کائنات 13.8 بلین سال پہلے وجود میں آئی۔ اس ابتدائی لمحے میں جو کچھ ہوا وہ ہر اس شخص کے لیے گہری دلچسپی کا باعث ہے جو یہ سمجھنے کی کوشش کر رہا ہے کہ آج سب کچھ ویسا ہی کیوں ہے۔
“میرے خیال میں کائنات کے آغاز میں کیا ہوتا ہے اس کے بارے میں یہ سوال بہت گہرا ہے،” ڈیوڈ اسپرگل نے کہا، سائمن فاؤنڈیشن کے صدر، ایک غیر منافع بخش تنظیم جو ریاضی اور سائنس کی سرحدوں پر تحقیق کی حمایت کرتی ہے۔ “اور جو بات میرے لیے حیرت انگیز طور پر دلچسپ ہے وہ یہ ہے کہ ہم ایسے مشاہدات کر سکتے ہیں جو ہمیں اس بارے میں بصیرت فراہم کر سکتے ہیں۔”
شمالی چلی کے بلند صحرا میں 110 ملین ڈالر کی ایک نئی رصد گاہ، فاؤنڈیشن کی طرف سے 90 ملین ڈالر کی مالی اعانت سے، روشنی کے ان ذرات کو دیکھ کر جو تقریباً آغازِ وقت سے کائنات میں سفر کر چکے ہیں، بگ بینگ کے بعد کیا ہوا اس کے بارے میں کلیدی سراغ مل سکتی ہے۔
اعداد و شمار آخر کار ایک شاندار خیال کے لیے زبردست تصدیق فراہم کر سکتے ہیں جسے کائناتی افراط زر کہا جاتا ہے۔ اس کا خیال ہے کہ کائنات کی پیدائش کے بعد وقت کے پہلے سلیور میں، اسپیس ٹائم کا تانے بانے روشنی کی رفتار سے کہیں زیادہ تیز رفتاری سے باہر کی طرف تیز ہو گیا۔
متبادل کے طور پر، رصد گاہ کی پیمائشیں اس مفروضے کو کم کر سکتی ہیں، جو کاسمولوجی کی موجودہ تفہیم کا ایک ستون ہے۔
آبزرویٹری کا نام فاؤنڈیشن اور اس کے بانیوں کے نام پر رکھا گیا ہے: جم سائمنز، ہیج فنڈ کے ارب پتی اور مخیر حضرات جو 10 مئی کو انتقال کر گئے تھے، اور ان کی اہلیہ، مارلن، ایک تربیت یافتہ ماہر معاشیات۔ 25 اپریل کو ڈاکٹر سائمنز کی 86 ویں سالگرہ کے موقع پر چار میں سے دو دوربینوں نے اپریل میں پیمائش شروع کی۔
ڈاکٹر اسپرگل نے کہا کہ “یہ اس طرح کا ہدف تھا جو جم نے بہت پہلے پروجیکٹ کی تکمیل کے لیے مقرر کیا تھا۔” “اور ہم وہاں پہنچ گئے۔”
17,000 فٹ کی بلندی پر ایک شاندار بنجر زمین کی تزئین کے درمیان واقع، رصد گاہ میں تین چھوٹی دوربینیں ہیں جو آئس کریم کونز سے مماثلت رکھتی ہیں اور ایک بڑی دوربینیں ہیں جو ایک نشان زد باکس پر مشتمل ہوتی ہیں، ایسی چیز جو “اسٹار وارز” کے کزن کی طرح دکھائی دیتی ہے۔ droid
دوربینیں مائیکرو ویوز جمع کرتی ہیں – طول موج نظر آنے والی روشنی سے لمبی لیکن ریڈیو لہروں سے چھوٹی۔ دو چھوٹی دوربینیں پہلے ہی ڈیٹا اکٹھا کر رہی ہیں۔ تیسرا چند مہینوں میں شامل ہو جائے گا، اور چوتھا، بہت بڑا، اگلے سال کام شروع کر دے گا۔
چار دوربینوں میں لگ بھگ 60,000 ڈٹیکٹر اس کے بعد مائیکرو ویوز کی کائناتی چمک کا مطالعہ کریں گے جو کائنات کو بھر دیتے ہیں۔
پرنسٹن یونیورسٹی میں فزکس کی پروفیسر اور سائمن آبزرویٹری کی شریک ڈائریکٹر سوزان اسٹاگس نے کہا کہ یہ ایک منفرد آلہ ہے۔ “ہمارے پاس بس اتنے، اتنے ڈٹیکٹر ہیں۔”
کائنات کے ابتدائی 380,000 سالوں میں، درجہ حرارت اتنا زیادہ تھا کہ ہائیڈروجن کے ایٹم نہیں بن سکتے تھے، اور فوٹون – روشنی کے ذرات – چارج شدہ ذرات کو اچھالتے تھے، مسلسل جذب اور خارج ہوتے تھے۔ لیکن جیسے ہی ہائیڈروجن بن سکتا ہے، فوٹون بغیر کسی رکاوٹ کے سفر کر سکتے ہیں۔ فوٹون مطلق صفر سے چند ڈگری اوپر ٹھنڈے ہوئے ہیں، اور ان کی طول موج سپیکٹرم کے مائکروویو حصے میں پھیل گئی ہے۔
کائناتی مائیکرو ویو کے پس منظر کا پہلی بار نصف صدی قبل مشاہدہ کیا گیا تھا، ہولمڈل، NJ میں ایک انٹینا کے ذریعے ایک سیرینڈپٹس سسکاری۔
1990 کی دہائی میں، ناسا کے ایک سیٹلائٹ، کاسمک بیک گراؤنڈ ایکسپلورر، نے کائناتی مائیکرو ویوز کے اندر درجہ حرارت کی چھوٹی لہروں کا انکشاف کیا – انگلیوں کے نشان اس طرف اشارہ کرتے ہیں کہ ابتدائی کائنات کیسی تھی۔ اتار چڑھاو کائنات کی کثافت میں تغیرات کی عکاسی کرتا ہے، اور گھنے علاقے بعد میں کہکشاؤں میں اکٹھے ہو جائیں گے اور کہکشاؤں کے سپر کلسٹرز کے بڑے پیمانے پر ڈھانچے بھی کائناتی مکڑی کے جالے کی طرح کھڑے ہو جائیں گے۔
سائمنز آبزرویٹری کا مقصد مزید تفصیلات کو چھیڑنا ہے – پولرائزڈ روشنی کے گھومتے ہوئے پیٹرن جنہیں کاسمولوجسٹ بی موڈ کہتے ہیں – مائکروویو میں۔
میساچوسٹس انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی کے پروفیسر ایلن گتھ نے 45 سال قبل کائناتی افراط زر کا خیال پیش کیا تھا، جس کا جزوی طور پر کائنات کی ہم آہنگی کی وضاحت کی گئی تھی۔ اس سے کوئی فرق نہیں پڑتا ہے کہ آپ کس سمت دیکھتے ہیں، چاہے آپ کتنی ہی دور دیکھیں، کائناتی مائکروویو کے پس منظر میں ہر چیز ایک جیسی نظر آتی ہے۔
لیکن قابل مشاہدہ کائنات اتنی بڑی ہے کہ ہر جگہ درجہ حرارت کو برابر کرنے کے لیے فوٹوون کے لیے پورے راستے میں سفر کرنے کے لیے کافی وقت نہیں ہے۔ لیکن خلائی وقت کی تیزی سے پھیلاؤ — افراط زر — اس کو پورا کر سکتا تھا، حالانکہ یہ اس وقت ختم ہو جاتا جب کائنات ایک سیکنڈ پرانے کے ایک اربویں حصے کے ایک کھربویں حصے سے بھی کم تھی۔
برائن کیٹنگ، یونیورسٹی آف کیلیفورنیا، سان ڈیاگو میں طبیعیات کے پروفیسر اور اس منصوبے کے رہنماوں میں سے ایک نے کہا، موجودہ کائناتی مشاہدات کائناتی افراط زر کی تصویر سے مطابقت رکھتے ہیں۔
لیکن، ڈاکٹر کیٹنگ نے مزید کہا، “آج تک، کوئی سگریٹ نوشی بندوق نہیں ہے۔”
تیزی سے پھیلنے سے ٹائٹینک کشش ثقل کی لہریں پیدا ہوں گی جو مادے کو اس طرح سے جھٹک دیتیں جس سے ابتدائی مائکروویو تابکاری کے درمیان بی موڈز کو نشان زد کیا جاتا۔
ڈاکٹر کیٹنگ نے کہا کہ “بی موڈز، کشش ثقل کی یہ لہریں پورے کائنات میں پھیلتی ہیں، بندوق سے نکلنے والے دھوئیں کے مترادف ہوں گی۔”
بی موڈز کے لیے، سائنسدان روشنی کی ایک خاصیت کا جائزہ لیں گے جسے پولرائزیشن کہا جاتا ہے۔
روشنی برقی اور مقناطیسی شعبوں پر مشتمل ہوتی ہے جو ایک دوسرے کے دائیں زاویوں پر گھومتی ہے۔ عام طور پر، یہ فیلڈز بے ترتیب سمتوں پر مبنی ہوتے ہیں، لیکن جب روشنی کچھ سطحوں سے منعکس ہوتی ہے، تو کھیتوں کو سیدھ میں یا پولرائز کیا جا سکتا ہے۔
روشنی کے پولرائزیشن کا مطالعہ ایک فلٹر سے کیا جا سکتا ہے، جس کے ذریعے کسی خاص سمت میں پولرائزڈ روشنی کا صرف وہ حصہ گزرے گا۔ (اس طرح پولرائزڈ دھوپ کے چشمے چکاچوند کو دباتے ہیں۔ جب سورج کی روشنی پانی سے منعکس ہوتی ہے، تو یہ پولرائزڈ ہو جاتا ہے، جیسا کہ ابتدائی کائنات میں روشنی پولرائزڈ ہو گئی تھی۔)
رصد گاہ کے ڈٹیکٹر، جوہر میں، اسپننگ پولرائزر فلٹرز پر مشتمل ہوتے ہیں۔ اگر مائیکرو ویوز غیر پولرائز ہوتے تو مائیکرو ویوز کی چمک مستقل رہتی۔ اگر وہ پولرائزڈ ہیں، تو چمک بڑھے گی اور گرے گی — سب سے زیادہ چمکتی ہے جب فلٹر پولرائزیشن کے ساتھ سیدھ میں ہوتا ہے، جب فلٹر پولرائزیشن کے صحیح زاویہ پر ہوتا ہے تو مدھم ہوتا ہے۔
اس پیمائش کو آسمان کے ایک حصے میں دہرانے سے پولرائزیشن کے نمونوں کا پتہ چل جائے گا۔
پولرائزیشن پیٹرن کی دو قسمیں ہیں۔ ایک کو الیکٹرک کے لیے ای موڈ کہا جاتا ہے، کیونکہ یہ چارج شدہ پارٹیکل سے نکلنے والے برقی میدانوں کا اینالاگ ہے۔ پچھلے مائیکرو ویو مشاہدات نے قدیم مائیکرو ویوز میں ای موڈز کا پتہ لگایا ہے، جو کائنات کی کثافت میں تغیرات سے پیدا ہوتا ہے۔
دوسرے پولرائزیشن پیٹرن میں مقناطیسی شعبوں میں پائی جانے والی خصوصیت ہے۔ چونکہ طبیعیات مقناطیسی شعبوں کو متعین کرنے کے لیے حرف B کو بطور علامت استعمال کرتی ہے، اس لیے اسے B-mode کہا جاتا ہے۔
ڈاکٹر اسپرگل نے کہا، “وہ گھومنے پھرنے کی طرح نظر آتے ہیں۔
کشش ثقل کی لہروں نے برہمانڈیی مائیکرو ویوز میں چھوٹے بی موڈز پیدا کرنے کے لیے الیکٹران کو ہلا کر رکھ دیا ہوگا۔
نیو یارک یونیورسٹی میں فزکس کے پروفیسر اور سائمنز فاؤنڈیشن میں فزکس کے سینئر نائب صدر گریگوری گاباڈزے نے کہا، “کھانا، یہ نوبل انعام ہوگا۔” “نوبل انعام پر کوئی اعتراض نہ کریں۔ اتنی شدت کی دریافت، کسے پرواہ ہے کہ تم اسے کیا انعام دو گے؟
مائیکرو ویو کی پیمائش سے طبیعیات کے دیگر بڑے مظاہر کو بھی بے نقاب کیا جا سکتا ہے، بشمول نیوٹرینو کے نام سے جانے جانے والے بھوت بھرے ذرات کے بڑے پیمانے پر، یا تاریک مادے کی شناخت، پراسرار ذرات جو کائنات کے 85 فیصد بڑے پیمانے پر ہوتے ہیں۔
شاید سب سے بڑا چیلنج کائنات کے ماہرین کے لیے یہ ہے کہ وہ خود کو بیوقوف نہ بنائیں۔
ایسا ہی ایک دہائی پہلے ہوا تھا جب سائنس دانوں نے BICEP2 کے نام سے ایک تجربے پر کام کر رہے تھے، جو کاسمک ایکسٹرا گالیکٹک پولرائزیشن کے پس منظر کی تصویر کشی کے لیے، نے اعلان کیا کہ انہیں ابتدائی کشش ثقل کی لہروں اور کائناتی افراط زر کی تمباکو نوشی کی بندوق مل گئی ہے۔
لیکن ایک سال کے اندر ہی یہ دعویٰ ٹوٹ گیا۔ مشاہدہ شدہ مائیکرو ویوز بگ بینگ اور افراط زر سے نہیں بلکہ ہماری آکاشگنگا کہکشاں کے اندر دھول سے آئے تھے۔
اس غلطی کو دہرانے سے بچنے کے لیے، سائمن آبزرویٹری کئی طول موج پر اپنے مشاہدات کرے گی۔ (BICEP2 کے نتائج صرف ایک طول موج پر انحصار کرتے ہیں۔)
سائمنز آبزرویٹری میں موجود ایک دوربین کو انٹر اسٹیلر ڈسٹ کا پتہ لگانے کے لیے وقف کیا جائے گا، جو زیادہ درجہ حرارت پر نکلتی ہے۔ اس سگنل کو پھر منہا کر دیا جائے گا، جس کے بارے میں محققین کو امید ہے کہ وہ کائناتی مائکروویو پس منظر کو چھوڑ دے گا۔
ڈاکٹر کیٹنگ نے کہا کہ “یہ ہمارے لیے قابل قدر ہے کہ ہم اس ناکامی کے دوبارہ ہونے سے بچیں جس نے ہمیں پہلے تکلیف دی تھی۔” “اگر ایسا دوبارہ ہوا تو مجھے نہیں لگتا کہ کوئی بھی اس فیلڈ پر بھروسہ کرے گا۔”
BICEP2 کے تنازعات کے نتیجے میں، ڈاکٹر سائمنز نے مسابقتی تحقیقی گروپوں کو سائمن آبزرویٹری میں مل کر کام کرنے پر آمادہ کیا۔ “میں مذاق کرتا ہوں کہ اس نے بنیادی طور پر ہیج فنڈ کی دنیا میں اپنے تجربے سے فائدہ اٹھاتے ہوئے انضمام پر مجبور کیا،” ڈاکٹر کیٹنگ نے کہا۔
سائمن آبزرویٹری اب بھی اس چیز کو تلاش کرنے میں ناکام ہو سکتی ہے جس کی وہ تلاش کر رہی ہے، یا ڈیٹا مبہم ہو سکتا ہے۔ شاید دھول سے نکلنے والا جعلی اخراج توقع سے کہیں زیادہ بڑا مسئلہ بن جائے گا، جس سے ابتدائی بی موڈز کو دھندلا جائے گا۔
ڈاکٹر کیٹنگ نے کہا کہ “یہ ایک گندی کھڑکی سے نیویارک شہر کو دیکھنے جیسا ہے۔” “قدرت کا ہمارے ساتھ قابل مشاہدہ سگنل پیدا کرنے کا کوئی معاہدہ نہیں ہے۔”
یا ہوسکتا ہے کہ کوئی بی موڈ بالکل بھی نہ ہوں۔ اس سے متضاد کاسمولوجسٹ خوش ہوں گے جو کائناتی افراط زر کے خیال کو ناپسند کرتے ہیں۔ افراط زر کے بظاہر ناگزیر نتائج میں سے ایک ملٹیورس ہے، کہ کائنات مسلسل متبادل امکانات کی لامحدودیت میں بدلتی رہتی ہے۔
ڈاکٹر کیٹنگ نے کہا کہ لفظی طور پر، مادے اور جگہ اور وقت اور توانائی کا ہر ممکن انتظام اس کائناتی منظر نامے میں کہیں نہ کہیں پایا جاتا ہے جسے ملٹیورس کہتے ہیں۔ “کچھ لوگوں کو یہ بہت پرکشش لگتا ہے، اور دوسرے لوگوں کو یہ ناگوار لگتا ہے۔”
تاہم، تمام متبادل بالکل صفر بی موڈز کی پیش گوئی کرتے ہیں۔ اس طرح، ایک کامیاب سراغ ان کو مسترد کر دے گا.
ڈاکٹر کیٹنگ نے کہا، “یہ اب بھی افراط زر کو ثابت نہیں کرے گا، لیکن یہ مجرموں کو چار یا پانچ سے کم کر کے ایک کر دے گا۔”
اگر سائمنز آبزرویٹری کسی بھی بی موڈ کا پتہ نہیں لگاتی ہے، تو یہ یقینی طور پر کائناتی افراط زر کو غلط ثابت نہیں کرے گا۔ لیکن اس سے نظریاتی ماڈلز کو اس طرح موڑنا مشکل ہو جائے گا کہ بی موڈز اتنے چھوٹے پیدا کیے جائیں جو قابل شناخت نہ ہوں۔
ڈاکٹر گبادڈزے نے کہا کہ مہنگائی کی مثال بڑی مشکل میں ہو گی۔ “اکثریت اسے ترک کر دے گی، اور ہم افراط زر کے متبادل تلاش کریں گے۔”
درحقیقت، ڈاکٹر کیٹنگ نے کہا کہ فنانس کی دنیا میں جانے سے پہلے ڈاکٹر سائمنز، ایک نامور ریاضی دان تھے، جو ان لوگوں میں شامل تھے جو افراط زر کو غلط سائنسی مفروضوں کے ردی کی ٹوکری میں پھینکتے ہوئے دیکھ کر خوش ہوتے۔
ڈاکٹر کیٹنگ نے کہا کہ “یہ اس کے بعد کائنات کے لیے ایک ابدی سائیکلکل، یا باؤنسنگ ماڈل کے تصور کے ساتھ مطابقت رکھتا ہے۔” لیکن ڈاکٹر سائمنز یہ جاننے کے لیے رقم لگانے کے لیے بھی تیار تھے کہ آیا وہ غلط ثابت ہو سکتے ہیں۔
ڈاکٹر کیٹنگ نے کہا کہ “اس کی اصل محبت سائنس میں تھی۔