GEO600
جی ای او 600 ایک کشش ثقل کی لہر کا پتہ لگانے والا ہے جو سارسٹیڈ کے قریب واقع ہے، جو جرمنی کے شہر ہانوور کے جنوب میں 20 کلومیٹر دور ایک قصبہ ہے۔ یہ میکس پلانک انسٹی ٹیوٹ فار گریویٹیشنل فزکس، میکس پلانک انسٹی ٹیوٹ آف کوانٹم آپٹکس اور لیبنیز یونیورسٹیٹ ہنوور کے سائنسدانوں کے ساتھ ساتھ برطانیہ میں گلاسگو یونیورسٹی، برمنگھم یونیورسٹی اور کارڈف یونیورسٹی کے ساتھ ڈیزائن اور چلائے جاتے ہیں، اور اس کی مالی اعانت میکس پلانک سوسائٹی اور سائنس اینڈ ٹیکنالوجی فیسلٹیز کونسل (ایس ٹی ایف سی) کرتی ہے۔ جی ای او 600 فریکوئنسی رینج 50 ہرٹز سے 1.5 کلو ہرٹز میں کشش ثقل کی لہروں کا پتہ لگانے کی صلاحیت رکھتا ہے، اور کشش ثقل کی لہر کا پتہ لگانے والے دنیا بھر کے نیٹ ورک کا حصہ ہے۔ یہ آلہ، اور اس کے بہن انٹرفیرومیٹرک ڈٹیکٹر، جب کام کرتے ہیں، تو کشش ثقل کی لہر کا پتہ لگانے والے کچھ انتہائی حساس ہوتے ہیں۔ انہیں 10−21 کی ترتیب کے فاصلے میں متعلقہ تبدیلیوں کا پتہ لگانے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے، جو سورج سے زمین کے فاصلے کے مقابلے میں ایک ایٹم کے سائز کے بارے میں ہے۔ اس منصوبے کی تعمیر 1995 میں شروع ہوئی۔ مارچ 2020 میں کووڈ-19 وبائی مرض نے کشش ثقل کی لہر کی دیگر رصد گاہوں جیسے لیگو اور ورگو (اور اپریل 2020 میں، کاگرا) کے آپریشن کو معطل کرنے پر مجبور کیا لیکن جی ای او 600 نے کام جاری رکھا۔ 2023 تک، جی ای او 600 اپنی کشش ثقل کی لہر کے مشاہدے کی کارروائیوں میں سرگرم ہے۔ 1970 کی دہائی میں، یورپ میں دو گروہوں، جن میں سے ایک جرمنی میں ہینز بلنگ کی قیادت میں اور ایک برطانیہ میں رونالڈ ڈریوور کی قیادت میں تھا، نے لیزر انٹرفیرومیٹرک کشش ثقل کی لہر کا پتہ لگانے کے لیے تحقیقات کا آغاز کیا۔ 1975 میں میونخ میں میکس پلانک انسٹی ٹیوٹ فار ایسٹرو فزکس نے 3 میٹر بازو کی لمبائی کے پروٹو ٹائپ کے ساتھ آغاز کیا، جو بعد میں (1983)، گارچنگ میں میکس پلانک انسٹی ٹیوٹ آف کوانٹم آپٹکس (ایم پی کیو) میں 30 میٹر بازو کی لمبائی کے ساتھ ایک پروٹو ٹائپ کی طرف لے گیا۔ 1977 میں گلاسگو یونیورسٹی کے شعبہ طبیعیات اور فلکیات نے اسی طرح کی تحقیقات شروع کیں، اور 1980 میں 10 میٹر پروٹو ٹائپ کا آپریشن شروع کیا۔ 1985 میں گارچنگ گروپ نے بازو کی لمبائی کے ساتھ ایک بڑے ڈٹیکٹر کی تعمیر کی تجویز پیش کی، برطانوی گروپ نے 1986 میں اس کے مساوی منصوبہ بنایا۔ دونوں گروپوں نے 1989 میں اپنی کوششوں کو یکجا کیا-پروجیکٹ جی ای او کی پیدائش ہوئی، جس میں ہرز پہاڑوں (شمالی جرمنی) کو ایک مثالی مقام سمجھا جاتا ہے۔ تاہم مالی مسائل کی وجہ سے اس منصوبے کی مالی اعانت نہیں کی گئی۔ اس طرح 1994 میں ایک چھوٹا ڈٹیکٹر تجویز کیا گیا: جی ای او 600، جو ہینوور کے قریب نشیبی علاقوں میں بنایا جائے گا، جس کے بازوؤں کی لمبائی 600 میٹر ہوگی۔ اس برطانوی-جرمن کشش ثقل کی لہر کا پتہ لگانے والے کی تعمیر ستمبر 1995 میں شروع ہوئی۔ 2001 میں پوٹسڈیم میں میکس پلانک انسٹی ٹیوٹ برائے کشش ثقل طبیعیات (البرٹ آئن سٹائن انسٹی ٹیوٹ، اے ای آئی) نے ایم پی کیو کی ہنوور شاخ پر قبضہ کر لیا، اور 2002 کے بعد سے یہ ڈٹیکٹر گلاسگو اور کارڈف کی یونیورسٹیوں کے ساتھ مل کر اے ای آئی اور لیبنز یونیورسٹی ہنوور کے کشش ثقل طبیعیات کے مشترکہ مرکز کے ذریعے چلایا جاتا ہے۔ 2002 کے بعد سے جی ای او 600 نے لیگو ڈٹیکٹرز کے ساتھ اتفاق سے کئی ڈیٹا رنوں میں حصہ لیا۔ 2006 میں، جی ای او 600 ڈیزائن کی حساسیت تک پہنچ گیا ہے، لیکن اب تک کوئی سگنل نہیں ملا ہے۔ اگلا مقصد 2016 تک بقیہ شور کو تقریبا 10 کے ایک اور عنصر سے کم کرنا ہے۔ ہارڈ ویئر جی ای او 600 ایک مائیکلسن انٹرفیرومیٹر ہے۔ یہ دو 600 میٹر لمبے بازوؤں پر مشتمل ہوتا ہے، جسے لیزر بیم دو بار گزرتا ہے، تاکہ موثر آپٹیکل بازو کی لمبائی 1200 میٹر ہو۔ بڑے آپٹیکل اجزاء الٹرا ہائی ویکیوم سسٹم میں واقع ہوتے ہیں۔ دباؤ 10−8 mbar کی حد میں ہے۔ معطلی اور زلزلے سے الگ تھلگ عین پیمائش کے لیے آپٹکس کو زمینی حرکت اور ماحول کے دیگر اثرات سے الگ ہونا چاہیے۔ اس وجہ سے، زمین پر مبنی تمام انٹرفیرومیٹرک کشش ثقل کی لہر کا پتہ لگانے والے اپنے آئینوں کو ملٹی اسٹیج پنڈلم کے طور پر معطل کرتے ہیں۔ پنڈلم گونج تعدد سے اوپر کی تعدد کے لیے، پنڈلم کمپن کے خلاف ایک اچھی تنہائی فراہم کرتے ہیں۔ جی ای او 600 کے تمام اہم آپٹکس کو ٹرپل پنڈلم کے طور پر معطل کیا جاتا ہے، تاکہ افقی سطح میں کمپن سے آئینے کو الگ کیا جا سکے۔ سب سے اوپری اور درمیانی کمیت کو کینٹیلیور کے چشموں سے لٹکایا جاتا ہے، جو عمودی حرکت کے خلاف تنہائی فراہم کرتے ہیں۔ سب سے اوپری کمیت پر چھ کنڈلی-مقناطیسی ایکچوایٹرز ہوتے ہیں جو فعال طور پر پنڈلم کو نم کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ مزید برآں، پورا معطلی پنجرا پیزو کرسٹل پر بیٹھا ہے۔ کرسٹل کو 'فعال زلزلے کے الگ تھلگ نظام' کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ یہ پوری معطلی کو زمینی حرکت کے مخالف سمت میں منتقل کرتا ہے، تاکہ زمینی حرکت منسوخ ہو جائے۔ آپٹکس جی ای او 600 کے اہم آئینے فیوزڈ سلیکا کے سلنڈر ہیں جن کا قطر 18 سینٹی میٹر اور اونچائی 10 سینٹی میٹر ہے۔ بیم اسپلٹر (26 سینٹی میٹر قطر اور 8 سینٹی میٹر موٹائی کے طول و عرض کے ساتھ) ہائی پاور پاتھ میں آپٹکس کا واحد ٹرانسمیسو ٹکڑا ہے، لہذا یہ خصوصی گریڈ فیوزڈ سلیکا سے بنایا گیا تھا۔ اس کے جذب کو 0.25 پی پی ایم/سینٹی میٹر سے چھوٹا ماپا گیا ہے۔ اعلی درجے کی جی ای او 600 بہت سی جدید تکنیکوں اور ہارڈ ویئر کا استعمال کرتی ہے جو زمین پر مبنی کشش ثقل کی لہر کا پتہ لگانے والی اگلی نسل میں استعمال کرنے کا منصوبہ ہے: یک سنگی معطلی: آئینے کو پنڈلم کے طور پر معطل کیا جاتا ہے۔ جب کہ اسٹیل کے تار ثانوی آئینے کے لیے استعمال ہوتے ہیں، جی ای او کے اہم آئینے نام نہاد 'مونولیتھک' معطلی سے لٹک رہے ہیں۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ تار اسی مواد سے بنائے گئے ہیں جو آئینے میں ہے: فیوزڈ سلیکا۔ وجہ یہ ہے کہ فیوزڈ سلیکا میں مکینیکل نقصانات کم ہوتے ہیں، اور نقصانات شور کا باعث بنتے ہیں۔ الیکٹروسٹیٹک ڈرائیوز: آئینے کو ان کی پوزیشن میں رکھنے اور ان کی صف بندی کے لیے ایکچوایٹرز کی ضرورت ہوتی ہے۔ جی ای او 600 کے ثانوی آئینوں میں اس مقصد کے لیے مقناطیس چپکے ہوتے ہیں۔ اس کے بعد انہیں کنڈلی کے ذریعے منتقل کیا جا سکتا ہے۔ چونکہ میگیٹس کو آئینے پر چپکانے سے مکینیکل نقصانات میں اضافہ ہوگا، اس لیے جی ای او 600 کے اہم آئینے الیکٹروسٹیٹک ڈرائیوز (ای ایس ڈی) کا استعمال کرتے ہیں۔ ای ایس ڈی آئینے کے پچھلے حصے میں الیکٹروڈ کی کنگھی جیسی ساخت ہیں۔ اگر الیکٹروڈ پر وولٹیج لگایا جاتا ہے، تو وہ ایک غیر یکساں برقی میدان پیدا کرتے ہیں۔ آئینے کو اس میدان میں ایک قوت محسوس ہوگی۔ تھرمل مرر ایکچوایشن سسٹم: ہیٹر کا ایک نظام مشرق بعید کے آئینے پر بیٹھا ہے۔ گرم ہونے پر، آئینے میں ایک تھرمل میلان نظر آئے گا، اور تھرمل توسیع کی وجہ سے آئینے کی منحنیت کا رداس بدل جاتا ہے۔ ہیٹر آئینے کے منحنی دائرے کی تھرمل ٹیوننگ کی اجازت دیتے ہیں۔ سگنل ری سائیکلنگ: انٹرفیرومیٹر کے آؤٹ پٹ پر ایک اضافی آئینہ اختتامی آئینوں کے ساتھ مل کر ایک گونج دار گہا بناتا ہے اور اس طرح ایک ممکنہ سگنل میں اضافہ ہوتا ہے۔ ہوموڈائن کا پتہ لگانا (جسے 'ڈی سی ریڈ آؤٹ' بھی کہا جاتا ہے) آؤٹ پٹ موڈ کلینر (او ایم سی): فوٹوڈیوڈ کے سامنے انٹرفیرومیٹر کے آؤٹ پٹ پر ایک اضافی گہا۔ اس کا مقصد ایسی روشنی کو فلٹر کرنا ہے جو ممکنہ طور پر کشش ثقل کی لہر کا اشارہ نہیں رکھتی ہے۔ سکویزنگ: سکویزڈ ویکیوم کو بیم اسپلٹر کی تاریک بندرگاہ میں انجکشن کیا جاتا ہے۔ نچوڑنے کا استعمال 1.5 کے عنصر سے 700 ہرٹز سے اوپر جی ای او 600 کی حساسیت کو بہتر بنا سکتا ہے۔ دوسرے منصوبوں سے ایک اور فرق یہ ہے کہ جی ای او 600 میں بازو کی کوئی کھوکھلی نہیں ہے۔ حساسیت اور پیمائش کشش ثقل کی لہر کے تناؤ کی حساسیت کو عام طور پر طول و عرض سپیکٹرم کثافت (اے ایس ڈی) میں ماپا جاتا ہے۔ اس اکائی میں جی ای او 600 کی چوٹی حساسیت 600 ہرٹز پر 2 × 10−221/ہے۔ اعلی تعدد پر حساسیت دستیاب لیزر پاور سے محدود ہوتی ہے۔ کم تعدد کے اختتام پر، جی ای او 600 کی حساسیت زلزلے کی زمینی حرکت سے محدود ہوتی ہے۔ LIGO کے ساتھ مشترکہ سائنس چلتی ہے نومبر 2005 میں، یہ اعلان کیا گیا کہ LIGO اور GEO آلات نے ایک توسیع شدہ مشترکہ سائنس رن شروع کیا۔ تین آلات (LIGO کے آلات لیونگسٹن، لوزیانا کے قریب اور امریکہ میں ہینفورڈ سائٹ، واشنگٹن پر واقع ہیں) نے ٹیوننگ اور اپ ڈیٹس کے وقفوں کے ساتھ ایک سال سے زیادہ عرصے تک ڈیٹا اکٹھا کیا۔ یہ جی ای او 600 کا پانچواں سائنس رن تھا۔ پچھلے رنوں پر کوئی سگنل نہیں ملا۔ کشش ثقل کی لہروں کے پہلے مشاہدے کا اعلان 14 ستمبر 2015 کو ایل آئی جی او اور ورگو انٹرفیرومیٹر کے تعاون سے 11 فروری 2016 کو کیا گیا تھا۔ تاہم، اٹلی میں ورگو انٹرفیرومیٹر اس وقت کام نہیں کر رہا تھا، اور جی ای او 600 انجینئرنگ موڈ میں تھا اور کافی حساس نہیں ہے، اور اس لیے سگنل کی تصدیق نہیں کر سکا۔ جیو 600 نے 18 ستمبر 2015 کو ایڈوانسڈ لیگو کے ساتھ بیک وقت ڈیٹا لینا شروع کیا۔ خلائی وقت کی ہولوگرافک خصوصیات پر دعوے 15 جنوری 2009 کو نیو سائنٹسٹ میں یہ اطلاع دی گئی تھی کہ جی ای او 600 ڈٹیکٹر کی پیمائش میں موجود کچھ ابھی تک نامعلوم شور اس وجہ سے ہو سکتا ہے کہ یہ آلہ خلائی وقت کے انتہائی چھوٹے کوانٹم اتار چڑھاؤ کے لیے حساس ہے جو ڈٹیکٹر کے حصوں کی پوزیشن کو متاثر کرتا ہے۔ یہ دعوی فرمیلاب کے ایک سائنسدان کریگ ہوگن نے اپنے ہی نظریہ کی بنیاد پر کیا تھا کہ ہولوگرافک اصول سے متاثر ہو کر اس طرح کے اتار چڑھاؤ کیسے ہونے چاہئیں۔ دی نیو سائنٹسٹ کی کہانی میں کہا گیا ہے کہ ہوگن نے جون 2008 میں جی ای او 600 کے تعاون سے "ہولوگرافک شور" کی اپنی پیش گوئی بھیجی تھی، اور اس کے بعد اضافی شور کا ایک پلاٹ موصول ہوا جو "بالکل میری پیش گوئی جیسا ہی لگ رہا تھا"۔ تاہم، ہوگن اس وقت سے پہلے ہی جانتے تھے کہ تجربہ اضافی شور تلاش کر رہا ہے۔ مئی 2008 میں فزیکل ریویو ڈی میں شائع ہونے والے ہوگن کے مضمون میں کہا گیا ہے: "جی ای او 600 میں دوسری صورت میں غیر واضح شور کے ساتھ پیش گوئی شدہ ہولوگرافک شور کا تخمینہ معاہدہ مزید مطالعہ کی ترغیب دیتا ہے۔" ہوگن نے 2007 میں جی ای او 600 کے تعاون سے ہونے والی ایک گفتگو کا حوالہ دیا ہے جس میں پہلے ہی "مڈ بینڈ 'اسرار' شور" کا ذکر کیا گیا ہے، اور جہاں شور سپیکٹر کو پلاٹ کیا گیا ہے۔ اسی طرح کا تبصرہ کیا گیا تھا ("100 ہرٹز اور 500 ہرٹز کے درمیان کے علاقے میں تمام شور کے تخمینوں کے غیر متعلقہ مجموعہ اور حقیقی مشاہدہ شدہ حساسیت کے درمیان تضاد پایا جاتا ہے۔") اکتوبر 2007 میں پیش کردہ اور مئی 2008 میں شائع ہونے والے جی ای او 600 کے مقالے میں۔ کشش ثقل کی لہر کا پتہ لگانے والوں کے لیے اضافی شور تلاش کرنا ایک بہت ہی عام واقعہ ہے جو بعد میں ختم ہو جاتا ہے۔ جی ای او 600 کے پرنسپل تفتیش کار کارسٹین ڈینزمین کے مطابق، "ان تجربات کی حساسیت کو بہتر بنانے کا روزمرہ کا کاروبار ہمیشہ کچھ اضافی شور مچاتا ہے (.)۔ ہم اس کی وجہ کی نشاندہی کرنے، اس سے چھٹکارا پانے اور اضافی شور کے اگلے منبع سے نمٹنے کے لیے کام کرتے ہیں۔ " مزید برآں، انٹرفیرومیٹری میں ہولوگرافک شور کی سطح کے کچھ نئے تخمینوں سے پتہ چلتا ہے کہ اس کی شدت ہوگن کے دعوے کے مقابلے میں بہت کم ہونی چاہیے۔ ڈیٹا/Einstein@home نہ صرف مرکزی فوٹوڈیوڈ کی آؤٹ پٹ رجسٹرڈ ہے، بلکہ متعدد ثانوی سینسرز کی آؤٹ پٹ بھی ہے، مثال کے طور پر فوٹوڈیوڈس جو معاون لیزر بیم، مائکروفون، سیسمومیٹر، ایکسلرومیٹر، میگنیٹومیٹر اور تمام کنٹرول سرکٹس کی کارکردگی کی پیمائش کرتے ہیں۔ یہ ثانوی سینسر تشخیص اور انٹرفیرومیٹر آؤٹ پٹ پر ماحولیاتی اثرات کا پتہ لگانے کے لیے اہم ہیں۔ ڈیٹا اسٹریم کا جزوی تجزیہ تقسیم شدہ کمپیوٹنگ پروجیکٹ 'Einstein@home' سافٹ ویئر کے ذریعے کیا جاتا ہے، جسے رضاکار اپنے کمپیوٹر پر چلا سکتے ہیں۔ ستمبر 2011 سے، ورگو اور لیگو ڈٹیکٹر دونوں کو اپ گریڈ کے لیے بند کر دیا گیا، جس سے جیو 600 کشش ثقل کی لہروں کی تلاش کرنے والے واحد آپریٹنگ بڑے پیمانے کے لیزر انٹرفیرومیٹر کے طور پر رہ گیا۔ اس کے بعد، ستمبر 2015 میں، جدید LIGO ڈٹیکٹر آن لائن آئے اور پہلے آبزرونگ رن 'O1' میں کچھ کلاسوں کے ذرائع (مثال کے طور پر، نیوٹرون اسٹار بائنری) کے لیے ابتدائی LIGO سے تقریبا 4 گنا زیادہ حساسیت پر استعمال کیے گئے، اور کم آڈیو فریکوئنسی پر اپنے چوٹی تابکاری والے بڑے نظاموں کے لیے بہت زیادہ حساسیت۔ یہ جدید LIGO ڈٹیکٹرز ترجمان گیبریلا گونزالیز کے ساتھ LIGO سائنسی تعاون کے تحت تیار کیے گئے تھے۔ 2019 تک، نئے جدید لیگو ڈٹیکٹرز کی حساسیت اصل لیگو ڈٹیکٹرز سے کم از کم 10 گنا زیادہ ہونی چاہیے۔ کشش ثقل کی تابکاری کشش ثقل کی لہر فلکیات اور کشش ثقل کی لہروں کا پہلا مشاہدہ بھی دیکھیں: GW150914، GW151226، GW170104 فرمیلاب ہولومیٹر انڈیگو، ہندوستان میں ایک منصوبہ بند کشش ثقل انٹرفیرومیٹرک ڈٹیکٹر ایلیسا، خلا پر مبنی ESA کشش ثقل کی لہر کا پتہ لگانے والا VIRGO، یورپی کشش ثقل انٹرفیرومیٹرک ڈٹیکٹر TAMA 300، جاپانی کشش ثقل انٹرفیرومیٹرک ڈٹیکٹر حوالہ جات بیرونی GEO 600 ہوم پیج کو جوڑتا ہے، جو GEO 600 پروجیکٹ کی سرکاری ویب سائٹ ہے۔ کارڈف گریویٹی گروپ، جو ویلز میں کارڈف یونیورسٹی میں تحقیق کو بیان کرنے والا ایک صفحہ ہے، جس میں جی ای او 600 پروجیکٹ میں تعاون بھی شامل ہے، کشش ثقل کی لہر کی تابکاری پر سبق کی ایک بہترین فہرست شامل ہے۔ آموس، جوناتھن۔ کشش ثقل کی لہروں کو چلانے کے لیے سائنس۔ 8 نومبر 2005۔ بی بی سی نیوز۔ لیگو میگزین سال میں دو بار لیگو سائنٹیفک کولیبریشن کے ذریعے شائع کیا جاتا ہے اور اراکین کے متنوع گروپ میں تازہ ترین تحقیق، خبروں اور شخصیات کی تفصیلات دیتا ہے۔ یہ اس ویب سائٹ سے مفت ڈاؤن لوڈ کے طور پر پی ڈی ایف فارمیٹ میں دستیاب ہے۔ ہلڈسہیم (ضلع) میں عمارتیں اور ڈھانچے انٹرفیرومیٹرک کشش ثقل-لہر کے آلات سائنس اور ٹیکنالوجی کی سہولیات کونسل جرمنی میں فلکیاتی رصد گاہیں لوئر سیکسنی میں تحقیقی ادارے