प्रयोगशाला में हबल विस्तार को मापना

यह हाई-स्कूल स्तर का भौतिकी प्रश्न है। हबल विस्तार ब्रह्माण्ड संबंधी स्तर पर नाटकीय है, लेकिन मानवीय स्तर पर बेहद छोटा है। $H_0$ 73 किमी/सेकेंड/एमपीसी है और 1एमपीसी $3\गुना 10^{19}$ किमी है। मानव पैमाने में परिवर्तित करने पर, $H_0=2.4\times 10^{-18}$ हर्ट्ज़। इसलिए, यदि मैं दो पिंडों को, फ्री-फॉल में, मूल रूप से एक-दूसरे के संबंध में आराम की स्थिति में, एक मीटर की दूरी से शुरू करता हूं, और मैं एक सेकंड इंतजार करता हूं, तो मुझे पता चलेगा कि इन दो द्रव्यमानों के बीच की दूरी $ 2.4 बढ़ गई होगी \times 10^{-18}$ मीटर।

मान लीजिए कि मैं दो स्वतंत्र रूप से गिरने वाले दर्पण लेता हूं, उन्हें 5 किलोमीटर तक अलग करता हूं, और फिर हबल विस्तार द्वारा उन्हें अलग करने के लिए एक सेकंड इंतजार करता हूं। उनके बीच की दूरी संभवतः $1.2\बार 10^{-14}$ मीटर तक बदल जाएगी। निश्चित तौर पर यह बेहद छोटी है, लेकिन एक दूरी है जिसके प्रति LIGO संवेदनशील है। तो मेरा प्रश्न यह है कि क्या यह परिवर्तन वास्तव में मापने योग्य है?

मैं अपने प्रश्न का उत्तर देने का प्रयास कर सकता हूं। उत्तर "नहीं" होगा, क्योंकि हबल विस्तार का तात्पर्य है कि सुरंगों से नीचे जाने वाले लेजर प्रकाश की तरंग दैर्ध्य भी लंबी हो रही है, इस प्रकार प्रभाव रद्द हो रहा है।

संभवतः, लेजर प्रकाश भी लाल-शिफ्टिंग है, लेकिन यह प्रभाव उन लेज़रों की आवृत्ति स्थिरता से दस गुना कम परिमाण का है। हालाँकि, ऐसे प्रकाश-स्रोत हैं जो बेहद स्थिर हैं: ऑप्टिकल जाली घड़ियाँ, जिनमें से सर्वश्रेष्ठ में $10^{18}$ आवृत्ति स्थिरता का एक हिस्सा होता है। ये बेहद धुंधले हैं, इसलिए 5 किमी की दूरी मापने के लिए अनुपयोगी (मुझे लगता है?) हैं। हालाँकि, ऑप्टिकल आवृत्तियों पर प्रकाश के लिए हबल रेडशिफ्ट लगभग पहुंच के भीतर लगता है। नीली रोशनी $4\गुना 10^{14}$ हर्ट्ज़ है। एक घंटे के दौरान, इसे हबल को 1 हर्ट्ज तक रेड-शिफ्ट करना चाहिए।

साधारण मिन्कोव्स्की सापेक्ष गति से रेडशिफ्ट को रद्द करने के लिए एक वेग-स्थिर घड़ी की आवश्यकता होती है। LIGO वेग-स्थिरता की वह मात्रा प्रदान करता है। ऐसा लगता है कि हबल रेडशिफ्ट को तब तक मापा जा सकेगा, जब तक कि इसे रद्द न कर दिया जाए। गति स्थिरीकरण के कारण।

उपरोक्त का एक अलग संस्करण: पाउंड-रेबका प्रयोग ने गिरते फोटॉनों की रेडशिफ्ट को मापा। अजीब मोसबाउर प्रभाव के कारण सटीकता संभव थी। यदि उस सेटअप को क्षैतिज में बदल दिया गया था, और गति को LIGO की तरह स्थिर कर दिया गया था, तो, फिर से, ऐसा लगता है कि हबल विस्तार प्रयोगशाला-मापने योग्य होगा। यानी, जब तक मैं मूल रूप से हबल विस्तार को गलत नहीं समझता और यह प्रयोगशाला उपकरणों के साथ कैसे इंटरैक्ट करता है। शायद गति स्थिरीकरण सटीक रूप से हबल विस्तार को रद्द कर देता है?

मेरा प्रश्न पृथ्वी से जुड़े प्रयोगशाला उपकरणों द्वारा अनुभव की गई दूरी और समय के फैलाव प्रभावों के बारे में भ्रम की एक गेंद है। यदि आपके रूलर की लंबाई बदल रही है तो दूरी मापना मुश्किल है। मैं बहुत उलझन में हूं।

और स्थानीय रूप से, मेरा मतलब आकाशगंगाओं के स्थानीय समूह के भीतर है।

पूरे ब्रह्मांड में विस्तार एक समान नहीं है क्योंकि यह गुरुत्वाकर्षण द्वारा विरोध किया जाता है इसलिए जब आप एक हैं द्रव्यमान-ऊर्जा का पर्याप्त बड़ा संचय, जैसे किसी आकाशगंगा के भीतर, कोई विस्तार नहीं हो रहा है। स्थानीय समूह इतना सघन और सघन है कि इन आकाशगंगाओं के बीच कोई विस्तार नहीं है। यहां तक ​​कि छोटे पैमाने पर भी, संकुचन होना संभव है - जैसे कि तारों और सौर प्रणालियों के निर्माण में।

इसलिए, आकाशगंगा के अंदर दर्पणों को कोई विस्तार दिखाई नहीं देगा क्योंकि वहां उस पैमाने पर कोई नहीं है। मैंने गणित नहीं किया है, लेकिन मुझे संदेह है कि अंतरिक्ष अंतरिक्ष में भी यह काम नहीं करेगा क्योंकि दर्पणों में विस्तार का प्रतिकार करने के लिए पर्याप्त गुरुत्वाकर्षण संपर्क है।

हबल विस्तार प्रारंभिक समय के दौरान बहुत अधिक विस्तार दर का अवशिष्ट प्रभाव है। ढह चुके क्षेत्रों में विस्तार को रोकने के लिए एक निश्चित घनत्व की आवश्यकता थी। यदि आप दो वस्तुओं को सभी बाहरी प्रभावों से अलग करके आराम से शुरू करते हैं, तो उनका विस्तार नहीं होगा, भले ही उनके बीच घनत्व कितना कम हो (डार्क एनर्जी के छोटे प्रभाव को नजरअंदाज करते हुए)। इसके बजाय, वे परस्पर गुरुत्वाकर्षण के कारण सिकुड़ेंगे। पृथ्वी के निकट, यदि वां