1974 में, स्टीफन हॉकिंग ने कहा कि ब्रह्मांड के सबसे गहरे गुरुत्वाकर्षण मधुमक्खी, ब्लैक होल, पिच-ब्लैक स्टार नहीं हैं, जो खगोलविदों ने कल्पना की थी, लेकिन उन्होंने अनायास प्रकाश उत्सर्जित किया – एक घटना जिसे अब हॉकिंग विकिरण कहा जाता है।
समस्या यह है कि किसी भी खगोल विज्ञानी ने कभी हॉकिंग के रहस्यमयी विकिरण का अवलोकन नहीं किया है, और क्योंकि यह बहुत मंद होने की भविष्यवाणी की है, वे कभी नहीं करेंगे। जिसके कारण आज वैज्ञानिक अपना खुद का निर्माण कर रहे हैं ब्लैक होल्स।
Technion-Israel-Institute of Technology के शोधकर्ताओं ने बस यही किया। उन्होंने कुछ हज़ार में से एक ब्लैक होल एनालॉग बनाया परमाणुओं। वे हॉकिंग के दो सबसे महत्वपूर्ण भविष्यवाणियों की पुष्टि करने की कोशिश कर रहे थे, कि हॉकिंग विकिरण कुछ भी नहीं से उत्पन्न होता है और यह समय के साथ तीव्रता में नहीं बदलता है, जिसका अर्थ है कि यह स्थिर है।
“एक ब्लैक होल को एक ब्लैक बॉडी की तरह विकीर्ण करना चाहिए, जो अनिवार्य रूप से एक गर्म वस्तु है जो एक स्थिरांक उत्सर्जित करता है अवरक्त विकिरण, “सह-लेखक जेफ स्टीनहॉयर, टेक्नियन-इज़राइल इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में भौतिकी के एसोसिएट प्रोफेसर का अध्ययन, एक बयान में कहा। “हॉकिंग ने सुझाव दिया कि ब्लैक होल नियमित सितारों की तरह होते हैं, जो एक निश्चित प्रकार के विकिरण को हर समय, लगातार विकिरण करते हैं। यही हम अपने अध्ययन में पुष्टि करना चाहते थे, और हमने किया।”
सम्बंधित: ब्रह्मांड में 12 सबसे अजीब वस्तुएं
घटना क्षितिज
गुरुत्वाकर्षण एक ब्लैक होल इतना शक्तिशाली होता है कि प्रकाश भी उसकी मुट्ठी से बच नहीं सकता है, एक बार फोटॉन, या प्रकाश कण, अपने बिंदु से परे पार कर जाता है, जिसे रिटर्न नहीं कहा जाता है घटना क्षितिज। इस सीमा से बचने के लिए, एक कण को भौतिकी के नियमों को तोड़ना होगा और प्रकाश की गति से तेज यात्रा करना होगा।
हॉकिंग ने दिखाया कि यद्यपि कुछ भी नहीं जो घटना क्षितिज को पार कर सकता है, ब्लैक होल अभी भी अनायास सीमा से प्रकाश उत्सर्जित कर सकते हैं, क्वांटम यांत्रिकी और “आभासी कण” नामक कुछ के लिए धन्यवाद।
जैसा कि हाइजेनबर्ग द्वारा समझाया गया है अनिश्चितता का सिद्धांत, यहां तक कि अंतरिक्ष का पूरा निर्वात ‘आभासी’ कणों की जोड़ी के साथ है जो अस्तित्व में और बाहर पॉप करते हैं। विपरीत ऊर्जा वाले ये क्षणभंगुर कण आमतौर पर एक दूसरे को लगभग तुरंत नष्ट कर देते हैं। लेकिन एक घटना क्षितिज पर अत्यधिक गुरुत्वाकर्षण खिंचाव के कारण, हॉकिंग ने फोटॉन के जोड़े को अलग करने का सुझाव दिया, जिसमें एक कण ब्लैक होल द्वारा अवशोषित हो जाता है और दूसरा अंतरिक्ष में भाग जाता है। अवशोषित फोटॉन में नकारात्मक ऊर्जा होती है और ब्लैक होल से द्रव्यमान के रूप में ऊर्जा को घटाता है, जबकि बचा हुआ फोटॉन हॉकिंग विकिरण बन जाता है। इससे अकेले, पर्याप्त समय (ब्रह्मांड की उम्र से अधिक) को देखते हुए, एक ब्लैक होल पूरी तरह से दूर हो सकता है।
“हॉकिंग का सिद्धांत क्रांतिकारी था क्योंकि उन्होंने क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत के भौतिकी को सामान्य रूप से जोड़ा था सापेक्षता, “आइंस्टीन का सिद्धांत जो बताता है कि युद्ध कितना महत्वपूर्ण है अंतरिक्ष समय, स्टाइनहावर ने लाइव साइंस को बताया। “यह अभी भी भौतिक उदाहरण में इन दो सिद्धांतों के संयोजन का अध्ययन करके लोगों को भौतिकी के नए कानूनों की तलाश में मदद कर रहा है। लोग इस क्वांटम विकिरण को सत्यापित करना चाहेंगे, लेकिन यह वास्तविक ब्लैक होल के साथ बहुत मुश्किल है क्योंकि हॉकिंग विकिरण तुलना में कमजोर है। अंतरिक्ष की पृष्ठभूमि विकिरण।
इस समस्या ने स्टीनहॉयर और उनके सहयोगियों को अपना खुद का ब्लैक होल बनाने के लिए प्रेरित किया – एक सुरक्षित और वास्तविक सौदे की तुलना में बहुत छोटा।
DIY ब्लैक होल
शोधकर्ताओं की प्रयोगशाला में विकसित ब्लैक होल लगभग 8,000 की बहती गैस से बना था रूबिडीयाम परमाणुओं को लगभग पूर्ण शून्य तक ठंडा किया गया और एक लेजर बीम द्वारा जगह में रखा गया। उन्होंने पदार्थ की एक रहस्यमय स्थिति बनाई, जिसे ए के रूप में जाना जाता है बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट (बीईसी), जो हजारों परमाणुओं को एक साथ कार्य करने की अनुमति देता है जैसे कि वे एकल थे परमाणु।
एक दूसरे लेजर बीम का उपयोग करते हुए, टीम ने एक चट्टान का निर्माण किया संभावित ऊर्जा, जिसके कारण गैस झरने की तरह बहती है, जिससे एक घटना क्षितिज बन जाता है, जहाँ गैस का एक आधा भाग तेजी से बहता है ध्वनि की गतिअन्य आधे धीमे। इस प्रयोग में, टीम फोटोन के जोड़े के बजाय, गैस में अनायास रूप से, ध्वनि के जोड़े या क्वांटम ध्वनि तरंगों की तलाश में थी।
धीमी आधी पर एक फोनन, चट्टान से दूर गैस के प्रवाह के खिलाफ यात्रा कर सकता है, जबकि तेज आधे पर फोनन सुपरसोनिक बहने वाली गैस की गति से फंस गया, स्टीनहॉयर ने समझाया। “यह एक ऐसे करंट के खिलाफ तैरने की कोशिश कर रहा है जो आप तैर सकते हैं। [That’s] एक ब्लैक होल की तरह, एक बार जब आप अंदर हो जाते हैं, तो क्षितिज तक पहुंचना असंभव है। “
एक बार जब उन्हें ये फोनन जोड़े मिले, तो शोधकर्ताओं को यह पुष्टि करनी पड़ी कि क्या वे सहसंबद्ध हैं और यदि हॉकिंग विकिरण समय के साथ स्थिर रहा (यदि यह स्थिर था)। यह प्रक्रिया मुश्किल थी क्योंकि हर बार जब उन्होंने अपने ब्लैक होल की तस्वीर ली, तो इस प्रक्रिया में पैदा हुई गर्मी से यह नष्ट हो गया। इसलिए टीम ने अपने प्रयोग को 97,000 बार दोहराया, ताकि सहसंबंधों को खोजने के लिए 124 दिनों से अधिक निरंतर माप लिया जा सके। अंत में, उनके धैर्य ने भुगतान किया।
“हमने दिखाया कि हॉकिंग विकिरण स्थिर था, जिसका अर्थ है कि यह समय के साथ नहीं बदला, जो कि हॉकिंग ने भविष्यवाणी की थी,” स्टाइनहायर ने कहा।
शोधकर्ताओं ने अपने निष्कर्षों को जर्नल में 4 जनवरी को विस्तृत किया प्रकृति भौतिकी।
मूल रूप से लाइव साइंस पर प्रकाशित।
