To‘lqin kelyapti! Osmonga qarang!
Gravitatsiya, gravitatsion to‘lqinlar, relikt nurlanish, relikt nurlanishnig xossalari va yorug'lik nurlarining cho'zilishi haqida bilib oling.
Oʻrta
11 min
08.09.2023
Fizika va astronomiya

Fiziklar gravitatsion toʻlqinlarning tabiatda haqiqatan ham mavjudligi ilmiy tasdiqlangani haqida xabarlar tarqatishdi. Gravitatsion toʻlqinlar — daho olim Albert Eynshteynning ilmiy taxminlari (bashoratlari) ichida tasdiqlanishi uzoq kutilgan eng muhim nazariyalardan biri edi. Bu toʻlqinlar fazo-vaqt (zamon va makon) uzviyligining qoʻzgʻalishidan yuzaga keladigan oʻziga xos toʻlqinlar boʻlib, ushbu kashfiyot Olam taraqqiyotining eng inju bosqichlari haqidagi hozircha kamtarona bilimlarimizni yanada boyitishga xizmat qiladi.

creation.com

Muqaddima: avvaliga faqat matematika boʻlgan xolos

Gravitatsion toʻlqinlarning mavjudligini Eynshteyn taxmin qilib ketganini yuqorida taʼkidlab oʻtdik. Fizikadan yaxshi xabardor boʻlgan insonlar XIX asrda elektromagnit toʻlqinlarning kashf etilishi ham shunga oʻxshash tarzda yuz berganini yodga olgan boʻlsalar ajab emas. Har ehtimolga qarshi oʻsha voqelikni yana bir bor yodga olsak. Elektromagnit toʻlqinlarning tabiatda haqiqatan ham mavjudligi amalda isbotlanishidan ancha avval, aniqrogʻi, 1832-yilda oʻzi yetishgan olimlardan biri Maykl Faradey, Angliya qirollik jamiyati kotibiyatiga yozgan maktubida tabiatda keng diapazonlarda tarqaluvchi elektromagnit toʻlqinlarning mavjudligi haqida maxfiy xabar qoldirgan. Xabar aynan nima uchun maxfiy boʻlgani bizga qorongʻi. Ehtimol, Faradey oʻzining taxminlariga ishonqiramasdan, agar elektromagnit toʻlqinlar haqiqatan ham aniqlansagina oʻz nomini ularning kashfiyotchisi sifatida biriktirishni maqsad qilgandir. Biroq uning maktubi kotibiyat arxivida 1937-yilgacha ochilmay chang bosib qolib ketdi. Natijada elektromagnit toʻlqinlarni kashf etish borasidagi uloqni oʻzgalar ilib ketishdi. Elektromagnit toʻlqinlarning mavjudligi borasidagi navbatdagi hamda yanada mukammalroq ilmiy taxmin Faradeydan deyarli 30 yil oʻtib boshqa bir daho olim Jeyms Klark Maksvell tomonidan ilgari surildi. Maksvell Faradeydan farqli oʻlaroq oʻz farazlarini kuchli matematik tasdiqlar bilan mukammallashtirib bayon etgandi. Xususan, u taklif qilgan tenglamalarda mazkur toʻlqinlarning tezliklarini ham hisoblash mumkin edi. Oʻsha zamon olimlarining cheksiz hayratlariga sabab boʻlib, Maksvell taxmin qilayotgan elektromagnit toʻlqinlarning tabiatda tarqalish tezligi bungacha amaliy tajribalar orqali aniqlangan tezlik — yorugʻlik tezligi bilan juda yaqin boʻlib chiqdi. Elektr va magnetizmning oʻzaro uygʻunlashuvi hamda elektromagnit toʻlqinlarning tabiatda mavjudligining aniqlanishi kabi olamshumul ilmiy ishlar aynan Maksvell nomi bilan bogʻlanadi. Chunki Maksvell haqiqatan ham toʻgʻri yondashuv bilan bildirgan ilmiy farazlarining amaliy isboti oʻzini uzoq kuttirmadi.

Elektromagnit toʻlqinlarning tabiatda mavjudligining amaliy isboti 1888-yili boshqa bir daho olim Genri Gers tomonidan toʻlaqonli namoyish etib berildi. Soʻnggi yillarda fizika fani yangidan yangi olamshumul kashfiyotlar bilan oʻz ixlosmandlarini xursand etishda davom etmoqda. Xususan, 2013-yil Xiggs bozonining mavjudligi isbotlangan edi. Mana, 2014-yilda Eynshteynning eng mashhur va uzoq kuttirgan taxminlaridan biri tasdiqlandi: gravitatsion toʻlqinlar haqiqatan ham mavjud ekan! Astronomlar olam yaralishi haqidagi ilmiy farazlardan bir boʻlmish Ulkan portlashning gravitatsion aks-sadoni tinglashga muvaffaq boʻlishdi. Mazkur farazga koʻra, Ulkan portlashdan keyingi soniyaning mingdan bir ulushlarida olam yorugʻlik tezligidan ham ancha katta tezlik bilan kengaygan. Keyinroq kengayish tezligi pasaygan boʻlsa hamki, u hozirgacha davom etib kelmoqda. Bunday modelning tasdiqlanishi, olam tuzilishining eng asosiy fundamental tushunchalari: kvant mexanikasi, gravitatsiya, fazo va vaqt tabiati kabilarni yana chuqurroq anglashda navbatdagi ulkan qadam sifatida baholanadi. Gravitatsion aks-sadoni kashf qilgan olimlar va uni tadqiq qilgan shaxslar kelajakda Nobel mukofotiga sazovor boʻlishi ehtimoli juda yuqori.

Jeyms Maksvell va Albert Eynshteyn / orbita.uz

Tabiatda elektromagnit toʻlqinlarning mavjudligini Jeyms Klark Maksvell 1865-yilda ilmiy taxmin qilgan. Ular oradan 22 yil oʻtib, yaʼni 1888-yili amalda kashf qilindi.
Gravitatsion to’lqinlarning haqiqatan ham amalda mavjudligi isbotlanishiga esa salkam bir asr muddat sarflandi: ular haqida Albert Eynshteyn 1916-yilda ilmiy taxmin bildirgan edi. Lekin gravitatsion toʻlqinlar faqat 2014-yilga kelib amalda aniqlandi.

Bu borada ish olib borayotgan xalqaro tadqiqotchilar guruhi Antarktidada joylashgan BICEP2 xalqaro radioteleskopdan foydalanishgan. Bu radioteleskop janubiy qutbdan uncha uzoq boʻlmagan masofaga joylashtirilgan. Bu radioteleskop yordamida ilmiy guruh ikki yil mobaynida ʼʼmoziy nurlanishiʼʼni tinglashdi va uning xossalarini tahlil qilib borishdi. Tahlil jarayonida ilmiy nuqtayi nazardan oʻta aniq tarzda olingan maʼlumotlar olimlarga bundan 13.8 milliard yil muqaddam sodir boʻlgan ulkan portlash keltirib chiqargan gravitatsion maydonning toʻlqinsimon tebranishlarini aniqlash imkonini berdi. Gravitatsion toʻlqinlar mavjudligining oʻzi fizika uchun oʻta muhim kashfiyotlardan biridir. Fazo-vaqt boʻylab toʻrt oʻlchamli yoʻnalishda tarqaluvchi elektromagnit toʻlqinlardan farqli oʻlaroq, gravitatsiya toʻlqinlari zamon va makon strukturasining oʻzining toʻgʻri chiziqli qoʻzgʻalishi hisoblanadi. Bu haqida allaqachon Eynshteynning umumiy nisbiylik nazariyasida ilmiy taxminlar bayon qilingandi. Lekin gravitatsion toʻlqinlarni aniqlash oʻta mushkul vazifa. Fan-texnika asrining oʻta zakovatli olimlariga ham buning uchun bir asrdan ortiq vaqt kerak boʻldi. Shunda ham hozircha bu tasdiq, yaʼni gravitatsion toʻlqinlarning haqiqatda mavjudligining isboti toʻgʻridan toʻgʻri tajriba orqali oʻrnatilgan emas. Yaʼni gravitatsion toʻlqinni bevosita oʻzini olimlar haligacha tutishgani yoʻq. Unda nega uning mavjudligini bunday ishonch bilan aytishmoqda?! — degan savol miyangizda charx urgan boʻlsa ajabmas. Gap shundaki, ilmiy guruh mazkur toʻlqinlarning haqiqatda mavjudligini, bilvosita ravishda, aniqrogʻi, ularning boshqa bir toʻlqinlarga berayotgan taʼsiri orqali aniqlashdi. Boshqa bir toʻlqin deganda bu oʻrinda Relikt nurlanishlar (relict radiation, primeval fireball radiation) nazarda tutilmoqda. Lekin mazkur kashfiyotning asl mohiyati faqatgina Relikt nurlanishlarning yangi xossalarining (aytaylik, ularning qutblanishidagi B-mod xususiyatlari kabi) aniqlanishi ham va hatto undan kelib chiquvchi muhim xulosa boʻlmish gravitatsion toʻlqinlarning haqiqatda mavjudligi ham emas. Olimlarning birinchi navbatda BICEP2 dan olingan tahlillarning boshqa bir natijasi qiziqtirmoqda. Bu tahlil natijalariga koʻra, olimlar Olam yaralishining ilk lahzalarida nimalar sodir boʻlgani haqida anchayin ishonchli maʼlumotlarga ega boʻlishlari mumkin.


Relikt nurlanish

Barchasi 1964-yilda boshlandi. Shu yili ikki yosh astronom-olimlar Robert Uilson va Arno Penzias oʻz zamonasi uchun eng zamonaviy va oʻta sezgir sanalgan antenna yordamida, Kassiopeya yulduz turkumidan kelayotgan radiosignallarni oʻrganishayotgandi. Bu yosh olimlarning gʻashiga tegib, qabul qilgich asboblarda radiosignalga doimiy xalaqit beruvchi shovqin uygʻonardi. Ushbu shovqin radiosignal qabul qilish uchun antennani qaysi tarafga yoʻnaltirilsa ham baribir bir xilda kelaverardi. Bu omilga koʻra yosh olimlar oʻzlari ishlatayotgan antennaning nuqsoni boʻlsa kerak degan fikrga kelishdi. Oqibatda ular antennani yaxshilab koʻzdan kechirishdi va unda yigʻilib qolgan qush axlatini koʻrishganda uni tozalab tashlash orqali hammasi joyiga tushadi degan xursandchilik oʻylariga borishgan. Lekin antennani tozalash ham koʻrilgan boshqa choralar singari hech qanday ijobiy samara bermadi. Shovqin baribir harorat yerda va har tarafdan kelaverardi. Hozir biz yaxshi bilamizki, oʻsha xalaqit shovqinlarga qushlarning hech qanday aloqasi boʻlmagan va bu shovqinlarning oʻzi, aslida, xalaqit boʻlmagan. Aslida, Uilson va Pensiaz olam yaralishining ilk lahzalaridan qolgan nurlanishlar bilan toʻqnash kelishgandi. Ulkan portlashdan keyin taxminan 379 ming yil oʻtib, olam shu darajada sovidiki, elektronlar protonlar bilan birlashib, turli atomlarni hosil qila boshlashdi va bu jarayonda nurlanish taratilar edi. Lekin ayni paytda, olamning oʻzi ulkan portlashning natijasi oʻlaroq kengayishda davom etayotgan boʻlgan. Oxir-oqibatda butun olam tarkibida mittigina Yer sayyorasi va unda yashaydigan aqlli fiziklar va astronomlar paydo boʻlib, olam yaralishi tarixiga oʻz nuqtayi nazarlari bilan nigoh tashlashgan zamonlarga kelib, oʻsha oʻta qadimiy nurlanishlarning toʻlqinlari, juda choʻzinchoq holga kelib qoldi. Hozirda ular bizlarga mikrotoʻlqinlar koʻrinishida yetib kelmoqda (mikrotoʻlqinlar mohiyatan amalda choʻzinchoq yorugʻlik nurlaridir). Penzias va Uilson oʻzlari bilmagan holda aynan oʻsha qadimiy nurlanishlarning hozirgi aks-sadosiga toʻqnash kelishgandi. Bu ikki olim oʻz kashfiyotlari uchun 1978-yilgi Nobel mukofotiga sazovor boʻlishgan. Bu ikki astronom kashf etgan kosmik mikrotoʻlqinli nurlanishlar, Relikt nurlanishlar, yaʼni aynan tarjimada, qadimiy nurlanishlar deb nom olgan. Olam yaralishining hozirgi zamon nazariyasi aynan ushbu nurlanishning xossalariga asoslangan.

Robert Uilson (chapda) va Arno Penzias (oʻngda) butun olam relikt nurlanishi ilk bora qayd etilgan mashhur antenna oldida / spacegid.com

Yulduzlardan tezkor yordam

Koinotdagi ʼʼyorugʻlik nurlarining choʻzilishiʼʼ XX asr astrofizikasining eng ulkan kashfiyotlaridan biridir. Vesto Slayfer, Edvin Xabbl va boshqa astronomlarning olib borgan ilmiy izlanishlari natijalaridan maʼlum boʻlishicha, Yerdan koʻrinadigan olis yulduzlarning nurlari bizga yetib kelgunicha koinotning cheksiz sarhadlaridan oʻtib borarkan, spektrning qizil qismi tomon siljib, choʻzilib boradi. Bu hodisa Doppler effekti va vaqtning relyativistik sekinlashuvi bilan tushuntiriladi: agar manbada kuzatuvchidan katta tezlik bilan uzoqlashayotgan boʻlsa, undan kuzatuvchi tomon kelayotgan elektromagnit toʻlqinlari, aytaylik, yorugʻlik nurlari, uzunroq holda yetib keladi. Bunda choʻzilish, yorugʻlikni (elektromagnit maydon tebranish toʻlqinlarini) qizilga tomon siljitadi, tovushni (havoning tebranishi) esa quyiroq darajaga tushiradi. Odatda, Dopler effekti tez tibbiy yordam mashinasining sirenasi tovushi misolida tushuntiriladi: agar sirena bilan tez yordam mashinasi eshituvchi yaqinidan katta tezlikda oʻtsa, uning tovushlari eshituvchiga oʻzgarib-oʻzgarib eshitilgandek tuyuladi (aslida, mashina sirena tovushini doimiy maromda chiqaradi). Olis yulduzlar nurlarining qizilga tomon siljishining aniqlanishi, olimlarning bu yulduzlarning bizdan betoʻxtov uzoqlashayotganligi haqida xulosa chiqarishlariga asos boʻldi. Bu xulosa esa oʻz navbatida, butun olamning kengayishda davom etayotganini isbotlab berdi. Uilson va Penziasning qush axlati bilan bogʻliq boshogʻriqlari va undan keyingi tantanavor ilmiy benifisi yuz bergan oʻsha olis 70-yillardan keyin maʼlum boʻlishicha, Relikt nurlanishlar nihoyatda va oʻta bir jinsli ekan. Tadqiqotchilar oʻz qabul qilgich asboblarini fazoning qaysi tomoniga yoʻnaltirishmasin, ular har safar mutlaq bir xil xossalardagi mikrotoʻlqinlarni qabul qilishgan. Chunonchi, oʻsha xalaqit shovqinlari detektorning qanday burchak ostida joylashtirilishiga umuman bogʻliq boʻlmagan. U kecha va kunduzga ham, Yer sharining turli tomonlariga ham bepisand edi. Xulosa qilindiki, Ulkan portlashning mikrotoʻlqinli akssadosi hozirda bizga maʼlum butun olamning istalgan nuqtasida mutlaqo bir xil va bir jinsli ekan. Bunday bir jinslik biz kutganimizdan ham yanada kattaroq jumboqlarni taqdim etadi. Jumboq reliktiv nurlanishning oʻzigagina taalluqli emas. Eng katta miqyoslarda olib qaralganda butun olamning oʻzi ham bir jinslidek boʻlib tuyuladi: unda galaktikalar bilan zich toʻlgan qism ham yoki umuman hech qanday moddiyat mavjud boʻlmagan mutlaq boʻshliq qismlar ham yoʻq. Matematik hisob-kitoblari koʻrsatib turibdi: agar ulkan portlash, energiya va materiyaning turli tomonlarga tasodifiy yoʻnalishlarda tarqaydigan oddiy portlashlar singari kechganida hozirda xilma-xilliklar (bir jinsli emaslik xossalari) ancha koʻproq boʻlishi kerak ekan. Boshqacha holatda ulkan portlashning boshlangʻich konfiguratsiyasi, bir jinslilikni bu darajada mukammal taʼminlaydigan boʻlib chiqishi uchun faqat va faqat moʻjiza kerak boʻlar ekan. Nahotki bizlar yashayotgan olam uchun bu borada shunchaki omad kelgan boʻlsa?..


Maqola orbita.uz saytidan olindi. Original maqola → To‘lqin kelyapti! Osmonga qarang!
Muqova surat: rg.ru

Matnda xato topdingizmi? Kerakli matnni belgilang va CTRL+ENTER tugmalarini bosing.

Eng so‘nggi maqolalarni o‘tkazib yubormang!
Telegram kanalamizni kuzatib boring!