वैज्ञानिकों ने ब्लैक होल में स्वतंत्र रूप से गिरने वाले परमाणुओं के कारण निकलने वाले विकिरण पर नए क्वांटम प्रभावों का पता लगाया है। ब्लैक होल में गिरने वाले परमाणुओं की यह जांच क्वांटम यांत्रिकी के एकीकरण की दिशा में वैज्ञानिकों के प्रयासों पर नया प्रकाश डाल सकती है, जो पदार्थ के सबसे छोटे पैमाने पर काम करती है और आइंस्टीन द्वारा प्रतिपादित अपेक्षाकृत सामान्य सिद्धांत जो सबसे बड़े ब्रह्माण्ड संबंधी पैमानों पर लागू होता है।

पिछली शताब्दी के दो सबसे सफल वैज्ञानिक सिद्धांत सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत और क्वांटम सिद्धांत हैं। क्वांटम सिद्धांत मौलिक कणों के सूक्ष्म व्यवहार को बताता है, जबकि सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत किसी विशाल वस्तु के चारों ओर वस्तुओं या कणों की गति का सही वर्णन करता है जो उच्च स्तर पर गुरुत्वाकर्षण के सिद्धांत का सटीक गणितीय विवरण है।

सामान्य सापेक्षता सिद्धांत का एक मूलभूत निर्माण खंड आइंस्टीन का अवलोकन है जिसमें कहा गया है कि यदि गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की उपस्थिति में एक छोटे से क्षेत्र में एक प्रयोग किया जाता है, तो गुरुत्वाकर्षण की अनुपस्थिति में किए गए उसी प्रयोग की तुलना में प्रकृति के नियम समान रहते हैं। इसे समतुल्यता का सिद्धांत कहा जाता है जो पूर्णतः शास्त्रीय है। वैज्ञानिक क्वांटम यांत्रिक परिदृश्य में समतुल्यता के सिद्धांत की वैधता का प्रयोगात्मक रूप से निरीक्षण करने का प्रयास कर रहे हैं।

सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत का एक मूलभूत परिणाम ब्लैक होल का अस्तित्व है। इस खगोलभौतिकीय वस्तु की विशेषता कुछ ऐसी है जिसे घटना क्षितिज के रूप में जाना जाता है। यह एक निश्चित त्रिज्या का एक काल्पनिक गोला है जिसमें एक बार वस्तु गिरने के बाद वो उसमें से निकल नहीं सकती। ब्लैक होल पर क्वांटम यांत्रिकी के प्रभावों को ध्यान में रखते हुए, स्टीफन हॉकिंग ने भविष्यवाणी की थी कि वे विकिरण भी उत्सर्जित कर सकते हैं - जिसे हॉकिंग विकिरण कहा जाता है। हॉकिंग विकिरण का पता लगाना आज तक संभव नहीं हो सका है, क्योंकि ब्लैक होल से निकलने वाला ठंडा विकिरण ब्रह्मांड के 2.7 डिग्री केल्विन कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड विकिरण में समा जाता है।

एस.एन. बोस राष्ट्रीय मौलिक विज्ञान केंद्र के वैज्ञानिकों की एक टीम (डॉ. सुनंदन गंगोपाध्याय, श्री सोहम सेन, और डॉ. ऋतुपर्णा मंडल) ने, एस.एन. बोस राष्ट्रीय मौलिक विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग का एक स्वायत्त संस्थान है, ब्लैक होल में गिरने वाले परमाणुओं के विकिरण की जांच की है, जिसमें क्वांटम सुधार शामिल है। उनकी गणितीय गणनाओं ने पहले के परिणामों को दोहराते हुए बताया है कि यह विकिरण हॉकिंग विकिरण (ब्लैक होल द्वारा उत्सर्जित) के समान है और इसमें विशिष्ट विशेषताएं हैं जो समतुल्यता के आइंस्टीन सिद्धांत को अंतर्दृष्टि प्रदान करती हैं।

चित्र सौजन्य https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1807703115

 

परमाणु और उसके आसपास के क्षेत्र के बीच सापेक्ष त्वरण के कारण उत्पन्न होने वाला विकिरण, हॉकिंग की भविष्यवाणी के मुताबिक ब्लैक होल से उत्सर्जित विकिरण के विपरीत दो-स्तरीय परमाणुओं से उत्पन्न होता है। परमाणुओं से उत्सर्जित इस विकिरण के लिए एन्ट्रॉपी नामक विकार की मात्रा की गणना की गई थी और इसे "क्षितिज उज्ज्वल त्वरण विकिरण एन्ट्रॉपी" (एचबीएआर एन्ट्रॉपी) नाम दिया गया।

इसी तरह का काम पहले भी किया जा चुका है। यह शोध इस निष्कर्ष के कारण सामने आया है कि एचबीएआर एन्ट्रापी ने लॉगरिदमिक लीडिंग ऑर्डर क्षेत्र सुधारों और क्षेत्र सबलीडिंग सुधारों के व्युत्क्रम क्रम के साथ-साथ क्षेत्र कानून का पालन किया है।

दो-स्तरीय परमाणुओं के त्वरण विकिरण की घटना की जांच करने वाली टीम का नेतृत्व करने वाले डॉ. सुनंदन गंगोपाध्याय ने कहा, “हमने क्वांटम-सही ब्लैक होल मीट्रिक के लिए गणना की और एचबीएआर एन्ट्रापी प्राप्त की, तथा देखा कि तुल्यता सिद्धांत एक सामान्य परिस्थिति में भी लागू होता है। एचबीएआर एन्ट्रॉपी ने लॉगरिदमिक अग्रणी आदेश क्षेत्र सुधारों और क्षेत्र उप-अग्रणी सुधारों के व्युत्क्रम क्रम के साथ क्षेत्र कानून का पालन किया।

सन्दर्भ:

1. एस. डब्ल्यू. हॉकिंग, नेचर 248 (1974) 30-31।

2. एम. ओ. स्कली एट. अल., प्रोक. नेट. अकाद. विज्ञान 115 (2018) 8131-8136।

3. एस. सेन, आर. मंडल और एस. गंगोपाध्याय, भौतिक विज्ञानी। रेव. डी 105 (2022) 085007।

4. एस. सेन, आर. मंडल और एस. गंगोपाध्याय, भौतिक विज्ञानी। रेव. डी 106 (2022) 025004।

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