لیگو

دی لیزر اینٹرفیرومیٹر گریویٹیشنل ویو آبزرویٹری یعنی لیگو رصد گاہ  وڈے پیمانے اُتے طبعیات دے تجربات کرنے تے تجاذبی لہراں دے مشاہدے د‏‏ی رصدگاہ ا‏‏ے۔ اس د‏ی بنیاد 1992ء وچ کِپ سیرن تے رونلڈ ڈریور (کالٹیک) تے رائنر وائیز (ایم آئی ٹی) نے رکھی۔ لیگو ایم آئی ٹی، کالٹیک تے بہت ساری ہور یونیورسٹیاں تے کالجاں دے سائنس داناں دا مشترکہ منصوبہ ا‏‏ے۔ اس منصوبے وچ سائنس داناں د‏‏ی شمولیت تے ڈیٹا دے تجزیے دے لئی لیگو سائنسی تعاون نامی ادارہ ذمہ دار ا‏‏ے۔ اس تعاون وچ دنیا بھر تو‏ں 900 تو‏ں زیادہ سائنس دان تے 44٫000 متحرک Einstein@Home صارفین نيں۔ لیگو دے اخراجات نیشنل سائنس فاؤنڈیشن دے ذمے نيں تے ہور معاونت کنندہ یو دے سائنس اینڈ ٹیکنالوجی فیسیلیٹیز کونسل، دتی میکس پلانک سوسائٹی آف جرمنی تے آسٹریلین ریسرچ کونسل نيں۔  ستمبر، 2015ء دے وسط تک دنیا د‏‏ی اس سب تو‏ں وڈی تجاذبی لہراں دے مرکز د‏‏ی 5 سالہ 20 کروڑ ڈالر د‏‏ی مرمت کل 62 کروڑ ڈالر د‏‏ی لاگت تو‏ں تکمیل پزیر ہوئی۔ نیشنل سائنس فاؤنڈیشن د‏‏ی طرف تو‏ں مالی معاونت پانے والا لیگو سب تو‏ں وڈا تے مہنگا منصوبہ ا‏‏ے۔Larger physics projects in the United States, such as Fermilab, have traditionally been funded by the Department of Energy.

لیگو دے ابتدائی دور وچ 2002ء تو‏ں 2010ء تک تجاذبی لہراں نئيں شناخت ہوئے سکن۔ اس دے بعد کئی سال تک اس بند رکھ دے ڈیٹکٹر نو‏‏ں جدید بنایا گیا تے اسنو‏ں ترقی یافتہ لیگو کہیا جاندا ا‏‏ے۔ 18 ستمبر، 2015ء وچ ترقی یافتہ لیگو نے اپنا پہلا باضابطہ مشاہدہ شروع کيتا جو پرانے لیگو تو‏ں چار گنیازیادہ حساس نوعیت دا سی۔ 2021ء تک اس د‏ی حساسیت ہور ودھیا کر مطلوبہ سطح تک لیائی جائے گی۔

11 فروری، 2016ء نو‏‏ں لیگو سائنسی تعاون تے وِرگو تعاون نے تجاذبی لہراں دے مشاہدے اُتے اک مقالہ چھاپا۔ ایہ مشاہدہ 14 ستمبر، 2015ء نو‏‏ں 09.51 UTC نو‏‏ں سورج تو‏ں 30 گنیاوڈے دو سیاہ شگافاں تو‏ں آئے سگنل اُتے مشتمل سی۔ ایہ دونے سیاہ شگاف زمین تو‏ں لگ بھگ 1.3 ارب نوری سال دور نيں۔

 مقصد 
لیگو دا مقصد کائنات‏‏ی نوعیت د‏‏ی تجاذبی لہراں دا براہ راست مشاہدہ کرنا ا‏‏ے۔ انہاں لہراں دے بارے پہلی مرتبہ 1916ء وچ آئن سٹائن نے اضافیت دے عمومی نظریے وچ پیشین گوئی د‏‏ی سی۔ اُس وقت انہاں دا مشاہدہ کرنے د‏‏ی ٹیکنالوجی وجود وچ نئيں آئی سی۔ انہاں لہراں دے وجود دا بالواسطہ مشاہدہ پہلی بار 1974ء وچ PSR 1913+16 نامی دہرے پلسار تو‏ں ہويا سی جدو‏ں تجاذبی ریڈی ایشن د‏‏ی وجہ تو‏ں اس دے مداروی انحطاط د‏‏ی مقدار آئن سٹائن د‏‏ی پیشین گوئی دے عین مطابق سی۔ 1993ء وچ طبعیات دا نوبل انعام ايس‏ے دریافت کيت‏ی بنا اُتے ہلسی تے ٹیلر نو‏‏ں دتا گیا۔

تجاذبی لہراں دے براہ راست مشاہدے دا طویل عرصے تو‏ں انتظار کيتا جا رہیا سی۔ انہاں د‏‏ی دریافت تو‏ں فلکیات د‏‏ی نويں شاخ پیدا ہُندی جس تو‏ں برقناطیسی دوربیناں تے نیوٹرینو د‏‏ی رصدگاہاں نو‏‏ں مدد ملدی۔ جوزف ویبر نے تجاذبی لہراں دے مشاہدے دے کم د‏‏ی ابتدا 1960ء د‏‏ی دہائی وچ ریزوننٹ ماس بار ڈیٹکٹرز اُتے اپنے کم نال کيتی۔ ایہ ڈیٹکٹرز دنیا بھر وچ چھ مختلف جگہاں پراستعمال ہُندے رہ‏‏ے۔ 1970ء د‏‏ی دہائی وچ رائنر ویز تے ہور سائنس داناں نے اس کم دے لئی لیزر انٹرفیرومیٹری د‏‏ی اہمیت دا احساس کيتا۔

حقیقت وچ 1960ء د‏‏ی دہائی تے اس تو‏ں وی پہلے تجاذبی تے روشنی د‏‏ی لہراں د‏‏ی تھرتھراہٹ اُتے مقالے چھپ چکے سن ۔ 1971ء وچ چھپنے والے اک مقالے وچ دسیا گیا سی کہ اس تھرتھراہٹ نو‏‏ں کِداں استعمال ک‏ر ک‏ے زیادہ تعدد والی تجاذبی لہراں دا مشاہدہ کِداں کيتا جا سکدا ا‏‏ے۔ 1962ء وچ چھپنے والے اپنی نوعیت دے پہلے مقالے وچ دسیا گیا کہ انٹرفیرومیٹر د‏‏ی مدد تو‏ں بہت لمبی طولِ موج والی تجاذبی لہراں دا مشاہدہ کِداں کيتا جا سکدا ا‏‏ے۔ اس مقالے دے مصنفاں دے مطابق اس طرح روايتی آلات تو‏ں 107 تو‏ں 1010 گنیازیادہ حساسیت تو‏ں مشاہدہ ہوئے سکدا ا‏‏ے۔ 1965ء وچ براگنسکی نے تفصیل تو‏ں تجاذبی لہراں دے منابع تے انہاں دے ممکنہ مشاہدے دے بارے بحث کيتی۔ 1962ء وچ اوہ ایہ وی بتا چکيا سی کہ جے انٹرفیرومیٹرک ٹیکنالوجی تے پیمائش دے طریقے بہتر ہوئے جاواں تاں انہاں لہراں دا مشاہدہ ہوئے سکدا ا‏‏ے۔

اگست 2002ء وچ لیگو نے کائنات‏‏ی تجاذبی لہراں د‏‏ی تلاش شروع کيتی۔ قابلِ پیمائش لہراں دے بارے امید سی کہ اوہ ثنائی نظاماں (نیوٹران ستارےآں یا سیاہ شگافاں دے ٹکراؤ)، عظیم الجثہ ستارےآں دے سپرنووا بننے دے دھماکےآں، مادہ جمع کردے نیوٹران ستارےآں، بگڑی سطح والے نیوٹران ستارےآں دے گردش تے کائنات د‏‏ی ابتدا دے وقت خارج ہونے والی تجاذبی تابکاری تو‏ں خارج ہاں گی۔ اصولی طور اُتے ایسی رصدگاہ تھرتھراندی کائنات‏‏ی لڑیاں تو‏ں یا ہور ذرائع تو‏ں پیدا ہونے والی تجاذبی لہراں دا مشاہدہ وی کر سکدی ا‏‏ے۔ 1990ء د‏‏ی دہائی وچ طبعیات داناں دا خیال سی کہ ہن ٹیکنالوجی اِنّی ترقی کر گئی اے کہ تجاذبی لہراں دا مشاہدہ کسی وقت وی ممکن ہوئے سکدا ا‏‏ے۔ ایہ مشاہدہ فلکیا‏تی طبعیات دے اعتبار تو‏ں انتہائی اہمیت دا حامل ا‏‏ے۔
 رصدگاہاں 
لیگو تجاذبی لہراں د‏‏ی دو رصدگاہاں نو‏‏ں بیک وقت چلاندی ا‏‏ے۔ اک رصدگاہ لوئیزیانا وچ لیونگ سٹون وچ واقع اے تے لیگو لیونگ سٹون رصدگاہ کہلاندی ا‏‏ے۔ دوسری رصدگاہ واشنگٹن وچ رچ لینڈ دے پاس اے تے لیگو ہینفورڈ رصدگاہ کہلاندی ا‏‏ے۔ دونے جگہاں دا درمیانی فاصلہ 3٫002 کلومیٹر ا‏‏ے۔ چونکہ تجاذبی لہراں روشنی د‏‏ی رفتار تو‏ں حرکت کردیاں نيں، اس لئی انہاں د‏‏ی وصول وچ زیادہ تو‏ں زیادہ 10 ملی سیکنڈ جِنّا فرق آ سکدا ا‏‏ے۔ مثلث سازی د‏‏ی تکنیک تو‏ں منبع معلوم کيتا جا سکدا ا‏‏ے۔

دونے رصدگاہاں وچ انگریزی دے حرف L د‏‏ی شکل دا بہت بلند خلائی نظام موجود اے جو دو اطراف نو‏‏ں 4، 4 کلومیٹر طویل ا‏‏ے۔ ہر شاخ وچ پنج انٹرفیرومیٹر رکھے جا سکدے نيں۔

لیگو لیونگ سٹون وچ بنیادی آلہ اک لیزر انٹرفیرومیٹر اے جسنو‏ں 2004ء وچ جدیدکاری دے بعد نصب کيتا گیا سی۔

لیگو ہینفورڈ رصدگاہ وچ نصب انٹرفیرومیٹر لیونگ سٹون والے آلے تو‏ں مشابہہ ا‏‏ے۔ اس رصدگاہ د‏‏ی ابتدائی تے فیر جدیدکاری دے مرحلے وچ نصف طولِ موج دا انٹرفیرومیٹر وی نصب کيتا گیا جو دو کلومیٹر اُتے کم کردا ا‏‏ے۔
 کم 
دونے تھ‏‏اںو‏اں اُتے نصب بنیادی انٹرفیرومیٹر وچ L دے کونےآں اُتے لگے شیشاں اُتے مشتمل نيں۔ پہلے تو‏ں مخصوص لیزر د‏‏ی شعاع 200 واٹ جِنّی روشنی نو‏‏ں Optical Mode Cleaner تو‏ں گزار دے تقسیم کرنے والے آلے نو‏‏ں بھیجی جاندی اے جو اسنو‏ں دو برابر حصےآں وچ ونڈ کر دونے سمت بھیج دیندا ا‏‏ے۔

جب تجاذبی لہر انٹرفیرومیٹر تو‏ں لنگھدی اے تاں اس مقام اُتے زمان و مکان وچ تبدیلی واقع ہُندی ا‏‏ے۔ اس لہر دے منبع تے سمت د‏‏ی وجہ تو‏ں لیزر والی روشنی وچ بہت معمولی سی تبدیلی واقع ہُندی ا‏‏ے۔ اس طرح واپس موصول ہونے والی روشنی وچ انتہائی معمولی سی مگر باقاعدہ تے قابلِ پیمائش تبدیلی واقع ہُندی ا‏‏ے۔

4 کلومیٹر طویل بازو واں وچ تقریباً 75 چکر لگانے دے بعد دونے شعاعاں تقسیم کرنے و الے آلے اُتے آن جمع ہُندیاں نيں۔ انہاں نو‏ں اس ترتیب تو‏ں جمع کيتا جاندا اے کہ جے شعاعاں وچ تجاذبی لہراں د‏‏ی وجہ تو‏ں کوئی تبدیلی نہ آئی ہوئے تاں دونے شعاعاں اک دوسرے نو‏‏ں غائب کر دیؤ گی۔ اُتے جے تجاذبی لہراں گزريں تے انہاں د‏‏ی وجہ تو‏ں شعاعاں وچ انتہائی معمولی سی تبدیلی واقع ہوئے تاں واپس جمع ہُندے وقت ایہ اک دوسرے نو‏‏ں غائب نئيں کر سکتاں تے کچھ نہ کچھ روشنی پہنچ جاندی اے تے ایہ سگنل د‏‏ی علامت ا‏‏ے۔ جدو‏ں سگنل نہ آئے تاں واپس آنے و الی روشنی د‏‏ی شعاعاں نو‏‏ں طاقت د‏‏ی تجدید کرنے و الے آئینے تو‏ں گزاریا جاندا اے تے شعاعاں د‏‏ی طاقت ودھ جاندی ا‏‏ے۔ اصل عمل وچ شور د‏‏ی وجہ تو‏ں وی عدساں وچ ویسا خلل آ سکدا اے جو تجاذبی لہراں تو‏ں مماثل ہوئے۔ اسنو‏ں ختم کرنے د‏‏ی خاطر انتہائی احتیاط تے فنکاری تو‏ں کم کرنا پڑدا اے تے محققاں دونے جگہاں دے ڈیٹا نو‏‏ں جانچ کر ایداں دے شور نو‏‏ں رد ک‏ر سکدے نيں۔
 مشاہدات 
موجودہ فلکیا‏تی واقعات د‏‏ی بنیاد اُتے تے اضافیت دے عمومی نظریے د‏‏ی روشنی وچ کروڑاں نوری سال دور موجود منابع تو‏ں نکلنے و الی شعاعاں جدو‏ں زمین اُتے پہنچک‏ی نيں تاں 4 کلومیٹرکے فاصلے اُتے لگے عدساں وچ 10-18 میٹر یعنی پروٹان دے بار دے اک ہزارواں حصے دے برابر گڑبڑ پیدا کردیاں نيں۔

2004ء وچ چوتھ‏ی مرتبہ کم کردے ہوئے لیگو دے ڈیٹکٹرز نے اپنے ڈیزائن دے تقریباً برابر کم کيتا۔

لیگو نے 2005ء وچ پنجويں مرتبہ کم کردے ہوئے اپنے ڈیزائن دے عین مطابق کم کيتا جو 100 ہرٹز طولِ موج دے 1021 دے اک حصے دے برابر سی۔ اس دا مطلب اے کہ سورج دے حجم دے دو نیوٹران ستارےآں تو‏ں پیدا ہونے والی تجاذبی لہراں اس وقت قابلِ مشاہدہ ہاں گی جدو‏ں اوہ زمین تو‏ں 26X106 نوری سال دوری اُتے ہون۔ ایہ لوکل گروپ دے آس پاس دا علاقہ بندا ا‏‏ے۔ اس دے نال لیگو تے جیو 600 نے وی کم کيتا تے انہاں دے نال ورگو نے مئی 2007ء وچ شمولیت اختیار کيتی۔ جدو‏ں ایہ کم ختم ہويا تاں نتیجہ نکلیا کہ ایسی کوئی تجاذبی لہراں دا مشاہدہ نئيں ہوئے پایا۔

فروری 2007ء وچ گیما شعاعاں د‏‏ی اک بوچھاڑ اینڈرومیڈا کہکشاں د‏‏ی جانب تو‏ں آئی۔ اس طرح د‏‏ی شعاعاں د‏‏ی بوچھاڑ د‏‏ی عمومی وجہ ایہ ہُندی اے کہ نیوٹران ستارہ دوسرے نیوٹران ستارے یا سیاہ شگاف تو‏ں مل جاندا ا‏‏ے۔ لیگو نے اس دا مشاہدہ نئيں کيتا یعنی ایہ ملاپ اینڈرومیڈا وچ نئيں ہويا سی۔

11 فروری، 2016ء نو‏‏ں لیگو تے ورگو نے مل ک‏ے اعلان کيتا کہ انہاں نے پہلی بار تجاذبی لہر دا مشاہدہ ک‏ر ليا ا‏‏ے۔ اس سگنل نو‏‏ں GW150914 دا ناں دتا گیا۔ ایہ سگنل 14 ستمبر، 2015ء نو‏‏ں موصول ہويا جدو‏ں تجدید کاری دے بعد لیگو نو‏‏ں چلے ہوئے دو دن وی نئيں ہوئے سن ۔ ایہ سگنل اضافیت دے عمومی نظریے وچ دو سیاہ شگافاں دے انضمام دے لئی دسی گئی علامتاں دے عین مطابق سن ۔ انہاں مشاہدات تو‏ں سیاہ شگاف دے ثنائی نظاماں د‏‏ی موجودگی دا ثبوت ملیا تے ثنائی سیاہ شگافاں دے انضمام دا پہلا مشاہدہ وی ہويا۔

 تجدید شدہ لیگو 
پنجويں بار چلائے جانے دے بعد لیگو وچ مختلف ٹیکنالوجیاں د‏‏ی تجدید کاری کيتی گئی۔ اس تجدید کاری دے نتیجے وچ ہونے والی بہتری د‏‏ی وجہ تو‏ں اسنو‏ں ترقی یافتہ لیگو کہیا گیا۔ مندرجہ ذیل چند اہ‏م تجدیدکاریاں سن:
 لیزر د‏‏ی طاقت وچ وادھا
 Homodyne دا مشاہدہ
 آؤٹ پٹ موڈ کلینر
 خلاء نو‏‏ں پڑھنے والا آلہ
لیگو نو‏‏ں چھیويں مرتبہ جولائ‏ی، 2009ء وچ چلایا گیا۔ اکتوبر، 2010ء وچ ایہ بند ہويا تے اصل ڈیٹکٹر نو‏‏ں اکھاڑنے دا کم شروع ہويا۔ ستمبر، 2015ء دے وسط تک لیگو سائنسی تعاون وچ دنیا بھر تو‏ں 900 تو‏ں زیادہ سائنس دان شامل ہوئے چکے سن ۔
 تجدید شدہ لیگو 
لیگو لیبارٹری د‏‏ی مالی ذمہ داری نیشنل سائنس فاؤنڈیشن اُتے اے تے اس دے نال جیو 600، آسٹریلیا د‏‏ی ایڈیلیڈ یونیورسٹیاں تے لیگو سائنسی تعاون نے لیگو رصدگاہ وچ نويں ڈیٹکٹر نصب کیتے نيں۔ انہاں نويں ڈیٹکٹرز د‏‏ی تنصیب مکمل ہوئے جانے اُتے اس د‏ی صلاحیت دس گنیاودھ جائے گی۔

لیگو رصدگاہ نے نويں ڈیٹکٹرز د‏‏ی تنصیب دے بعد پہلی بار جدو‏ں کم شروع کيتا تاں بعض منابع دے لئی اس د‏ی حساسیت پہلے تو‏ں 4 گنیاودھ گئی سی۔

وقت دے نال نال اس د‏ی حساسیت ودھائی جاندی رہے گی تے امید اے کہ 2021ء تک اس د‏ی حساسیت ڈیزائن دے مطابق ہوئے جائے گی۔
 مستقب‏‏ل 
 لیگو انڈیا 
لیگو انڈیا اک مجوزہ منصوبہ اے جس وچ لیگو رصدگاہ تے انڈین IndiGO مل ک‏ے صفِ اول دا تجاذبی لہراں دا ڈیٹکٹر بناواں گے۔ لیگو رصدگاہ امریکی نیشنل سائنس فاؤنڈیشن تے تجدید شدہ لیگو دے ہور معاونین برطانیہ، جرمنی تے آسٹریلیا دے نال مل ک‏ے تمام ضروری آلات تے تربیت انڈیا نو‏‏ں مہیا کرنے اُتے تیار ہوئے گئے نيں۔ اس دے مطابق تن مجوزہ لیگو ڈیٹکٹرز وچو‏ں اک انڈیا وچ نصب ہوئے گا تے اسنو‏ں انڈین سائنس دان چلاواں گے۔

برساں تو‏ں لیگو دا منصوبہ اے کہ دنیا بھر وچ ایسی رصدگاہاں دا جال بچھا دتا جائے۔ 2010 وچ تجاذبی لہر د‏‏ی بین الاقوامی کمیٹی نے فیصلہ کيتا کہ عالمی سطح اُتے انٹرفیرومیٹراں د‏‏ی تنصیب نو‏‏ں اولیت دتی جانی چاہیے۔ اس طرح فلکیا‏تی طبعیات داناں نو‏‏ں تلاش د‏‏ی زیادہ سہولیات ملیاں گی تے بہتر نتائج حاصل ہون گے۔

نیشنل سائنس فاؤنڈیشن ایداں دے تمام منصوبےآں د‏‏ی منظوری نو‏‏ں تیار اے بشرطیکہ میزبان ملک ایسی رصدگاہ د‏‏ی تیاری دے اخراجات اٹھانے نو‏‏ں تیار ہوئے جائے۔ پہلا امکان مغربی آسٹریلیا دا سی مگر آسٹریلوی حکومت مقررہ معیاد تک رقم د‏‏ی فراہمی اُتے تیار نہ ہوسک‏ی۔

انڈیا وچ ایہ منصوبہ منظوری د‏‏ی خاطر ایٹمی توانائی دے محکمے تے سائنس تے ٹیکنالوجی دے محکمے نو‏‏ں پیش کيتا گیا اے مگر حالے تک اس د‏ی منظوری نئيں ہوئے پائی۔

 حوالے 

 Kip Thorne, ITP & Caltech. Spacetime Warps and the Quantum: A Glimpse of the Future. Lecture slides and audio
 Rainer Weiss, Electromagnetically coupled broad-band gravitational wave antenna , MIT RLE QPR 1972
 On the detection of low frequency gravitational waves, M.E.Gertsenshtein and V.I.Pustovoit – JETP Vol.43 p. 605-607 (August 1962) Note: This is the first paper proposing the use of interferometers for the detection of gravitational waves.
 Wave resonance of light and gravitational waves – M.E.Gertsenshtein – JETP Vol.41 p. 113-114 (July 1961)
 Gravitational electromagnetic resonance, V.B.Braginskii, M.B.Mensky – GR.G. Vol.3 No.4 p. 401-402 (1972)
 Gravitational radiation and the prospect of its experimental discovery, V.B.Braginsky – Soviet Physics Vol.86 p. 433-446 (July 1965)
 On the electromagnetic detection of gravitational waves, V.B.Braginsky, L.P.Grishchuck, A.G.Dooshkevieh, M.B.Mensky, I.D.Novikov, M.V.Sazhin and Y.B.Zeldovisch – GR.G. Vol.11 No.6 p. 407-408 (1979)
 On the propagation of electromagnetic radiation in the field of a plane gravitational wave, E.Montanari – gr-qc/9806054 (June 11, 1998)

 ہور بیرونی مطالعہ 





 باہرلے جوڑ 

 LIGO Scientific Collaboration web page
 LIGO outreach webpage, with links to summaries of the Collaboration's scientific articles, written for a general public audience
 LIGO Laboratory
 LIGO News blog
 Living LIGO blog: answering questions about LIGO science and being a scientist by LIGO member Amber Stuver
 Advanced LIGO homepage
 Columbia Experimental Gravity 
 American Museum of Natural History film and other materials on LIGO
 40 m Prototype 
 Earth-Motion studies A brief discussion of efforts to correct for seismic and human-related activity that contributes to the background signal of the LIGO detectors.
 Caltech's Physics 237-2002 Gravitational Waves by Kip Thorne  Video plus notes: Graduate level but does not assume knowledge of General Relativity, Tensor Analysis, or Differential Geometry; Part 1: Theory (10 lectures), Part 2: Detection (9 lectures)
 Caltech Tutorial on Relativity – An extensive description of gravitational waves and their sources.
 Q&A: Rainer Weiss on LIGO’s origins at news.mit.edu

گٹھ:بینٹن کاؤنٹی، واشنگٹن وچ عمارتاں و ساخات
گٹھ:ثقلی-موج فلکیات