प्रयोगशाला ब्लैक होल से पता चलता है कि स्टीफन हॉकिंग सही थे, जाहिर है

लैब में एक ब्लैक होल

फोटो: जेफ स्टीनहॉयर

भौतिकविदों ने स्टीफन हॉकिंग के ब्लैक होल का उपयोग कर उनके ब्लैक लैब में निर्मित एक ब्लैक होल के सिद्धांत का अनुमान लगाया है।

यह ब्लैक होल अंतरिक्ष में ब्लैक होल की तरह नहीं है, जहां गुरुत्वाकर्षण स्पेसटाइम का क्षेत्र बनाता है, ताकि यह पता चले कि प्रकाश बच नहीं सकता है। इसके बजाय, शोधकर्ताओं ने बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट नामक एक अजीब क्वांटम सामग्री का उपयोग करके एक ब्लैक होल एनालॉग का निर्माण किया, जिसमें प्रकाश के बजाय ध्वनि के लिए कोई वापसी की बात नहीं है। फिर भी, यह एक महत्वपूर्ण सत्यापन हॉकिंग का काम है।

तकनीकी-इज़राइल इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के भौतिक विज्ञानी लेखक जेफ स्टीनहॉयर ने कहा, "मुझे वास्तविक ब्लैक होल और वास्तविक गुरुत्वाकर्षण के बारे में जो कुछ भी सीखने में दिलचस्पी है, वह गिज़मोडो ने बताया।

स्टीफन हॉकिंग के ऐतिहासिक सिद्धांत को हॉकिंग विकिरण कहा जाता है। जब ब्लैक होल में ताप को नियंत्रित करने वाले भौतिक नियमों को लागू करने की कोशिश की गई, तो उन्होंने महसूस किया कि ब्लैक होल को अपनी सतहों से विकिरण का उत्सर्जन करना चाहिए। तंत्र गुरुत्वाकर्षण के साथ क्वांटम यांत्रिकी (सबसे छोटी चीजों का विज्ञान) का संयोजन करता है (सबसे भारी चीजों के बीच बातचीत का विज्ञान)। लेकिन खगोलविदों ने सिद्धांत को साबित करने या खंडन करने के लिए एक ब्लैक होल के करीब पर्याप्त रूप से सहकर्मी को सक्षम नहीं किया है। कुछ वैज्ञानिकों ने इसके बजाय प्रयोगशाला में एनालॉग्स की ओर रुख किया है।

वैज्ञानिकों ने एक केंद्रित लेजर बीम में 8,000 रुबिडियम परमाणुओं को फंसाकर एक लम्बी बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट बनाया। बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट अल्ट्रा-ठंडे परमाणुओं की प्रणाली हैं जहां बड़ी मात्रा में अजीब भौतिक घटनाएं अधिक दिखाई देती हैं। उनका उपयोग अक्सर इन जैसे एनालॉग-प्रकार के प्रयोगों के लिए किया जाता है।

एक दूसरा लेजर बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट के एक तरफ संभावित ऊर्जा को बढ़ाता है, जिससे यह उस तरफ सघन हो जाता है। एक तेज संक्रमण सघन क्षेत्र (ब्लैक होल के बाहर माना जाता है) और कम घने क्षेत्र (ब्लैक होल के अंदर) को अलग करता है। यह संक्रमण संघनन के माध्यम से एक स्थिर गति से चलता है, लेकिन प्रयोगकर्ताओं के दृष्टिकोण से, यह स्थिर प्रतीत होता है; इसके बजाय, ऐसा लगता है जैसे सभी रुबिडियम परमाणु चल रहे हैं। सघन क्षेत्र में ब्लैक होल के बाहर, ध्वनि की गति इस प्रवाह की गति से तेज होती है, इसलिए ध्वनि तरंगें किसी भी दिशा में जा सकती हैं। लेकिन कम घने क्षेत्र में- ब्लैक होल के अंदर- ध्वनि की गति धीमी होती है, इसलिए ध्वनि तरंगें केवल तीव्र संक्रमण से दूर और आगे ब्लैक होल में जाती हैं, जैसा कि नेचर में प्रकाशित पेपर में वर्णित है ।

यह प्रयोग ब्लैक होल की सबसे महत्वपूर्ण विशेषताओं में से एक की नकल करता है — ब्लैक होल के बाहर, प्रकाश या तो ब्लैक होल से दूर जा सकता है या फिर। लेकिन एक बार ब्लैक होल के अंदर, यह बच नहीं सकता है। प्रयोगशाला एनालॉग ध्वनि के साथ प्रकाश की जगह लेती है, और शोधकर्ता अपने ब्लैक होल के "ईवेंट क्षितिज" के बाहर और अंदर दोनों तरफ ध्वनि तरंगों को माप सकते हैं। हॉकिंग विकिरण का संकेत इन दो प्रकार की तरंगों के बीच संबंध है।

स्टाइनहायर की टीम ने पहले 2016 में इस प्रणाली में हॉकिंग विकिरण का अवलोकन किया । लेकिन इस बार, उन्होंने बेहतर संकेत प्राप्त करने के लिए सिस्टम में कम से कम 21 सुधार किए। यह प्रणाली के विकिरण के बारे में महत्वपूर्ण जानकारी को बाहर निकालने के लिए पर्याप्त था, अर्थात् इसमें एक थर्मल स्पेक्ट्रम होता है जो केवल सिस्टम के अनुरूप गुरुत्वाकर्षण द्वारा निर्धारित होता है, ध्वनि की गति और इसके प्रवाह के बीच एक संबंध। इसका मतलब यह है कि यह तरंग दैर्ध्य के बजाय निरंतर तरंग दैर्ध्य का उत्सर्जन करता है। ये अवलोकन, और तापमान, हॉकिंग के सिद्धांतों में बिल्कुल भविष्यवाणी किए गए थे।

"जिस तरह से मैंने इसे देखा, हमने जो देखा वह यह था कि हॉकिंग की गणना सही थी," स्टाइनहायर ने कहा। सही रूप से, उनका मतलब है कि वे एक वास्तविक प्रभाव हैं जो इस प्रकार की प्रणालियों में होता है। वे अंतरिक्ष में वास्तविक ब्लैक होल में होते हैं या नहीं, हम अभी तक नहीं जानते हैं। लेकिन वे दिखाते हैं कि अगर हॉकिंग सही थे, तो ब्लैक होल में गिरने वाली कोई भी जानकारी खो जाती है, जो एक महत्वपूर्ण ब्लैक होल का विरोधाभास है।

यूनाइटेड किंगडम के नॉटिंघम विश्वविद्यालय में गणितज्ञ सिल्के वेनफर्टनर ने एक प्रकृति टिप्पणी में लिखा है  कि शोध "आशाजनक" था और शोधकर्ताओं ने विकिरण के तापमान को निकालने के लिए जिस योजना का उपयोग किया था वह "चतुर" था। शायद, उसने लिखा था, सेटअप। ब्लैक होल की घटना क्षितिज के पास होने वाली अन्य रोचक क्वांटम घटना को मापने में उपयोगी होगा।

यह शोध अभी तक भौतिक घटनाओं का उपयोग करने के लिए एनालॉग्स का उपयोग करने वाले वैज्ञानिकों का एक और उदाहरण है जो अन्यथा निरीक्षण करना असंभव हो सकता है। यह उन सिद्धांतों के एक महत्वपूर्ण सत्यापन के रूप में काम कर सकता है जो दुर्गम चीजों की हमारी समझ को चलाते हैं।

अगली बार, शोधकर्ताओं को उम्मीद है कि यह हॉकिंग विकिरण समय के साथ कैसे बदलता है, यह निर्धारित करने के लिए बार-बार प्रयोग को फिर से करना होगा। और कौन जानता है, शायद एक दिन हम वास्तव में वास्तविक ब्लैक होल में इन गुणों को माप पाएंगे।