जास्त ऊर्जेच्या वैश्विक किरणांचे स्रोत दीर्घिका समूहात शोधण्यात यश

विश्वातून पृथ्वीकडे येणाऱ्या अतिजास्त ऊर्जेच्या वैश्विक किरणांचे स्रोत शोधून काढण्यात भारतीय वैज्ञानिकांना यश आले आहे. सावित्रीबाई फुले पुणे विद्यापीठ आणि आयुकाच्या संशोधकांनी केलेल्या या संशोधनातून दीर्घिका समूहांमध्ये तयार होणाऱ्या वैश्विक किरणांविषयी अधिक माहिती उपलब्ध होऊ शकेल.

सावित्रीबाई फुले पुणे विद्यापीठातील आयुकात अभ्यागत प्राध्यापक असलेल्या डॉ. सुरजित पॉल यांच्या नेतृत्वाखालील आंतरराष्ट्रीय वैज्ञानिक चमूने ही कामगिरी केली. वैश्विक किरणांची निर्मिती दीर्घिका समूहांमध्ये कशा प्रकारे होते याची प्रक्रिया या संशोधनातून उलगडली आहे. आयुकाच्या उच्च क्षमता महासंगणन प्रणालीच्या मदतीने दीर्घिका समूहांच्या टकरींचा अभ्यास करण्यात आला असून, दीर्घिका समूहातील गॅमा किरण दिसत नाहीत, याचे दीर्घकाळ अनुत्तरित असलेले कोडे वैश्विक किरणांच्या टप्प्यांच्या अभ्यासातून उलगडले आहे. लंडनच्या ‘मंथली नोटिसेस ऑफ रॉयल अ‍ॅस्ट्रॉनॉमिकल सोसायटी’ या प्रतिष्ठित नियतकालिकात हा शोधनिबंध प्रकाशित झाला.

जगात फर्मी लॅट, हेस, मॅजिक या संवेदनशील गॅमा रे दुर्बिणी उपलब्ध असतानाही दीर्घिका समूह हे गॅमा किरणांचे स्रोत आहेत याचे आतापर्यंत वैज्ञानिक निरीक्षण करता आले नव्हते. कणांच्या त्वरण प्रणालीचे कमी ज्ञान किंवा दुर्बिणींची कमी संवेदनशीलता ही आतापर्यंत स्रोत न सापडण्याची कारणे होती. प्रत्यक्षात, निरीक्षणासाठी चुकीच्या दीर्घिका निवडण्यात आल्याने या किरणांचे स्रोत आधी सापडू शकले नव्हते. दीर्घिका समूह हे विश्वातील सर्वात मोठे घटक मानले जातात. त्यांचा आकार १० चा विसावा घात किलोमीटर आणि वस्तुमान १० चा ४५ वा घात किलो इतके असते. यात आपल्या आकाशगंगेसारख्या अनेक दीर्घिका असतात. या दीर्घिकासमूहांमध्ये अतिशय जास्त ऊर्जेच्या प्रक्रिया घडत असतात. समूहांचे विलीनीकरण होत असताना सर्वात जास्त ऊर्जा असलेली प्रक्रिया घडून येत असते. त्यात उच्च ऊर्जायुक्त क्ष किरण, गॅमा किरण यांची निर्मिती होते. थोडक्यात, गॉड पार्टिकल शोधण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या महाकाय लार्ज हायड्रॉन कोलायडर यंत्रासारखे अनेक नैसर्गिक प्रवेगक या दीर्घिका समूहात कार्यरत आहेत. याशिवाय ते समूह १० चा १९ वा घात इलेक्ट्रॉन व्होल्ट इतकी ऊर्जा असलेल्या वैश्विक किरणांचे भांडार आहेत. पॉल यांच्यासह पीएचडी स्नातक विद्यार्थी डॉ.रेजू सॅम जॉन संशोधनात सहभागी आहेत.

संशोधनाचे महत्त्व

दीर्घिका समूहांच्या टकरी होतात तेव्हा उच्च ऊर्जा वैश्विक किरण तयार होतात. दीर्घिका समूहांच्या टकरी आणि विलीनीकरणाच्या काळात कणांचे त्वरण खूप वाढून मोठय़ा प्रमाणावर ऊर्जा निर्माण होत असते. यातील दीर्घिका समूहांचा वेग हा ध्वनीच्या वेगापेक्षा जास्त असतो, त्यामुळे तो स्वनातीत होतो. यातील इलेक्ट्रॉन आणि प्रोटॉन हे भारित कण या समूहांमध्ये मोठय़ा प्रमाणात असतात. ते सतत धक्क्य़ांना तोंड देत असल्याने त्यांचा प्रवेग वाढत जात, शेवटी तो इतका वाढतो,की ते या दीर्घिका समूहाच्या माध्यमातून बाहेर पडतात. या प्रक्रियेला ‘डिफ्यूजिव्ह शॉक अ‍ॅक्सिलरेशन’ म्हणतात. ही प्रक्रिया पहिल्यांदा नोबेल प्राप्त एनरिको फर्मी यांनी सांगितली होती. संशोधक चमूने अभ्यासासाठी संगणकाच्या मदतीने अचूक लक्ष्य दीर्घिका समूहांची निवड केल्याने त्यांना गॅमा किरणांच्या स्रोताचे कोडे सोडवता आले. दीर्घिका समूह निर्मिती प्रक्रिया ही वैश्विक काल परिमाणात घडत असते. तो काळ काही गिगा ( १० चा ९ वा घात) वर्षांचा असतो. त्यामुळे अशी उत्क्रांत प्रक्रिया अभ्यासणे माणसाला अशक्य आहे. यात काल परिमाण, या दीर्घिका समूहांचा आकार हे फार मोठे आहे. त्यामुळे प्रयोगशाळेत त्यांचा अभ्यास शक्य नसतो. त्यामुळे त्याचे सैद्धांतिक सादृश्यीकरण केले जाते. वैश्विक किरण निर्मिती प्रक्रियेचा अलगॉरिदम याच संशोधक चमूने तयार केला आहे. या संशोधनात तीन महिन्यात एकाच वेळी १००० सीपीयू (संगणकाचा मुख्य घटक) वापरण्यात आले. विश्वाच्या महाकाय आकाराचे संगणकीय सादृश्यीकरण एकाच केंद्रात मर्यादित संगणकांनी करायचे असल्यास या संशोधनाला २५० वर्षे लागू शकतात.

पृथ्वीवर उच्च ऊर्जायुक्त असलेले अनेक कण येत असतात. त्यांना वैश्विक किरण असे म्हणतात. ते पृथ्वीच्या वातावरणात सतत आदळत असतात. त्यांच्यातील जास्त ऊर्जायुक्त कण पृथ्वीवर येतात. गेल्या शतकापासून आपण वैश्विक किरणांचा अभ्यास करीत आहोत. हे वैश्विक किरण सूर्यापासून येत असतात असे मानले जाते, पण या वैश्विक किरणांचे स्रोत हे नेहमीच गूढ राहिले आहे. आमच्या संगणकांच्या मदतीने वैश्विक किरणांचे कोडे उलगडण्यात यश आले याचा आनंद आहे. या कणांच्या निर्मिती प्रक्रियांचे सादृश्यीकरण आयुकातील संगणकांच्या मदतीने करण्यात आले.    – डॉ. सोमक रॉयचौधुरी, संचालक, आयुका