क्रिस्टोफर हिराटा: ब्रह्मांड के सटीक उपकरण

1996 में, तेरह वर्षीय एक लड़के ने अंतर्राष्ट्रीय भौतिकी ओलंपियाड (International Physics Olympiad) में भाग लिया - यह एक ऐसा आयोजन था जिसे ग्रह पर सबसे मजबूत प्री-यूनिवर्सिटी भौतिकविदों की पहचान करने के लिए डिज़ाइन किया गया था, जिनमें से अधिकांश सत्रह या अठारह वर्ष के थे - और उसने स्वर्ण पदक जीता। क्रिस्टोफर हिराटा (Christopher Hirata) ने तब वह काम किया जो अधिक कठिन था, वह काम जिसमें प्रतिभाशाली अक्सर विफल हो जाते हैं: वह एक कामकाजी वैज्ञानिक के रूप में बड़े हुए, जिनके ब्रह्मांड विज्ञान में योगदान को उनकी अपनी खूबियों के आधार पर उद्धृत किया जाता है, बिना इस बात के संदर्भ के कि वे कभी कितने युवा थे।

तेरह वर्ष

हिराटा का जन्म 30 नवंबर 1982 को हुआ था और वे जापानी-अमेरिकी हैं। उन्हें शुरुआत में भौतिकी में एक बाल प्रतिभाशाली के रूप में पहचाना गया था, और 1996 का ओलंपियाड स्वर्ण पदक इसका पक्का सबूत है। यह प्रतियोगिता कोई प्रश्नोत्तरी नहीं है; इसमें कई घंटों तक चलने वाली सैद्धांतिक समस्याएं और प्रायोगिक कार्य शामिल हैं जो यांत्रिकी, विद्युत चुंबकत्व, ऊष्मागतिकी और क्वांटम सिद्धांत की कमान मानते हैं। तेरह वर्षीय बच्चे का भाग लेना ही असामान्य है। तेरह वर्षीय बच्चे का स्वर्ण पदक जीतना एक अलग तरह का डेटा पॉइंट है।

अठारह पर कैलटेक, तेईस पर प्रिंसटन

उन्होंने 2001 में, अठारह वर्ष की आयु में, 4.2 के ग्रेड पॉइंट औसत के साथ कैलटेक (Caltech) से भौतिकी में स्नातक की डिग्री प्राप्त की।

फिर वे खगोल भौतिकी में पीएचडी के लिए प्रिंसटन (Princeton University) गए, जिसे 2005 में उरोश सेलजैक (Uroš Seljak) के मार्गदर्शन में दुर्बल गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग सिद्धांत और डेटा विश्लेषण शीर्षक वाले शोध प्रबंध के साथ पूरा किया। वे तेईस वर्ष के थे। यह विषय उनके काम के अगले बीस वर्षों को परिभाषित करेगा।

दुर्बल लेंसिंग (Weak lensing) अवलोकन विज्ञान में सबसे नाजुक मापों में से एक है। द्रव्यमान प्रकाश को मोड़ता है, इसलिए दूर की आकाशगंगाओं की छवियां प्रकाश के यहां आने के रास्ते में गुजरने वाली हर चीज से थोड़ी विकृत हो जाती हैं - जिसमें डार्क मैटर भी शामिल है, जो खुद को किसी अन्य तरीके से घोषित नहीं करता है। विकृतियां बहुत कम होती हैं, जो वायुमंडलीय धुंध, टेलीस्कोप की खामियों और इस तथ्य के नीचे दबी होती हैं कि आकाशगंगाएं शुरू से ही गोल नहीं होती हैं। ब्रह्मांडीय संकेत निकालना फोटो लेने की तुलना में धुंध से फिंगरप्रिंट को फिर से बनाने जैसा है, और इसके लिए ठीक उसी हाइब्रिड की आवश्यकता होती है जिसके लिए हिराटा जाने जाते हैं: सिद्धांत, सांख्यिकी और एक ही सिर में उपकरण-स्तरीय डेटा विश्लेषण।

सटीक ब्रह्मांड विज्ञान का क्या अर्थ है

हिराटा को सटीक ब्रह्मांड विज्ञान का एक अग्रणी प्रतिपादक बताया गया है, और यह वाक्यांश शाब्दिक रूप से लेने योग्य है। अपने इतिहास के अधिकांश समय में, ब्रह्मांड विज्ञान परिमाण के क्रम के तर्कों का विज्ञान था। पिछले तीन दशकों में यह दशमलव स्थानों का विज्ञान बन गया है, जिसमें ब्रह्मांड की संरचना और विस्तार का इतिहास कुछ प्रतिशत तक पिन किया गया है - और दिलचस्प प्रश्न विसंगतियों में रहते हैं।

उनका शोध उस परियोजना की मशीनरी तक फैला है: ब्रह्मांडीय सूक्ष्म तरंग पृष्ठभूमि (cosmic microwave background), डार्क एनर्जी और ब्रह्मांड का त्वरण, आकाशगंगा समूह, बड़े पैमाने पर संरचना का विकास, पुनर्संयोजन का युग जब पहले सितारों ने प्रारंभिक ब्रह्मांड की तटस्थ धुंध को रोशन किया, और पूरे स्थान पर गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग के अनुप्रयोग। एक आवर्ती धागा यह प्रश्न है कि क्या ब्रह्मांडीय त्वरण वास्तव में एक डार्क एनर्जी घटक को इंगित करता है, या क्या सामान्य सापेक्षता को स्वयं सबसे बड़े पैमाने पर संशोधन की आवश्यकता है - यह क्षेत्र में सबसे गहरा खुला प्रश्न है, और इसका उत्तर केवल उन मापों द्वारा दिया जा सकता है जो दोनों के बीच अंतर करने के लिए पर्याप्त सटीक हों।

वह प्रभाव जिसे किसी ने नहीं देखा था

2010 में, दिमित्री त्सेलियाखोविच (Dmitriy Tseliakhovich) के साथ काम करते हुए, हिराटा ने पहले से अज्ञात ब्रह्मांडीय गड़बड़ी प्रभाव की पहचान की: पुनर्संयोजन के युग के आसपास बैयोनिक पदार्थ की गति में एक बदलाव, जिसने बदले में शुरुआती संरचना के निर्माण को प्रभावित किया।

विवरण से महत्व स्पष्ट नहीं है, इसलिए इसे स्पष्ट रूप से बताना सार्थक है। पुनर्संयोजन - जब ब्रह्मांड प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों के लिए तटस्थ परमाणु बनाने के लिए पर्याप्त ठंडा हो गया - ब्रह्मांड विज्ञान में सबसे गहन रूप से मॉडल किया गया क्षण है, वह घटना जिसने सूक्ष्म तरंग पृष्ठभूमि का निर्माण किया और प्रारंभिक ब्रह्मांड के बारे में लगभग हर गणना की नींव रखी। इसका विश्लेषण दशकों से क्षेत्र के कई सर्वश्रेष्ठ लोगों द्वारा किया गया है। हिराटा और त्सेलियाखोविच ने इसमें एक वास्तविक प्रभाव पाया जिसे बाकी सभी ने छोड़ दिया था, और यह इस बात के लिए महत्वपूर्ण था कि पहली संरचनाएं कैसे बढ़ीं। पूरी तरह से सर्वेक्षण किए गए क्षेत्र में कुछ नया खोजना एक विशिष्ट प्रकार की उपलब्धि है: इसका मतलब एक ऐसी धारणा को देखना है जिसे अन्य लोगों ने यह नोटिस करना बंद कर दिया था कि वे बना रहे थे।

पद और रोमन टेलीस्कोप

वे 2005 से 2007 तक इंस्टीट्यूट फॉर एडवांस्ड स्टडी में विजिटिंग स्कॉलर थे, 2006 में सहायक प्रोफेसर के रूप में कैलटेक में शामिल हुए और 2012 तक पूर्ण प्रोफेसर बन गए, और 2013 में ओहियो स्टेट यूनिवर्सिटी (Ohio State University) के सेंटर फॉर कॉस्मोलॉजी एंड एस्ट्रोपार्टिकल फिजिक्स (CCAPP) में चले गए, जहां वे अभी भी हैं। वे नासा के नैन्सी ग्रेस रोमन स्पेस टेलीस्कोप (Nancy Grace Roman Space Telescope) के लिए विज्ञान टीम में काम करते हैं, जो एक विस्तृत-क्षेत्र वेधशाला है जिसे ठीक उसी प्रकार के सर्वेक्षण ब्रह्मांड विज्ञान के लिए डिज़ाइन किया गया है जिसमें वे विशेषज्ञ हैं।

सम्मान उनके काम का अनुसरण करते हैं। उन्होंने 2012 में वैज्ञानिकों और इंजीनियरों के लिए राष्ट्रपति का प्रारंभिक कैरियर पुरस्कार प्राप्त किया, 2013 में उन्हें सिमन्स फाउंडेशन इन्वेस्टिगेटर नामित किया गया, 2014 में हेलेन बी. वार्नर पुरस्कार जीता, और 2018 में मौलिक भौतिकी में ब्रेकथ्रू पुरस्कार के हिस्से के रूप में भौतिकी में न्यू होराइजन्स पुरस्कार लिया, "ब्रह्मांड में पहली आकाशगंगाओं के निर्माण को समझने के लिए मौलिक योगदान और सटीक ब्रह्मांड विज्ञान के सबसे शक्तिशाली उपकरणों को तेज करने और लागू करने के लिए।"

क्रिस्टोफर को प्रतिभाशाली क्यों कहा जाता है

हिराटा उन लोगों की छोटी श्रेणी में आते हैं जिनके लिए यह शब्द बुद्धि के आधार पर लागू होता है और फिर करियर की परीक्षा में जीवित रहता है। प्रतिभाशाली क्रेडेंशियल्स स्पष्ट हैं: तेरह पर ओलंपियाड स्वर्ण, 4.2 जीपीए के साथ कैलटेक भौतिकी डिग्री, तेईस पर प्रिंसटन डॉक्टरेट। इस तरह की शीघ्रता वास्तविक है लेकिन इतनी सामान्य है कि एक भविष्यवक्ता के रूप में अविश्वसनीय है; अधिकांश असाधारण किशोर साधारण वयस्क बन जाते हैं, और दिलचस्प सवाल हमेशा यह होता है कि उसके बाद क्या हुआ।

उसके बाद जो हुआ वह वास्तविक मामला है। शामिल विशिष्ट संज्ञानात्मक गुणवत्ता असामान्य सीमा है: हिराटा एक ही समय में एक सिद्धांतकार, एक सांख्यिकीविद् और एक डेटा विश्लेषक के रूप में कार्य करते हैं, एक ऐसे क्षेत्र में जहां वे आमतौर पर तीन अलग-अलग लोग होते हैं। सटीक ब्रह्मांड विज्ञान विचारों से नहीं बल्कि पूरी श्रृंखला - भौतिक मॉडल, उपकरण सिस्टम, सांख्यिकीय अनुमानक, सर्वेक्षण डिजाइन - को एक बार में दिमाग में रखने और यह खोजने की क्षमता से बाधित है कि यह कहां लीक होता है। त्सेलियाखोविच के साथ 2010 का परिणाम कार्रवाई में संकाय है: अनुशासन में सबसे अधिक अध्ययन किए गए युग के अंदर स्थित एक वास्तव में नया प्रभाव।

ईमानदार काउंटर-केस: पुरस्कार उद्धरण उन्हें एक क्षेत्र की स्थापना करने के बजाय उपकरणों को तेज और लागू करने के रूप में वर्णित करते हैं, और यह सटीक है। उन्होंने एक प्रतिमान को नहीं पलटा है या अपने नाम के साथ ऐसा परिणाम नहीं दिया है जिस तरह से बोरचर्स (Borcherds) या पेनरोस (Penrose) ने किया है। उनका काम सहयोगी है, उसी तरह से वृद्धिशील है जिस तरह से सभी आधुनिक अवलोकन ब्रह्मांड विज्ञान वृद्धिशील हैं, और इसका मूल्य रोमन टेलीस्कोप जैसे बड़े टीम उद्यमों के माध्यम से महसूस किया जाता है न कि अकेले सफलताओं के माध्यम से। सार्वजनिक रिकॉर्ड में उद्धृत कोई भी उन्हें प्रतिभाशाली नहीं कहता है; जो वे उन्हें कहते हैं वह सटीक ब्रह्मांड विज्ञान का एक अग्रणी प्रतिपादक है। यह एक छोटा शब्द है और, उनके मामले में, एक अधिक उपयोगी शब्द है।

विरासत

हिराटा का करियर उस प्रश्न का उत्तर है जो लोग प्रतिभाशाली बच्चों के बारे में पूछते हैं और शायद ही कभी हल होता देखते हैं। ओलंपियाड पदक के साथ तेरह वर्षीय लड़का 2012 तक कैलटेक में पूर्ण प्रोफेसर बन गया, 2018 में ब्रेकथ्रू पुरस्कार विजेता बन गया, और उस टीम का सदस्य बन गया जो उस उपकरण का निर्माण कर रही है जो यह तय कर सकती है कि डार्क एनर्जी मौजूद है या नहीं। रोमन टेलीस्कोप अंततः त्वरित ब्रह्मांड के बारे में जो कुछ भी पाता है, वह आंशिक रूप से उन तरीकों का उपयोग करके निकाला गया होगा जिन्हें उन्होंने विकसित करने में मदद की।