समय और गुरुत्वाकर्षण को मोड़ने वाली मशीन
हांगझोउ स्थित झेजियांग विश्वविद्यालय के परिसर के काफी नीचे, इंजीनियरों ने ऐसी मशीन स्थापित की है जो प्रायोगिक भौतिकी की सीमाओं को नई परिभाषा देती है। रोजमर्रा की गतिविधियों से होने वाले कंपन से बचाने के लिए जमीन से 15 मीटर नीचे स्थापित CHIEF1900 सेंट्रीफ्यूज अब तक बनाई गई सबसे शक्तिशाली हाइपरग्रैविटी मशीन है। 1,900 जी-टन की क्षमता वाली यह सुविधा एक मीट्रिक टन तक के नमूनों पर पृथ्वी के प्राकृतिक गुरुत्वाकर्षण से 1,900 गुना अधिक बल लगा सकती है। इस उपलब्धि को समझने के लिए गौर करें कि घरों में इस्तेमाल होने वाली सामान्य वॉशिंग मशीन अपने सबसे तेज स्पिन चक्र में अधिकतम लगभग 2 जी-टन बल पैदा करती है। CHIEF1900 उससे करीब एक हजार गुना अधिक तीव्रता पर काम करती है। इससे ऐसा वातावरण बनता है जिसमें भौतिक प्रक्रियाएं नाटकीय रूप से तेज होती हैं, फिर भी उन्हें नियंत्रित और देखा जा सकता है।
विषय-सूची
दिसंबर 2025 के आखिर में पूरी हुई इस भूमिगत मशीन ने कुछ ही महीने पहले उसकी सहयोगी मशीन CHIEF1300 द्वारा बनाया गया 1,300 जी-टन का विश्व रिकॉर्ड तोड़ दिया। उस पहले की उपलब्धि ने भी अमेरिकी सेना के इंजीनियरिंग कोर की विक्सबर्ग, मिसिसिपी स्थित सुविधा का लंबे समय से कायम रिकॉर्ड पीछे छोड़ दिया था, जिसकी क्षमता करीब 1,200 जी-टन है। इन लगातार मिली कामयाबियों से वैश्विक अनुसंधान ढांचे में बड़ा बदलाव दिखता है: अब पृथ्वी की दो सबसे शक्तिशाली हाइपरग्रैविटी सुविधाएं चीन में हैं।
CHIEF1900 का मुख्य काम स्थान और समय को संकुचित करना है। अत्यधिक अपकेंद्रीय बल पैदा करके यह मशीन शोधकर्ताओं को भूगर्भीय और संरचनात्मक प्रक्रियाओं के दशकों, सदियों या यहां तक कि सहस्राब्दियों का अनुकरण कम समय में प्रयोगशाला के भीतर करने देती है। बांध की दीवार का तीन मीटर का मॉडल जब 100 जी पर घुमाया जाता है, तो उस पर वास्तविक दुनिया में 300 मीटर ऊंचे पूरे आकार के बांध जितना संरचनात्मक दबाव पड़ता है। इससे वैज्ञानिक दरारें बनने और नींव के धंसने की प्रक्रिया को दशकों के बजाय घंटों में देख सकते हैं। यह क्षमता इंजीनियरों के बुनियादी ढांचे की सुरक्षा, पर्यावरणीय जोखिम के आकलन और पदार्थ विज्ञान को देखने का तरीका बदल देती है।
परिसर के नीचे इंजीनियरिंग का चमत्कार
CHIEF1900 का निर्माण शंघाई इलेक्ट्रिक न्यूक्लियर पावर ग्रुप ने किया है। यह भारी इंजीनियरिंग और परमाणु प्रणालियों में विशेषज्ञता रखने वाली औद्योगिक कंपनी है। 22 दिसंबर 2025 को झेजियांग विश्वविद्यालय को सौंपी गई यह मशीन 2021 में मंजूर हुई परियोजना का नतीजा है, जिसका बजट 2 अरब युआन, यानी करीब 285 मिलियन डॉलर था। इस निवेश से सेंट्रीफ्यूगल हाइपरग्रैविटी एंड इंटरडिसिप्लिनरी एक्सपेरिमेंट फैसिलिटी स्थापित हुई है, जिसे संक्षेप में CHIEF कहा जाता है। यह दुनिया के उन केवल चार बड़े गतिशील सेंट्रीफ्यूज परिसरों में से एक है जो अत्यधिक गुरुत्वाकर्षण परिस्थितियों में सक्रिय भूकंपों का अनुकरण कर सकते हैं।
इस सुविधा को जमीन से 15 मीटर नीचे लगाने का फैसला सौंदर्य संबंधी पसंद के बजाय एक अहम वैज्ञानिक जरूरत से जुड़ा है। 1,900 जी-टन बल पैदा करने के लिए जरूरी घूर्णन गति पर यातायात, निर्माण कार्य या प्राकृतिक भूकंपीय गतिविधि से होने वाले सूक्ष्म कंपन भी प्रयोग के आंकड़ों को बिगाड़ सकते हैं। जमीन के नीचे की जगह अत्यधिक बलों के बीच होने वाले बहुत छोटे विकारों को मापने के लिए जरूरी स्थिरता देती है। इससे यह सुनिश्चित होता है कि रीडिंग बाहरी हस्तक्षेप के बजाय जांची जा रही सामग्री के व्यवहार को दर्शाएं। भूकंप के दौरान मिट्टी के द्रवीकरण या कंक्रीट में संरचनात्मक विफलता से पहले बनने वाली सूक्ष्म दरारों जैसी घटनाओं का अध्ययन करने में यह स्थिरता जरूरी है।
सितंबर 2025 में चालू हुई अपनी पूर्ववर्ती मशीन से आगे बढ़कर CHIEF1900 वैज्ञानिकों के मॉडल बनाने की सीमाएं विस्तृत करती है। CHIEF1300 ने समुद्र तल पर काफी गहराई के दबाव को दोहराने और समुद्र तल पर 20 मीटर ऊंची सुनामी के असर का अनुकरण करने जैसी क्षमताएं दिखाई थीं। नई मशीन क्षमता में 46 प्रतिशत की बढ़ोतरी करती है। इससे बड़े पैमाने के मॉडल पर काम करना, अधिक कठोर भार लागू करना और संवेदनशील मापों में संकेत और शोर का बेहतर अनुपात हासिल करना संभव होता है। इस सुविधा में अब कई सेंट्रीफ्यूज के साथ छह विशेष परीक्षण कक्ष हैं। हर कक्ष को ढलान की स्थिरता से लेकर गहरे समुद्र की इंजीनियरिंग तक के खास अनुसंधान क्षेत्रों के लिए बनाया गया है।
अत्यधिक घूर्णन का विज्ञान
हाइपरग्रैविटी अनुसंधान भौतिकी के एक मूल सिद्धांत पर आधारित है, जिसकी जड़ें आइंस्टीन के सामान्य सापेक्षता सिद्धांत में हैं: गुरुत्वजनित त्वरण और जड़त्वीय त्वरण की समतुल्यता। जब CHIEF1900 की विशाल भुजाएं तेज गति से घूमती हैं, तो रोटर से जुड़े नमूनों पर बाहर की ओर बल लगता है, जो अत्यंत प्रबल गुरुत्वाकर्षण जैसा होता है। वैज्ञानिक इस क्षमता को जी-टन में मापते हैं। यह इकाई गुरुत्वीय त्वरण के गुणक और जांचे जा रहे नमूने के द्रव्यमान, दोनों को जोड़ती है। सेंट्रीफ्यूज के भीतर रखी वस्तु यह भेद नहीं कर सकती कि वह किसी प्रबल गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में है या घूर्णन के कारण तेज की जा रही है। इससे शोधकर्ता उन परिस्थितियों का अनुकरण कर पाते हैं जो पृथ्वी की सतह पर प्राकृतिक रूप से नहीं मिलतीं।
इस तकनीक के व्यावहारिक उपयोग बड़े पैमाने की सिविल इंजीनियरिंग और पर्यावरणीय अध्ययनों के प्रति शोधकर्ताओं का नजरिया बदल देते हैं। सेंट्रीफ्यूज में माप का मॉडल रखकर उसे उच्च जी-बल पर घुमाने से वैज्ञानिक उन संरचनात्मक दबावों को दोहरा सकते हैं जिनका सामना पूरे आकार का बुनियादी ढांचा दशकों के इस्तेमाल के दौरान करेगा। स्थापित स्केलिंग नियमों के अनुसार हाइपरग्रैविटी वातावरण स्थान और समय, दोनों को संकुचित करता है। इससे शोधकर्ता उन घटनाओं को देख सकते हैं जो भूगर्भीय प्रक्रियाओं की धीमी रफ्तार के कारण आम तौर पर छिपी रहतीं।
समय का यह संकुचन पर्यावरण में प्रदूषण के प्रसार के अध्ययन में भी काम आता है। शोधकर्ता हजारों वर्षों के भूगर्भीय समय में मिट्टी की परतों से प्रदूषकों के गुजरने की प्रक्रिया पर नजर रख सकते हैं। इस तरह वे कुछ दिनों में देख सकते हैं कि रासायनिक प्रदूषण के फैलाव भूमिगत जलभृतों से कैसे गुजर सकते हैं और भविष्य में पेयजल स्रोतों को कैसे खतरे में डाल सकते हैं। यह सुविधा यह भी जांच सकती है कि लाखों बार भार पड़ने के बाद हाई-स्पीड रेल की पटरियां आसपास की जमीन के साथ कैसे प्रतिक्रिया करती हैं। इससे कंपन और धंसाव की उन समस्याओं को समझने में मदद मिलती है जो यात्रियों के आराम और लंबे समय की रखरखाव योजनाओं को प्रभावित करती हैं। ये प्रयोग ऐसे प्रत्यक्ष आंकड़े देते हैं जिन्हें पारंपरिक क्षेत्रीय अवलोकन से जुटाना असंभव होगा और लंबे समय के उन जोखिमों की जानकारी देते हैं जिन्हें केवल कंप्यूटर मॉडल से प्रमाणित नहीं किया जा सकता।
आपदा का अनुकरण कर उसे रोकना
CHIEF सुविधा में छह विशेष परीक्षण कक्ष हैं, जो अलग-अलग अनुसंधान क्षेत्रों के लिए बनाए गए हैं: ढलान और बांध इंजीनियरिंग, भूकंपीय भू-तकनीक, गहरे समुद्र की इंजीनियरिंग, गहरे भूभाग के पर्यावरणीय अध्ययन, भूगर्भीय प्रक्रियाएं और पदार्थ उपचार। हर कक्ष वैज्ञानिकों को ऐसी विनाशकारी परिस्थितियों का मॉडल बनाने देता है जिनका वास्तविक दुनिया में अध्ययन करना खतरनाक या असंभव होगा। इंजीनियर जांच सकते हैं कि बड़ा भूकंप आने पर बांध कैसी प्रतिक्रिया देता है, अत्यधिक बारिश में खड़ी ढलानें कैसे खिसकती हैं या भूमिगत संरचनाओं पर भूकंपीय तरंगों का क्या असर पड़ता है। इस क्षमता से संभावित आपदाओं को नियंत्रित परीक्षणों में बदला जा सकता है और विफलता के कारणों तथा सुरक्षा सीमाओं से जुड़े ऐसे आंकड़े मिलते हैं जो पहले उपलब्ध नहीं थे।
सिविल इंजीनियरों के लिए यह सेंट्रीफ्यूज निर्माण शुरू होने से पहले बुनियादी ढांचे की मजबूती जांचने का नियंत्रित माहौल उपलब्ध कराती है। सुरंगों, पहाड़ी राजमार्गों और तटीय सुरक्षा संरचनाओं के मॉडल पर दशकों के उपयोग के साथ चरम मौसमी घटनाओं या भूकंपीय गतिविधियों का अनुकरण करते हुए दबाव परीक्षण किए जाते हैं। यह सुविधा यह जांच सकती है कि गहरे समुद्र के दबाव में प्राकृतिक गैस हाइड्रेट कैसे व्यवहार करते हैं या भूमिगत गुफाएं सहस्राब्दियों तक परमाणु कचरे के भंडारण केंद्र के रूप में कैसा प्रदर्शन कर सकती हैं। इन प्रयोगों से बुनियादी ढांचे की उन अहम चुनौतियों पर काम होता है, जहां विफलता के मानवीय और पर्यावरणीय परिणाम विनाशकारी हो सकते हैं।
पर्यावरण के क्षेत्र में भी इसके उपयोग उतने ही अहम हैं। हाइपरग्रैविटी परिस्थितियों में तरल और ठोस पदार्थ तेजी से अलग होते हैं। इससे वैज्ञानिक देख सकते हैं कि दबे हुए प्रदूषक अलग-अलग प्रकार की मिट्टी में कैसे फैलते हैं और सदियों के दौरान प्रदूषण नियंत्रण की रणनीतियां कैसा प्रदर्शन कर सकती हैं। इससे प्रदूषण के फैलाव के बारे में केवल सैद्धांतिक मॉडलों पर निर्भर रहने के बजाय प्रत्यक्ष आंकड़े मिलते हैं, जो नियामक फैसलों और सफाई की योजनाओं में मदद कर सकते हैं। ऊर्जा अनुसंधान के लिए यह सुविधा मीथेन हाइड्रेट निकालने के तरीकों और भूगर्भीय कार्बन भंडारण स्थलों की स्थिरता का मूल्यांकन कर सकती है। ये ऐसी प्रौद्योगिकियां हैं जो ऊर्जा संक्रमण और जलवायु परिवर्तन के असर को कम करने के लिए अहम हैं।
इंजीनियरिंग की चुनौतियों से पार
कई टन के नमूनों को 1,900 जी-टन बल पैदा करने वाली गति से घुमाने में सक्षम मशीन बनाने के लिए कई तकनीकी चुनौतियों का सामना करना पड़ा। इसके लिए विभिन्न क्षेत्रों में विशेष समाधान विकसित करने पड़े। परियोजना में सिविल इंजीनियरिंग, स्वचालन, ऊष्मागतिकी और पर्यावरण विज्ञान की विशेषज्ञता की जरूरत थी। झेजियांग विश्वविद्यालय ने अत्यधिक घूर्णन वाली प्रणालियों की खास जरूरतों को पूरा करने के लिए एक विशेष टीम बनाई। इस पैमाने पर इंजीनियरिंग के कई मानक तरीके नाकाफी साबित हुए। तेज गति और जटिल संचालन परिस्थितियों को सह सकने वाले नए पुर्जे डिजाइन करने पड़े।
मुख्य चुनौती तापमान को नियंत्रित करना था। अधिकतम संचालन गति पर घर्षण और हवा का प्रतिरोध काफी गर्मी पैदा करते हैं, जो प्रणाली को अस्थिर कर सकती है या नमूनों के गुणों को बदल सकती है। इंजीनियरों ने निर्वात-आधारित तापमान नियंत्रण प्रणाली विकसित की, जो तरल शीतलक के प्रवाह को जबरन हवा के संचार के साथ जोड़ती है। इस प्रणाली में ऐसे अनुप्रयोगों के लिए अब तक इस्तेमाल किया गया सबसे बड़ा फ्लैंज व्यास और विशेष ग्लेशियल रेफ्रिजरेंट तरल शामिल हैं, ताकि तेज गति से घूमते समय संचालन का तापमान स्थिर रहे। इतनी शीतलन क्षमता के बिना पैदा होने वाली गर्मी सेंट्रीफ्यूज की यांत्रिक मजबूती और प्रयोग के नतीजों, दोनों को प्रभावित कर सकती थी।
कंपन को नियंत्रित करने के लिए भी उतने ही नए समाधान जरूरी थे। भूमिगत स्थापना के अलावा, सेंट्रीफ्यूज के डिजाइन में सूक्ष्म संतुलन तंत्र शामिल हैं, ताकि नमूनों में थोड़ी-सी असमानता भी विनाशकारी दोलन पैदा न करे। ये तंत्र प्रयोगों की विश्वसनीयता और सुविधा की भौतिक सुरक्षा, दोनों बनाए रखते हैं, क्योंकि इतनी तेज गति पर असंतुलन से विनाशकारी यांत्रिक खराबी हो सकती है। इस सुविधा को सफलतापूर्वक विकसित और शुरू करने में विभिन्न क्षेत्रों की विशेषज्ञता वाली टीम की अहम भूमिका रही। यह बड़े पैमाने की सटीक इंजीनियरिंग की वास्तविक उपलब्धि है।
वैश्विक सहयोग और वैज्ञानिक महत्वाकांक्षा
CHIEF परियोजना के मुख्य वैज्ञानिक और झेजियांग विश्वविद्यालय के प्रोफेसर चेन युनमिन ने इस सुविधा के वैज्ञानिक दायरे को लेकर महत्वाकांक्षी दृष्टि रखी है। मीडिया से बातचीत में उन्होंने टीम के लक्ष्यों का व्यापक वर्णन किया।
हम ऐसे प्रायोगिक वातावरण बनाना चाहते हैं जो सामान्य या अत्यधिक तापमान और दबाव की परिस्थितियों में मिलीसेकंड से लेकर दसियों हजार वर्षों तक और परमाणु से लेकर किलोमीटर के पैमाने तक फैले हों। इससे हमें बिल्कुल नई घटनाओं या सिद्धांतों की खोज का अवसर मिलता है।
यह सुविधा खुले उपयोग के मॉडल पर काम करती है। इसमें देश और विदेश के विश्वविद्यालयों, अनुसंधान संस्थानों और उद्योगों के शोधकर्ताओं को प्रयोग करने के लिए आमंत्रित किया जाता है। इस सहयोगी दृष्टिकोण से CHIEF परिसर हाइपरग्रैविटी अनुसंधान का वैश्विक केंद्र बन सकता है, ठीक वैसे ही जैसे बड़े दूरबीन या कण त्वरक अंतरराष्ट्रीय भौतिकी समुदाय की सेवा करते हैं। चीनी टीम ने अंतरराष्ट्रीय सहयोग को सक्रिय रूप से बढ़ावा दिया है। उसकी उम्मीद है कि हाइपरग्रैविटी अनुसंधान बुनियादी ढांचे की जांच और जोखिम प्रबंधन के तरीके को दुनिया भर के इंजीनियरिंग समुदाय के लिए बदल सकता है।
हालांकि, इंजीनियरिंग का काम पूरा होने से लेकर वैज्ञानिक पुष्टि तक का सफर अभी जारी है। मशीन स्थापित हो चुकी है और इसे चालू बताया गया है, लेकिन CHIEF1900 से मिले प्रयोगों के परिणाम अभी तक सहकर्मी-समीक्षित शोध पत्रों में प्रकाशित नहीं हुए हैं। वैज्ञानिक समुदाय उन प्रत्यक्ष आंकड़ों का इंतजार कर रहा है जो दिखाएं कि मशीन अपनी सैद्धांतिक क्षमताओं के अनुरूप काम करती है। असाधारण मशीन बनाने और प्रकाशित शोध के जरिए यह साबित करने में फर्क है कि वह अपने वादे के मुताबिक सब कुछ कर सकती है। फिलहाल इंजीनियरिंग की उपलब्धि स्पष्ट है, लेकिन इसका पूरा वैज्ञानिक असर इस बात पर निर्भर करेगा कि भविष्य के प्रयोग वास्तविक दुनिया के उपयोगों और माप के मॉडलों की सटीकता के बारे में क्या बताते हैं।
मुख्य बातें
- झेजियांग विश्वविद्यालय की CHIEF1900 सेंट्रीफ्यूज 1,900 जी-टन बल पैदा करती है। यह दुनिया की सबसे शक्तिशाली हाइपरग्रैविटी अनुसंधान मशीन है और 2025 में इससे पहले उसकी सहयोगी मशीन द्वारा बनाया गया 1,300 जी-टन का रिकॉर्ड तोड़ती है।
- शंघाई इलेक्ट्रिक न्यूक्लियर पावर ग्रुप द्वारा निर्मित इस सुविधा को कंपन कम करने के लिए जमीन से 15 मीटर नीचे स्थापित किया गया है। इसकी लागत करीब 285 मिलियन डॉलर रही और 2021 में मंजूरी के बाद इसे पूरा करने में पांच साल लगे।
- यह मशीन एक टन के नमूनों पर पृथ्वी के प्राकृतिक गुरुत्वाकर्षण से 1,900 गुना अधिक बल लगा सकती है। इसके मुकाबले घरों में इस्तेमाल होने वाली वॉशिंग मशीन करीब 2 जी-टन बल पैदा करती है।
- इसके उपयोगों में बांधों की विफलता, भूकंप से होने वाला नुकसान, भूस्खलन, सहस्राब्दियों में मिट्टी से प्रदूषण का प्रसार, परमाणु कचरे के भंडारण का व्यवहार और हाई-स्पीड रेल पटरियों में अनुनाद का मॉडल बनाना शामिल है।
- इसके छह विशेष परीक्षण कक्षों में ढलान इंजीनियरिंग, भूकंपीय भू-तकनीक, गहरे समुद्र की इंजीनियरिंग और गहरे भूभाग के पर्यावरणीय अध्ययन जैसे क्षेत्रों पर शोध किया जा सकता है।
- निर्वात-आधारित शीतलन प्रणाली में विशेष शीतलक और ऐसे अनुप्रयोगों के लिए अब तक बना सबसे बड़ा फ्लैंज व्यास शामिल है। यह तेज गति से घूर्णन के दौरान पैदा होने वाली अत्यधिक गर्मी को नियंत्रित करता है।
- यह सुविधा दुनिया भर के विश्वविद्यालयों, अनुसंधान संस्थानों और उद्योगों के अंतरराष्ट्रीय शोधकर्ताओं के लिए खुली है। साझा मंच के रूप में इसका संचालन बड़े कण त्वरकों या दूरबीनों की तरह होता है।
- निर्माण पूरा हो चुका है और मशीन चालू है, लेकिन CHIEF1900 के वैज्ञानिक नतीजे अभी तक सहकर्मी-समीक्षित शोध पत्रों में प्रकाशित नहीं हुए हैं। इसकी पूरी क्षमता की पुष्टि के लिए भविष्य के प्रयोगों का इंतजार है।
