जाता है - 9.52 × 10-46 किलोग्राम से अधिक भारी नहीं हो सकता है। यह एक छोटी सी सीमा है, लेकिन यह पता लगाना कि प्रकाश में कोई द्रव्यमान है, हमारे आस-पास के ब्रह्मांड की व्याख्या करने के तरीके और भौतिकी की हमारी समझ पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालेगा। आमतौर पर फोटॉन को द्रव्यमान रहित कणों के रूप में वर्णित किया जाता है। ऊर्जा की ये असतत मात्राएँ एक स्थिर गति से अंतरिक्ष-समय के माध्यम से ज़िप करती हैं, निर्वात में गति या धीमा करने में असमर्थ होती हैं। यह स्थिर वेग द्रव्यमानहीनता को दर्शाता है, और इसके विपरीत कोई सबूत नहीं है। हालाँकि, हम निश्चित रूप से नहीं जानते हैं कि फोटॉन द्रव्यमान रहित होते हैं।

शून्य से अधिक द्रव्यमान के गहरे निहितार्थ होंगे। यह आइंस्टीन की विशेष सापेक्षता और मैक्सवेल के विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत का खंडन करेगा, संभवतः नए भौतिकी की ओर ले जाएगा, और संभवतः ब्रह्मांड के बारे में कुछ बड़े सवालों के जवाब देगा (हालाँकि इस प्रक्रिया में कई और सवाल उठेंगे)। यदि किसी फोटॉन का द्रव्यमान होता, तो उसे ब्रह्मांड के स्वरूप पर कोई बड़ा प्रभाव न डालने के लिए अत्यंत छोटा होना चाहिए, जिसका अर्थ है कि हमारे पास इसे सीधे मापने के लिए उपकरण नहीं हैं। लेकिन हम अप्रत्यक्ष माप ले सकते हैं जो हमें इस काल्पनिक द्रव्यमान की ऊपरी सीमा देगा, और यह ठीक वैसा ही है जैसा खगोलविदों के एक समूह ने किया।

सिचुआन University of Science and Engineering, चाइनीज एकेडमी ऑफ साइंसेज और नानजिंग यूनिवर्सिटी की एक टीम ने पार्क्स पल्सर टाइमिंग एरे द्वारा एकत्र किए गए डेटा और कई स्रोतों से फास्ट रेडियो बर्स्ट के डेटा का विश्लेषण किया ताकि यह निर्धारित किया जा सके कि प्रकाश कितना विशाल हो सकता है। पल्सर टाइमिंग एरे रेडियो टेलीस्कोप एंटेना की एक सरणी है जो न्यूट्रॉन सितारों की निगरानी करती है जो अत्यंत सटीक मिलीसेकंड पल्सर पर विद्युत चुम्बकीय विकिरण की स्पंदनशील किरणें भेजते हैं। फास्ट रेडियो बर्स्ट अज्ञात उत्पत्ति के प्रकाश के अत्यंत शक्तिशाली विस्फोट होते हैं जिन्हें अंतरिक्ष की विशाल अंतर-आकाशगंगा खाड़ी में देखा जाता है। शोधकर्ताओं ने जिस गुण की जांच की उसे फैलाव माप के रूप में जाना जाता है, जो पल्सर और फास्ट रेडियो बर्स्ट की प्रमुख विशेषताओं में से एक है। यह दर्शाता है कि रेडियो प्रकाश की एक सघन स्पंदित किरण हमारे और प्रकाश स्रोत के बीच मुक्त इलेक्ट्रॉनों द्वारा कितनी बिखरी हुई है।

यदि फोटॉन में द्रव्यमान है, तो प्लाज्मा से भरे गैर-वैक्यूम स्पेस के माध्यम से उनका प्रसार प्लाज्मा में द्रव्यमान और मुक्त इलेक्ट्रॉनों दोनों से प्रभावित होगा। इससे फोटॉन के द्रव्यमान के समानुपातिक विलंब समय होगा। पल्सर टाइमिंग ऐरे एक दूसरे के सापेक्ष पल्सर पल्स के समय में विलंब की तलाश करता है। विशेष रूप से अल्ट्रावाइड बैंडविड्थ के भीतर, फैलाव प्रभाव को कम किया जा सकता है, जिससे शोधकर्ताओं को यह गणना करने की अनुमति मिलती है कि काल्पनिक फोटॉन द्रव्यमान द्वारा कितना विलंब योगदान दिया जा सकता है। इस बीच, तेज रेडियो विस्फोटों से संकेतों को विघटित करने से फोटॉन द्रव्यमान के समानुपातिक विलंब का भी पता चल सकता है।

इस डेटा का सावधानीपूर्वक अध्ययन करके, टीम 9.52 × 10-46 किलोग्राम (या, समतुल्य ऊर्जा में, 5.34 × 10-10 इलेक्ट्रॉन वोल्ट c-2) की अपनी ऊपरी सीमा प्राप्त करने में सक्षम थी। ध्यान दें कि इसका मतलब यह नहीं है कि फोटॉन में द्रव्यमान है; इसका मतलब सिर्फ़ यह है कि हमारे पास एक नई सीमा है जिसमें द्रव्यमान गिर सकता है, अगर यह मौजूद हो।"लेखक लिखते हैं, "यह पहली बार है कि एक गैर-शून्य फोटॉन द्रव्यमान और प्लाज्मा माध्यम के बीच की बातचीत को ध्यान में रखा गया है और प्लाज्मा माध्यम से फोटॉन के प्रसार के रूप में गणना की गई है।" यह 2023 में प्रकाशित माप से बहुत कम नहीं है, लेकिन यह एक परिशोधन है। इसका मतलब है कि एक काल्पनिक फोटॉन द्रव्यमान के प्रभावों की जांच करने वाले वैज्ञानिकों के पास काम करने के लिए अधिक सटीक सीमा है। Astronomers का कहना है कि अध्ययन यह भी दर्शाता है कि अत्यधिक सटीक रेडियो दूरबीनों की आवश्यकता है। हम जल्द ही किसी फोटॉन का वजन करने में सक्षम नहीं होंगे, लेकिन लगातार उच्च-गुणवत्ता वाले डेटा प्राप्त करने से हम माप को और कम कर पाएंगे, और इसके साथ ही हमारे आस-पास के ब्रह्मांड पर इसके संभावित प्रभाव भी पता चलेंगे।

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