'हॉकिंग रेडिएशन' ब्लैक होल को मिटा सकता है ऐसा होते हुए देखने से नई भौतिकी का पता चल सकता है।
प्राइमर्डियल ब्लैक होल (पीबीएच), जिनके बारे में माना जाता है कि वे बिग बैंग के ठीक बाद बने थे, पूरे ब्रह्मांड में गर्म हो रहे हैं और विस्फोट कर रहे हैं।
भौतिकविदों ने एक नए अध्ययन में सुझाव दिया है कि हॉकिंग विकिरण द्वारा संचालित ये ब्लैक होल विस्फोट – एक क्वांटम प्रक्रिया जहां ब्लैक होल अपने तीव्र गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रों के कारण निर्वात से कण उत्पन्न करते हैं – आगामी दूरबीनों द्वारा पता लगाया जा सकता है। और, एक बार देखे जाने पर, ये विदेशी विस्फोट यह बता सकते हैं कि क्या हमारे ब्रह्मांड में पहले से अनदेखे कण हैं।
समय की शुरुआत से ब्लैक होल
इससे कई गुना बड़े द्रव्यमान वाले ब्लैक होल के अस्तित्व के पहले से ही बहुत सारे सबूत मौजूद हैं सूरज सूर्य के द्रव्यमान का अरबों गुना। इन ब्लैक होल का सीधे तौर पर विलय के दौरान निकलने वाली गुरुत्वाकर्षण तरंगों के माध्यम से पता लगाया गया है जो उन्हें बढ़ने में मदद करती हैं। कुछ ब्लैक होल, जैसे आकाशगंगा का धनु A*यहां तक कि इवेंट होरिजन टेलीस्कोप द्वारा सीधे “छाया” के रूप में चित्रित किया गया है।
पीबीएच, जिसे पहली बार 1967 में याकोव ज़ेल्डोविच और इगोर नोविकोव द्वारा प्रस्तावित किया गया था, माना जाता है कि इसका गठन एक सेकंड के पहले अंश के भीतर हुआ था महा विस्फोट और, के अनुसार, उप-परमाणु कणों जितना छोटा हो सकता है नासा. अपने बड़े समकक्षों के विपरीत, जो विशाल सितारों और आकाशगंगाओं के पतन से बनते हैं, पीबीएच प्रारंभिक ब्रह्मांड में कणों के बेहद गर्म “आदिम सूप” में अल्ट्राडेंस क्षेत्रों के पतन से उभरे होंगे।
यदि वे मौजूद हैं, तो ये कॉम्पैक्ट वस्तुएं इसके लिए एक प्राकृतिक स्पष्टीकरण प्रदान कर सकती हैं गहरे द्रव्यवह अदृश्य इकाई जो ब्रह्मांड में लगभग 85% पदार्थ बनाती है। हालाँकि, पीबीएच मायावी बने हुए हैं। उनका सैद्धांतिक अस्तित्व ब्रह्माण्ड संबंधी मॉडलों के संयोजन द्वारा समर्थित है, लेकिन उन्हें अभी तक प्रत्यक्ष रूप से देखा नहीं जा सका है।
हॉकिंग विकिरण प्रभाव
पीबीएच के सबसे दिलचस्प पहलुओं में से एक हॉकिंग विकिरण से उनका संबंध है। के अनुसार क्वांटम सिद्धांतब्लैक होल पूरी तरह से “काले” नहीं हैं; वे विकिरण उत्सर्जित कर सकते हैं और स्टीफन हॉकिंग द्वारा पहले सिद्धांतित प्रक्रिया के माध्यम से धीरे-धीरे अपना द्रव्यमान खो सकते हैं। यह उत्सर्जन, जिसे हॉकिंग विकिरण के रूप में जाना जाता है, तब होता है जब आभासी कण जोड़े ब्लैक होल के किनारे – इसके “घटना क्षितिज” के पास अंतरिक्ष के निर्वात में अंदर और बाहर निकलते हैं। जबकि ये जोड़े आम तौर पर एक-दूसरे को नष्ट कर देते हैं, अगर कोई ब्लैक होल में गिरता है, तो दूसरा कण विकिरण के रूप में बच सकता है। समय के साथ, इससे ब्लैक होल का क्रमिक वाष्पीकरण होने लगता है।
“सूर्य से कुछ गुना बड़े द्रव्यमान वाले ब्लैक होल के लिए, हॉकिंग विकिरण लगभग ज्ञानी नहीं है,” मार्को कैल्ज़ापुर्तगाल में कोयम्बटूर विश्वविद्यालय के एक सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी और अध्ययन के सह-लेखक, ने लाइव साइंस को एक ईमेल में बताया। “लेकिन हल्के ब्लैक होल – जैसे पीबीएच – बहुत अधिक गर्म होंगे और कहीं अधिक विकिरण उत्सर्जित करेंगे, जो संभावित रूप से हमें इस प्रक्रिया का पता लगाने की अनुमति देगा। इस विकिरण में फोटॉन से लेकर इलेक्ट्रॉनों से लेकर न्यूट्रिनो तक विभिन्न प्रकार के कण शामिल हो सकते हैं।”
जैसे ही पीबीएच वाष्पित होता है, यह द्रव्यमान खो देता है, गर्म हो जाता है और फीडबैक लूप में अधिक विकिरण उत्सर्जित करता है। अंततः, ब्लैक होल को विकिरण के एक शक्तिशाली विस्फोट में विस्फोट करना चाहिए – एक ऐसी प्रक्रिया जिसे मौजूदा गामा-रे और न्यूट्रिनो दूरबीन सक्रिय रूप से खोज रहे हैं। हालाँकि अभी तक कोई निश्चित पीबीएच विस्फोट का पता नहीं चला है, नए अध्ययन से पता चलता है कि ये दुर्लभ घटनाएँ नई भौतिकी को खोलने की कुंजी हो सकती हैं।
पीबीएच के अंतिम क्षणों की जांच करना
में प्रकाशित उनके हालिया अध्ययन में उच्च ऊर्जा भौतिकी जर्नलकैल्ज़ा और अध्ययन के सह-लेखक जोआओ जी. रोजा, जो कोयम्बटूर विश्वविद्यालय के एक सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी भी हैं, ने वाष्पीकरण के अंतिम चरण के दौरान पीबीएच के अध्ययन के लिए नवीन तरीकों की शुरुआत की। अपने हॉकिंग विकिरण के गुणों का विश्लेषण करके, दोनों ने पीबीएच के द्रव्यमान और स्पिन का अनुमान लगाने के लिए उपकरण विकसित किए।
रोजा ने लाइव साइंस को एक ईमेल में बताया, “पीबीएच के वाष्पीकरण के दौरान उसके द्रव्यमान और स्पिन को ट्रैक करने से इसके गठन और विकास के बारे में मूल्यवान सुराग मिल सकते हैं।”
उनके कार्य का मौलिक भौतिकी पर महत्वपूर्ण प्रभाव है। पिछले अध्ययन में, रोज़ा, कैल्ज़ा और ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय के सहयोगी जॉन मार्च-रसेल ने पता लगाया कि कैसे स्ट्रिंग सिद्धांत – एकल क्वांटम सिद्धांत के भीतर प्रकृति की मूलभूत शक्तियों को एकजुट करने का प्रयास – वाष्पित होने वाले पीबीएच को प्रभावित कर सकता है। स्ट्रिंग सिद्धांत कई कम द्रव्यमान वाले कणों के अस्तित्व की भविष्यवाणी करता है जिन्हें एक्सियन कहा जाता है, जिनमें कोई आंतरिक स्पिन नहीं है। उनके शोध ने सुझाव दिया कि हॉकिंग की भविष्यवाणियों के विपरीत, एक्सियन उत्सर्जन वास्तव में पीबीएच को स्पिन कर सकता है।
“एक घूमता हुआ पीबीएच इन विदेशी अक्षों के लिए सम्मोहक साक्ष्य प्रदान करेगा, जो संभावित रूप से कण भौतिकी की हमारी समझ में क्रांतिकारी बदलाव लाएगा,” कैल्ज़ा ने कहा।
इसके अलावा, अध्ययन से पता चलता है कि पीबीएच के द्रव्यमान और उसके अंतिम क्षणों में स्पिन के विकास का विश्लेषण करने से अन्य नए कणों के अस्तित्व का पता चल सकता है। हॉकिंग विकिरण के स्पेक्ट्रम पर नज़र रखकर, वैज्ञानिक उच्च-ऊर्जा कण भौतिकी मॉडल के बीच अंतर करने में सक्षम हो सकते हैं। न्यूट्रिनो टेलीस्कोप, जैसे कि आइसक्यूब, इन नए कणों को उजागर करने में भी मदद कर सकते हैं क्योंकि पीबीएच अंतरिक्ष में विस्फोट करते हैं।
रोजा ने कहा, “अगर हम सिर्फ एक विस्फोटित पीबीएच को पकड़ सकते हैं और उसके हॉकिंग विकिरण को माप सकते हैं, तो हम नए कणों के बारे में जबरदस्त मात्रा में सीख सकते हैं और संभावित रूप से भविष्य के कण त्वरक के डिजाइन का मार्गदर्शन कर सकते हैं।”
हालाँकि अभी तक किसी विस्फोटित पीबीएच का पता नहीं चला है, लेकिन कैल्ज़ा और रोज़ा की टीम द्वारा विकसित उपकरण और विधियाँ भविष्य की खोजों का मार्ग प्रशस्त कर सकती हैं। शोधकर्ताओं ने इस बात पर जोर दिया कि समर्पित प्रयोग आवश्यक नहीं हो सकते हैं, क्योंकि अभूतपूर्व संवेदनशीलता वाले कई नए गामा-रे और न्यूट्रिनो टेलीस्कोप पहले से ही विकास में हैं।
रोजा ने कहा, “अगर पास में विस्फोट होता है तो आने वाली दूरबीनें इसे आसानी से देख सकती हैं। यदि हम विस्फोटित पीबीएच का पता लगाने के लिए पर्याप्त भाग्यशाली हैं, तो यह प्रकृति के मूलभूत नियमों के बारे में हम जो कुछ भी जानते हैं उसे बदल सकता है।”
