|
Umarov Ramziddin Fahriddinovichning
|
| bet | 11/12 | | Sana | 14.06.2021 | | Hajmi | 0.53 Mb. | | #15019 |
”. Elektromagnit nurlanishlar fazoda tarqalib ketadi, lekin, gravitatsion to‘lqinlarga kelsak, ularning tarqalishidan, zamon-makon uyg‘unligining o‘zi titrash (vibratsiya) sezishi kerak. Burgut yulduz turkumidagi biri boshqasining atrofida aylanayotgan ikkita neytron yulduzlarning aylanish davrining sekin-astalik bilan kamayob borayotganligi, gravitatsion to‘lqinlarning mavjudligining bilvosita isboti sifatida qaralishi mumkin ekan. Agar zamon-makon uyg‘unligining egrilanishlari gravitatsin to‘lqinlar yordamida uzatiladigan bo‘lsa, unda bizning hozirgi zamon fiziklarimiz hozircha bu hodisani o‘lchash imkoniga ega emaslar. Biroq bu faktdan, hozirda aniq kuzatilayotgan hodisa - yulduzlarning energiya yo‘qotishlari bilan kechuvchi o‘zaro yaqinlashishlari jarayonini tushintirish mumkin. To‘lqin nazariyasi yordamidagi taxmin qilinayotgan koinot tizimlari tadrijiy taraqqiyoti haqidagi g‘oyalar, zamonaviy astronomik kuzatuvlar natijalari bilan muvofiq kelmoqda.
Nisbiylik nazariyasi yulduzlarni va galaktikalarni, kvant mexanikasini, atomlarni va kvarklarni boshqaradi. Taxmin qilinishicha, ushbu soahalrning tutashuv nuqtasi, g’ayrioddiy hodisalarning barcha spektrini kezib o’tgan holda, fanda plank uzunligi deb nomlanuvchi m o’lchamga to‘g‘ri kelar ekan. Gap borayotgan o’lcham shu darajada kichikki, uni tasavvur qilishning o’zi mushkuldir. U taxminan DNK spirali diametriga tengdir. Shunday kichik miqyosda nimalar sodir bo’lishini bilib olish uchun esa, 1016 TeV energiya (taxminan 500 kVt-soat) energiya zarur bo’ladi. Jeneva yaqinidagi katta adron kollayderi (CERN) - jahondagi zarrachalarni tezlatgich qurilmalar ichida eng qudratlisi bo’lib, u 7 TeV gacha energiya iste’mol qiladi.
Balki Plank shkalalarida zamon-makon uyg’unligi ham uyg’unlikdan mosuvo bo’lib, bo’laklarga bo’linishi mumkin. Ehtimolki undagi kvant tabiati nisbiylik tamoyillariga muvofiq kelmas. Shunday bo’lishi ham mumkinki, plank miqyosidagi juda-juda kichik masshtablarda, zarrachalar o’zlarining string strukturalarini namoyon qilib, gravitatsiya esa ularning boshqa bir o’zaro ta’sirlarida yuzaga chiqsa kerak. Biroq, ushbularni anglashga biz hozircha imkonsizmiz va bu imkonsizligimiz taasufki yaqin yillarda o’z kuchida qoladi. Shunga qaramay fiziklar tabiatdan va tasodifiy ilmiy kashfiyotlardan najot kutib o’tirshgani yo’q va ular bizni o’rab turgan atrof va koinotdan, borliqning eng inja sirlari haqida ozgina bo’lsa ham belgi berish mumkin bo’lgan jarayonlarni qidirmoqdalar, tinimsiz izlanmoqdalar. Biz olam tuzilishi haqidagi eng chuqur sir-asrorlar tomon kirib borishda davom etamiz.
Biz uchun shu zamonda ma’lum va mavjud bo’lgan tekshiruv va ilmiy amaliy sinov-tajribalarining barchasidan, Albert Eynshteynning buyuk nisbiylik nazariyasi muvaffaqiyat bilan o’tib bo’ldi. Eynshteyn nazariyasi borasida bahs yuritish juda murakkab va mushkul, ayniqsa uning Nyuton nazariyasiga qanday nozik (zargarona) tarzda aniqlik kiritganini e’tiborga olsak, uning mohiyati yanada oydinlashadi. O’z navbatida nisbiylik nazariyasini mukammallashtirish masalasii - zamonamiz amaliyotchi va nazariyotchi fiziklari uchun haqiqiy chaqiriqdir. Maxsus nisbiylik nazariyasi, uzoq vaqt mobaynida nazariyotchi fiziklar uchun orombaxsh jannatmakon go’sha sifatida, amaliyotchi fiziklar uchun esa - a’rof, ya'ni, sinovlardan iborat arosat olami sifatida qaralib keldi. Ammo, lekin, biroq, so’nggi o’n yilliklarda vaziyat ancha o’zgardi.
1962-yilda Irvin Shapiro, Eynshteynning uchta mumtoz nazariyalarini o’zida umumlashtiruvchi «umumiy nisbiylik nazariyasining to’rtinchi isboti»ni ilm-fan olamiga taqdim etdi. Unga ko’ra, elektromagnit to’lqini ulkan massali jism yaqinida, masalan, yulduz tevaragida o’z taryektoriyasidan nafaqat og’ar ekan, balki uning fazodagi to’rt o’lchamli (vaqt o’lchamini kiritilganida) trayektoriyasining o’zi ham izdan chiqib, harakat davomida kechika boshlar ekan. Buning sababi esa, og’ma trayektoriyaning to‘g‘ri chiziqli trayektoriyaga qaraganda uzunroq ekanligida emas, balki, sof relyatvistik effekt bilan bog’liq ekan. O’z ilmiy g’oyalarini isbotlash uchun Shapiro shunday amaliy tajribaga qo’l urdi: unga ko’ra, Yerdagi kuzatuvchi koinotda Venera va Mars sayyoralari ishtirokidagi sayyoralar paradi yuz berishini poylashi kerak edi. Tajriba boshlanishida, mazkur sayyoralardan biri Quyosh bilan bir chiziqda va uning ortida joylashgan vaqt tanlanadi. Sayyora Quyosh ortidan ko’rinish berishi bilan unga tomon Yerdan radiosignal yuboriladi va signalning sayyora sirtidan
akslanib qaytishi qayd etiladi. Shapiro rejasiga muvofiq, radiosignalning Yerdan
qo’shni sayyora sirtigacha va undan akslanib yan Yerga qaytishda bosib o’tgan yo’li, sayyoralar orasida Quyosh bo’lmagan vaqtdagidan uzunroq bo’lishi va radiosignalning ham uzatish-qabul qilish davomiyligi ko’proq vaqt talab qilishi lozim edi. Biroq, Shapironing barcha iddaolariga qaramasdan (Eynshteynning xato qilganligini isbotlash ajoyib ish bo’lardi), tajriba yakunida nisbiylik nazariyasining to‘g‘ri ekanligi yana bir bora isbotlandi.
2004 yilning 20 aprel kuni NASA tomonidan orbitaga chiqarilgan “Gravity
Probe-B” sun’iy yo’ldoshining vazifasi, Yer massasi yaqinidagi zamon-makon
egrilanishini va inersial sanoq tizimlarining kattalashuvi effektini o’lchashdan iborat bo’lgan. Mumtoz fizikaga asoslangan Nyuton fazosida Yer sirtidan 600 km masofada aylanayotgan sfera o’z orientatsiyasini faqat bitta yo’nalishda saqlab turishi lozim edi.
Biroq, nisbiyalikka asoslangan to’rt o’lchamli Eynshteyn fazosida esa, sfera Yer yaqinidagi egrilanish ta’siriga uchrab, sekin-astalik bilan o’z o’qidan siljishga uchrashi kerak. «Gravity Probe-B» datchiklari bir yil davomida muttasillik bilan, deyarli ideal tarzda ishlangan to’rtta kvarts sferalarning, tajriba avvalida Pegas yulduz turkumidagi yulduzlardan biriga orientirlab qo’yilgan o’qlaridan og’ishi jarayonini o’lchab, qayd etib bordi.
2.2.1.rasm.Pegas yulduz turkumidagi yulduzlardan biriga orientirlab qo’yilgan o’qlaridan og’ishi jarayonini
2004 yilda orbitaga chiqarilgan «Gravity Probe-B» sun'iy yo'doshining vazifasi sayyoramiz massasi va aylanishining zamon va makonga qiladigan ta'sirini aniqlashdan iborat bo'lgan. Sun'iy yo'ldoshga nazorat nuqtasi sifatida o'qlari IM Pegas yulduziga yo'naltirilgan to'rtta giroskop bilan jihozlangan. Giroskop o'qlari vaziyatining o'zgarishi – nisbiylik nazariyasini amaliy tajribada yana bir bora tasdiqladi.
Datchiklarning sezgirlik va aniqlik darajasi shunday ediki, ular sefralardagi o’qning og’ishi odam soch tolasi qalinligi darajasida o’zgargan taqdirda ham, uni hatto 32 km masofadan turib ham qayd eta olardi. Mazkur orbital tajribaning yakuniy natijalari 2011 yilning may oyida e’lon qilindi. Unda loyiha rahbari, Stenford universiteti mutaxassisi Frensis Everitt bayonot berib, shunday degan edi. “Bizning ushbu muhim tajribani bajarishimizdan maqsadimiz, olam modelining Eynshteyn taklif qiligan variantini tekshirib, sinab ko‘rish edi, va Eynshteyn sinovdan muvaffaqiyatli o‘tdi”.
Nisbiylik nazariyasi barpo etilganidan yuz yil o’tib u vanihoyat bizning hayotimizda muhim amaliy o’rin tuta boshladi. Hozirda aksariyat kommunikatsiya qurilmalarida mavjud bo’lgan GPS funksiyalari, sun’iy yo’ldoshlardan olingan ma’lumotlar asosida bizning turgan o’rnimizni aniqlab bera oladi. olingan ma’lumotlar aniq bo’lishi uchun, orbitadagi va Yerdagi soatlar sinxron ishlamog’i darkor. Agar biz o’z turgan joyimiznig GPS orqali 30 metr aniqlik bilan o’rnatmoqchi bo’lsak, unda ikkita nisbiy tuzatishlar haqida yodda tutishimiz zarur bo’ladi. Avvalo, maxsus nisbiylik nazariyasi orqali tushuntiriladigan effekt - sun’iy yo’dosh tezligi tufayli paydo bo’ladigan signal kechikishini (7 mikrosoniya) inobatga olish lozim. Ikkinchidan esa, umumiy nisbiylik nazariyasi orqali tushuntiriladigan effekt - signalning oldinga o’tib ketishi (45 mikrosoniya), ya'ni, gravitatsiya maydoni zichligi qanchalik kichik bo’lsa, vaqtning o’tishi ham shunchalik tezlashishi hodisasi (qizilga siljishni keltirib chiqaruvchi kechikish effektiga teskari effekt) e’tiborga olinishi shart. 20000 km balandlik masofasida - sun’iy yo’ldosh orbitasidagi gravitatsiya, Yer sirtidagidan ko’ra ancha past. Zamonaviy o’rin anqilash (pozitsiyalash) tizimlarida mazkur fazaviy siljishlar muvofiqlashtiriladi.
Nisbiylik nazariyasiga eng katta zarba bergan hodisa 2011 yil sentyabrida yuz berdi. O’shanda yorug’lik tezligidan katta tezlikka erishilgani haqidagi xabarlar paydo bo’lgan edi. Katta adron kollayderida hosil qilingan neytrino, yer qa’rini teshib o’tib, Rimdan 100 km masofada joylashgan cho’qqi - Apenin tog’larining eng yuksak nuqtasi bo’lmish Gran-Sasso cho’qqisi ostiga joylashtirilgan yerosti detektorlarida qayd etildi. Amaliy hisob-kitoblardan keyin olimlar kelgan xulosaga ko’ra, neytrino yerosti detektorlariga muddatidan 60 nanosoniya avvalroq yetib kelgan ekan. Ushbu xabar o’ta ehtiyotkorlik tarqatildi va katta shubhaar bilan qarshi olindi. Ayniqsa, Katta Adron kollayder va Gran-Sassodagi xronometrlarni sinxronlovchi mexanizm ishida nuqsonlar aniqlangach, mazkur xabarning haqiqatdan yiroq ekanligi ta’kidlana boshladi. 2012 yil iyunida esa, olimlar tomonidan berilgan bayonotga ko’ra, o’sha tajribada neytrino aslida erta kelmagani, anglashilmovchilik sababi esa o’lchash natijalaridagi xatolik tufayli ekani tan olindi.
Lekin, hatto neytrino tezligi yorug’lik tezligidan ham kattaroq bo’lib, bu bilan u eski fizika qalqonini teshib o’tdi deb qaralganida ham, nisbiylik nazariyasi baribir hamon kuchlidir. Boshqa bir qator tajribalar seriaysida, nisbiylik nazariyasining to‘g‘ri ekanligi, Yer va Oy orasidagi masofaga nisbatan olgan atiga bir millimetr xatolik qilgan singari katta aniqlik bilan isbotlangan. Nisbiylik nazariyasi g’oyalari bugungi zamon ilm-fanining qon-qoniga singib kirib bo’ldi va endi har qanday holatda ham u, fanning qon tomirlarida doim qolaveradi. Xuddi Nyuton fizikasining yorug’lik tezligiga taqqoslaganda ancha kichik tezliklar va kuchsiz gravitatsion maydonlar uchun doimo o’rinli bo’laverishi singari, Eynshteyn fizikasi ham allaqachon egallab bo’lingan ilmiy hudud sanaladi.
Ilm-fan xuddi sayqallovchi dastgoh kabidir. U yildan- yilga olam tuzilishi haqida yana va yana aniqroq ma’lumotlarga ega bo’lib boradi. Nyuton g’oyalarida bugungi zamon fizikasi kurtak ochgandi. Kavnt va relyatvistik nazariyalar esa, yanada qiziq va kutilmagan xulosalarni taqdim etishda davom etmoqda. Fizikaning chexrasi yana bir necha yillardan keyingi qanday bo’lishini, kim ham bilardi? Biroq bir narsa fanda juda yaxshi ma’lum: Eynshteynning vaqt, fazo va gravitatsiyasidagi zamonaviy texnologiyalarning nurida ham albatta o’z shu’lasiga ega bo’ladi.
2.2.2.rasm. Antarktidada joylashgan BICEP2 xalqaro radioteleksopi
Fiziklar gravitatsion to‘lqinlarning tabiatda haqiqatan ham mavjudligi ilmiy tasdiqlangani haqida xabarlar tarqatishdi. Gravitatsion to‘lqinlar - daho olim Albert Eynshteynning ilmiy taxminlari (bashoratlari) ichida tasdiqlanishi uzoq kutilgan eng muhim nazariyalardan biri edi. Bu to‘lqinlar fazo-vaqt (zamon va makon) uzviyligining qo‘zg‘alishidan yuzaga keladigan o‘ziga xos to‘liqinlar bo‘lib, ushbu kashfiyot olam taraqqiyotining eng inju bosqichlari haqidagi hozircha kamtarona bilimlarimizni yanada boyitishga xizmat qiladi.
Gravitatsion to’lqinlarnining mavjudligi Eynshteyn taxmin qilib ketganligini yuqorida ta’kidlab o’tdik. Fizikadan yaxshi xabardor bo’lgan insonlar, XIX asrda elektromagnit to’lqinlarning kashf etilishi ham shunga o’xshash tarzda yuz berganligini yodga olgan bo’lsalar ajab emas. Har ehtimolga qarshi o’sha voqe’likni yana bir bor yodga olsak. Elektromagnit to’lqinlarning tabiatda haqiqatan ham mavjudligi amalda isbotlanishidan ancha avval, aniqrog’i, 1832-yilda o’zi yetishgan olimlardan biri Maykl Faradey, Angliya Qirollik Jamiyati kotibiyatiga yozgan maktubida, tabiatda keng diapazonlarda tarqaluvchi elektromagnit to’lqinlarning mavjudligi haqida mahfiy xabar bildirgan. Xabar aynan nima uchun maxfiy bo’lganligi bizga qorong’u. Ehtimolki Faradey, o’zining taxminlarida ishonqiramasdan, agar elektromagnit to’liqnlar haqiqatan ham aniqlansagina o’z nomini ularning kashfiyotchisi sifatida biriktirishni maqsad qilgandir. Biroq uning maktubi kotibiyat arxivida 1937-yilgacha ochilmay chang bosib qolib ketdi. Natijada elektromagnit to’lqinlarni kashf etish borasidagi uloqni o’zgalar ilib ketishdi.
Elektromagnit to’lqinlarning mavjudligi borasidagi navbatdagi, hamda, yanada mukammalroq ilmiy taxminni, Faradeydan deyarli 30 yil o’tib boshqa bir daho olim Jeyms Klark Maksvell tomonidan ilgari surildi. Maksvell Faradeydan farqli o’laroq, o’z farazlarini kuchli matematik tasdiqlar bilan mukammallashtirib bayon etgan edi. Xususan u taklif qilgan tenglamalarda mazkur to’lqinlarning tezliklarini ham hisoblash mumkin edi. O’sha zamon olimlarining cheksiz hayratlariga sabab bo’lib, Maksvell taxmin qilayotgan elektromagnit to’lqinlarning tabiatda tarqalish tezligi, bungacha amaliy tajribalar orqali aniqlangan tezlik - yorug’lik tezligi bilan juda yaqib bo’lib chiqdi. Elektr va magnetizmning o’zaro uyg’unlashuvi hamda, elektromagnit to’lqinlarning tabiatda mavjudligining aniqlanishi kabi olamshumul ilmiy ishlarni aynan Maksvell nomi bilan bog’lanadi. Chunki Maksvell haqiqatan ham to‘g‘ri yondoshuv bilan bildirgan ilmiy farazlarining amaliy isboti o’zini uzoq kuttirmadi. Elektromagnit to’lqin-larning tabiatda mavjudligining amaliy isboti 1888 yili boshqa bir daho olim Genri Gers tomonida to’laqonli namoyish etib berildi.
So’nggi yillarda fizika fani, yangidan-yangi olamshumul kashfiyotlar bilan o’z ixlosmandlarini xursand etishda davom etmoqda. Xususan, 2013-yil Xiggs bozonining mavjudligi isbotlangan edi. Mana, 2014 yilda Eynshteynning eng mahshur va uzoq kuttirgan taxminlaridan bir tasdiqlandi: gravitatsion to’lqinlar haqiqatan ham mavjud ekan! Astronomlar olam yaralishi haqidagi ilmiy farazalardan bir bo’lmish Ulkan Portlashning «gravitasion aks-sado»ni tinglashga muvaffaq bo’lishdi. Mazkur farazga ko’ra, Ulkan Portlashdan keyingi soniyaning mingdan bir ulushlarida olam yorug’lik tezligidan ham ancha katta tezlik bilan kengaygan. Keyinroq kengayish tezligi pasaygan bo’lsa hamki, lekin u hozirgacha davom etib kelmoqda. Bunday modelning tasdiqlanishi, olam tuzilishining eng asosiy fundamental tushunchalari: kvant mexanikasi, gravitasiya, fazo va vaqt tabiati kabilarni yana chuqurroq anglashda navbatdagi ulkan qadam sifatida baholanadi. “Gravitasion aks-sado”ni kashf qilgan olimlar va uni tadqiq qilgan shahslar kelajakda Nobel mukofotiga sazovor bo’lishi ehtimoli juda yuqori.
Tabiatda elektromagnit to'qlinlarning mavjudligi Maksvell tomonidan 1865-yilda taxmin qilingan edi va ular oradan 22 yil o'tib, ya'ni, 1888-yili amalda kashf etildi. Gravitatsion to'lqinlarning mavjudligi isbotlanishiga esa salkam bir asr muddat sarflandi. Ular haqida Albert Eynshteyn 1916-yili ilmiy taxmin bildirgan edi. Lekin ular faqat 2014-yilga kelibgina amalda kashf qilindi.
Bu borada ish olib borayotgan xalqaro tadqiqotchilar guruhi, Antarktidada joylashgan BICEP2 xalqaro radioteleksopdan foydalanishgan. Bu radiate-leskop, janubiy qutbdan uncha uzoq bo’lmagan masofaga joylashtirilgan. Bu radioteleskop yordamida ilmiy guruh, ikki yil mobaynida “moziy nurlanishi”ni tinglashdi va uning xossalarini tahlil qilib borishdi.
Tahlil jarayonida ilmiy nuqtai nazardan o’ta aniq tarzda olingan ma’lumotlar olimlarga bundan 13.8 milliard yil muqaddam sodir bo’lgan ulkan portlash keltirib chiqargan gravitatsion maydonning to’lqinsimon tebranish-larini aniqlash imkonini berdi.
Gravitatsion to’lqinlarning mavjudligining o’zi - fizika uchun o’ta muhim kashfiyotlardan biridir. Fazo-vaqt bo’ylab to’rt o’lchamli yo’nalishda tarqaluvchi elektromagnit to’lqinlardan farqli o’laroq, gravitatsiya to’lqinlari zamon va makon strukturasining o’zining to‘g‘ri chiziqli qo‘zg‘alishi hisoblanadi. Bu haqida allaqachon Eynshteynning umumiy nisbiylik nazariyasida ilmiy taxminlar bayon qilingan edi. Lekin gravitasion to’lqinlarni aniqlash o’ta mushkul vazifa. Fan-texnika asrining o’ta zakovatli olimlariga ham buning uchun bir asrdan ortiq vaqt kerak bo’ldi. Shunda ham, hozircha bu tasdiq, ya'ni, gravitatsion to’lqinlarning haqiqatda mavjudligining isboti to‘g‘ridan-to‘g‘ri tajriba orqali o’rnatilgan emas. Ya'ni, gravitatsion to’liqinni bevosita o’zini olimlar haligacha tutishgani yo’q. Unda nega uning mavjudligini bunday ishonch bilan aytishmoqda?! - degan savol miyangizda charx urgan bo’lsa ajabmas. Gap shundaki, ilmiy guruh, mazkur to’lqinlarning haqiqatda mavjudligini, bilvosita ravishda, aniqrog’i, ularning boshqa bir to’lqinlarga berayotgan ta’siri orqali aniqlashdi. Boshqa bir to’lqin deganda, bu o’rinda reliktiv nurlanishlar nazarda tutilmoqda.
Lekin mazkur kashfiyotning asl mohiyati faqatgina reliktiv nurlanishlarning yangi xossalarining (aytaylik, ularning qutblanishidagi B-mod xususiyatlari kabi) aniqlanishi ham, va hatto undan kelib chiquvchi muhim xulosa bo’lmish - gravitatsion to’lqinlarning haqiqatda mavjudligi ham emas. Olimlarning birinchi navbatda BICEP2 dan olingan tahlillarning boshqa bir natijasi qiziqtirmoqda. Bu tahlil natijalariga ko’ra, olimlar Olam yaralishining ilk lahzalarida nimalar sodir bo’lgani haqida anchayin ishonchli ma’lumotlarga ega bo’lishlari mumkin.
|
| |
