भौतिकविदों ने एक स्थिर उपकरण का निर्माण करके एक प्रयोगशाला के अंदर ब्लैक होल के कुछ चरम भौतिकी को सफलतापूर्वक फिर से बनाया है जो असंभव घूर्णी गति के प्रभावों की नकल कर सकता है।यह उपलब्धि आधी सदी से भी पहले सर रोजर पेनरोज़ द्वारा सुझाए गए एक सैद्धांतिक विचार की पुष्टि करती है, जिन्होंने प्रस्तावित किया था कि तेजी से घूमते ब्लैक होल से ऊर्जा ली जा सकती है। चलती भागों का उपयोग करने के बजाय, CUNY ग्रेजुएट सेंटर (CUNY ASRC) के उन्नत विज्ञान अनुसंधान केंद्र के शोधकर्ताओं ने नियंत्रित प्रयोगशाला सेटिंग में इस ब्रह्मांडीय ऊर्जा प्रक्रिया को फिर से बनाने के लिए कृत्रिम रोटेशन का उपयोग किया।नेचर जर्नल में प्रकाशित यह खोज लंबे समय से चले आ रहे विचार को विज्ञान कथा से व्यावहारिक भौतिकी में ले जाती है। प्रयोगशाला मॉडल यांत्रिक मशीनों की भौतिक सीमाओं से बचता है और वायरलेस संचार, उन्नत प्रकाशिकी और क्वांटम कंप्यूटिंग में नई तकनीक बनाने में मदद कर सकता है।
सामग्रियों की गति सीमा को तोड़ना
1969 में, पेनरोज़ ने सुझाव दिया कि यदि कोई कण ब्लैक होल के एर्गोस्फीयर में प्रवेश करता है, एक अजीब क्षेत्र जहां ब्लैक होल का घूर्णन अंतरिक्ष और समय को अपने साथ खींचता है, तो कण दो भागों में विभाजित हो सकता है। एक हिस्सा उस बिंदु से आगे गिर जाएगा जहां से वापस लौटना संभव नहीं होगा, जबकि दूसरा हिस्सा मूल कण की तुलना में अधिक ऊर्जा के साथ बच सकता है।भौतिक विज्ञानी याकोव ज़ेल्डोविच ने बाद में इस विचार का विस्तार करते हुए दिखाया कि प्रकाश और रेडियो तरंगें भी ऊर्जा प्राप्त कर सकती हैं और अत्यधिक तेज़ गति से घूम रही किसी वस्तु से टकराकर मजबूत हो सकती हैं।दशकों तक, वैज्ञानिक वास्तविक गति का उपयोग करके प्रयोगशाला में इस विचार का परीक्षण नहीं कर सके क्योंकि ब्लैक होल जैसे घूर्णन की प्रतिलिपि बनाने के लिए आवश्यक अत्यधिक बलों के तहत ठोस सामग्री अलग हो जाएगी। इस समस्या को दूर करने के लिए, CUNY ASRC टीम ने विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए मेटामटेरियल्स से बनी एक पूरी तरह से स्थिर रेडियो फ्रीक्वेंसी रिंग बनाई।डिवाइस को भौतिक रूप से घुमाने के बजाय, शोधकर्ताओं ने रिंग के चारों ओर रखे गए इलेक्ट्रॉनिक घटकों के विद्युत गुणों में सावधानीपूर्वक समयबद्ध परिवर्तनों का उपयोग किया। इस नियंत्रित समय ने एक गतिमान तरंग पैटर्न तैयार किया जिसने प्रकाश की गति से भी तेज गति से घूमने वाली वस्तु की भौतिकी की नकल की।CUNY ग्रेजुएट सेंटर में भौतिकी के प्रतिष्ठित प्रोफेसर और आइंस्टीन प्रोफेसर और CUNY ASRC के फोटोनिक्स इनिशिएटिव के संस्थापक निदेशक, प्रमुख अन्वेषक एंड्रिया अली ने कहा, “हमारा दृष्टिकोण तरंग-पदार्थ इंटरैक्शन की एक नई विधि की सुविधा देता है जिसमें चयनित घूर्णी गुणों वाली तरंगें सिंथेटिक समय-इंजीनियर्ड रोटेशन से ऊर्जा निकालती हैं, जिससे ब्रॉडबैंड चयनात्मक प्रवर्धन का निर्माण होता है।”
CUNY भौतिकविदों ने एक ऐतिहासिक प्रयोगशाला प्रयोग में ब्लैक होल ऊर्जा निष्कर्षण को फिर से बनाया
कृत्रिम गति के माध्यम से ऊर्जा का निर्माण
प्रयोग का मुख्य भाग इस बात पर निर्भर था कि इस कृत्रिम वातावरण के अंदर विद्युत चुम्बकीय तरंगें किस प्रकार प्रतिक्रिया करती हैं। जब कुछ घूर्णी विशेषताओं वाली रेडियो तरंगें स्थिर रिंग में प्रवेश करती हैं, तो वे शोधकर्ताओं द्वारा बनाए गए बदलते पैटर्न के साथ बातचीत करती हैं। सिस्टम की कृत्रिम गति से तरंगों को ऊर्जा प्राप्त हुई और वे मजबूत हो गईं।CUNY ASRC फोटोनिक्स इनिशिएटिव के पूर्व पीएचडी छात्र, सह-मुख्य लेखक हैडी मौसा ने कहा, “उपयुक्त घूर्णी विशेषताओं वाली तरंगों ने सिस्टम से ऊर्जा निकाली और पेनरोज़-ज़ेल्डोविच प्रक्रिया की आवश्यक भौतिकी को पुन: पेश करते हुए प्रवर्धित हो गई।” “हमारा दृष्टिकोण इंजीनियर्ड मेटामटेरियल्स पर निर्भर करता है जो तरंगों के प्रसार को नियंत्रित करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।”वास्तविक भौतिक घूर्णन की आवश्यकता को दूर करके, यह प्रयोग वैज्ञानिकों को प्राकृतिक नियमों का अध्ययन करने का एक सुरक्षित तरीका प्रदान करता है जो आमतौर पर ब्लैक होल के किनारों के पास होते हैं।CUNY ASRC के फोटोनिक्स इनिशिएटिव के पोस्ट-डॉक्टरल शोधकर्ता, मुख्य लेखक हदीसे नासारी ने कहा, “यह सफल प्रयोग सिद्धांत से अभ्यास तक चरम घूर्णी गतिशीलता के बारे में विचारों को आगे बढ़ाता है और खगोल भौतिकी, तरंग भौतिकी और क्वांटम विज्ञान के चौराहे पर घटनाओं की एक विस्तृत श्रृंखला की खोज के लिए एक बहुमुखी प्रयोगात्मक मंच बनाता है।” “इस कार्य में मौलिक विज्ञान और संचार, प्रकाशिकी और फोटोनिक्स में प्रगति के निहितार्थ हैं।“
ब्लैक होल भौतिकी का वास्तविक दुनिया में उपयोग
हालाँकि यह प्रयोग खगोल भौतिकीविदों को चरम अंतरिक्ष स्थितियों को समझने में मदद करता है, लेकिन इसके पीछे की तकनीक का पृथ्वी पर व्यावहारिक उपयोग भी हो सकता है। गतिहीन कृत्रिम घुमाव का उपयोग करके विशिष्ट तरंगों को बढ़ाने की क्षमता इंजीनियरों को भविष्य के वायरलेस संचार प्रणालियों और रडार प्रौद्योगिकी के लिए अधिक कुशल हिस्से बनाने में मदद कर सकती है।शोध दल की योजना प्रौद्योगिकी को छोटा बनाने और यह परीक्षण करने की है कि यह प्रकाश-आधारित फोटोनिक उपकरणों और क्वांटम सिस्टम के साथ कैसे काम करती है। सफल होने पर, यह विधि इंजीनियरों को यह नियंत्रित करने की अनुमति दे सकती है कि कंप्यूटर चिप्स के माध्यम से प्रकाश कैसे चलता है, संभावित रूप से तेज़ डेटा प्रोसेसिंग सिस्टम बना सकता है।इस परियोजना को अमेरिकी रक्षा विभाग (डीओजे), यूएस नेशनल साइंस फाउंडेशन और सिमंस फाउंडेशन से समर्थन और धन प्राप्त हुआ। वाणिज्यिक संचार उपकरणों में प्रौद्योगिकी का उपयोग करने से पहले मेटामटेरियल रिंगों में और अधिक सुधार की आवश्यकता होगी।
