विशाल क्वांटम बवंडर लघु रूप में ब्लैक होल की तरह व्यवहार करता है - भौतिकी विश्व

विशाल क्वांटम भंवर के रूप में जाना जाने वाला एक नया प्रायोगिक मंच ब्लैक होल के कुछ व्यवहारों की नकल करता है, जिससे वैज्ञानिकों को इन खगोलभौतिकी संरचनाओं की भौतिकी को करीब से देखने का मौका मिलता है। भंवर लगभग शून्य तापमान तक ठंडा किए गए सुपरफ्लूइड हीलियम में दिखाई देता है, और इसे बनाने वाली टीम के अनुसार, इसकी गतिशीलता का अध्ययन यह संकेत दे सकता है कि ब्रह्माण्ड संबंधी ब्लैक होल अपनी विशिष्ट घूर्णन घुमावदार स्पेसटाइम कैसे उत्पन्न करते हैं।

ब्लैक होल अपने परिवेश पर भारी गुरुत्वाकर्षण बल लगाते हैं, जिससे अंतरिक्ष-समय के ताने-बाने को इस हद तक मोड़ दिया जाता है जो ब्रह्मांड में हमारे द्वारा देखी गई अन्य संरचनाओं के बीच अभूतपूर्व है। ये ताकतें इतनी बड़ी हैं कि ब्लैक होल के घूमने पर वे अंतरिक्ष-समय के ताने-बाने को अपने चारों ओर खींच लेती हैं, जिससे विशिष्ट रूप से अशांत वातावरण बनता है।

ऐसे नाटकीय प्रभावों का स्पष्ट रूप से प्रयोगशाला में अध्ययन नहीं किया जा सकता है, इसलिए शोधकर्ता ऐसी संरचनाएं बनाने के तरीके तलाश रहे हैं जो उनकी नकल करें। उदाहरण के लिए, गुरुत्वाकर्षण और द्रव की गतिशीलता कुछ हद तक समान व्यवहार करती है यदि तरल की चिपचिपाहट बेहद कम है, जैसा कि तरल हीलियम (एक सुपरफ्लुइड, जिसका अर्थ है कि यह बहुत कम या कोई घर्षण के साथ बहता है) और ठंडे परमाणुओं के बादलों के मामले में होता है।

रसोई ब्लेंडर में भंवर प्रवाह बनाया गया

लगभग शून्य तापमान (-271 डिग्री सेल्सियस से कम) पर, तरल हीलियम में छोटी घूमती हुई संरचनाएँ होती हैं जिन्हें क्वांटम भंवर के रूप में जाना जाता है। आम तौर पर, ये भंवर अलग-अलग रहते हैं, बताते हैं पैट्रिक सवांकारा, में एक भौतिक विज्ञानी यूनिवर्सिटी ऑफ नॉटिंघम, यूके। हालाँकि, नवीनतम अध्ययन में, सह-टीम लीडर सवांकारा सिल्के वेनफर्टनर, और सहकर्मियों पर किंग्स कॉलेज लंदन और न्यूकेसल यूनिवर्सिटी इनमें से हजारों क्वांटा को बवंडर जैसी एक सघन वस्तु में सीमित करने में कामयाब रहे।

"हमारे सेट-अप का केंद्रीय भाग एक घूमता हुआ प्रोपेलर है जो सुपरफ्लुइड हीलियम का एक निरंतर परिसंचारी लूप स्थापित करता है, जो इसके ऊपर बने भंवर को स्थिर करता है," वेनफर्टनर और स्वांकारा बताते हैं। वे कहते हैं, यह सेट-अप इसी से प्रेरित था जापान में शोधकर्ता, जिन्होंने इसी प्रकार विशाल भंवर प्रवाह उत्पन्न किया पूरे प्रायोगिक उपकरण को घूमने वाले प्लेटफॉर्म पर रखने के बजाय, एक ऐसे उपकरण में जो कि रसोई ब्लेंडर जैसा दिखता है।

सामान्य तरल पदार्थ से लेकर अति तरल पदार्थ तक

शोधकर्ताओं ने अपना प्रयोग शुरू किया 2017 में घूमने वाले तरल पदार्थ, जब उन्होंने लगभग 2000 लीटर पानी वाले विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए "बाथटब" में ब्लैक होल-नकल करने वाली तरंग गतिशीलता देखी। नॉटिंघम के भौतिक विज्ञानी वेनफर्टनर कहते हैं, "यह कुछ विचित्र घटनाओं को समझने के लिए एक महत्वपूर्ण क्षण था, जिनका अध्ययन करना असंभव नहीं तो अक्सर चुनौतीपूर्ण होता है।" ब्लैक होल प्रयोगशाला, जहां प्रयोग की कल्पना और विकास किया गया था। "अब, अपने अधिक परिष्कृत प्रयोग के साथ, हम इस शोध को अगले स्तर पर ले गए हैं, जो अंततः हमें यह अनुमान लगाने के लिए प्रेरित कर सकता है कि क्वांटम क्षेत्र खगोलीय ब्लैक होल के आसपास घुमावदार स्पेसटाइम में कैसे व्यवहार करते हैं।"

वेनफर्टनर बताते हैं कि पानी जैसे शास्त्रीय तरल पदार्थ से सुपरफ्लुइड हीलियम जैसे क्वांटम में संक्रमण आवश्यक था, क्योंकि सुपरफ्लुइड की चिपचिपाहट बहुत छोटी होती है। सुपरफ्लुइड्स अद्वितीय क्वांटम-मैकेनिकल गुण भी प्रदर्शित करते हैं जैसे कि भंवर शक्ति का परिमाणीकरण, जिसका अर्थ है कि सुपरफ्लुइड हीलियम में कोई भी भंवर प्राथमिक क्वांटा से बना होना चाहिए जिसे क्वांटम भंवर कहा जाता है। वेनफर्टनर बताते हैं, "हमारे जैसे बड़े भंवरों को स्थापित करना चुनौतीपूर्ण है क्योंकि व्यक्तिगत क्वांटा एक-दूसरे से अलग हो जाते हैं, जैसा कि पैट्रिक ने उल्लेख किया है।" भौतिकी की दुनिया, "लेकिन हम भंवर प्रवाह को स्थिर करने में सक्षम थे जो एक कॉम्पैक्ट क्षेत्र में हजारों क्वांटा को समायोजित करता है, [जो] क्वांटम तरल पदार्थ के क्षेत्र में एक रिकॉर्ड-ब्रेकिंग मूल्य है।"

नई संरचना शोधकर्ताओं को ब्लैक होल जैसे जटिल घूर्णन घुमावदार अंतरिक्ष-समय के भीतर क्वांटम क्षेत्र की गतिशीलता का अनुकरण करने में मदद करेगी, और अब तक ऐसे अध्ययनों में पारंपरिक रूप से उपयोग किए जाने वाले दो-आयामी अल्ट्रा-कोल्ड सिस्टम का विकल्प प्रदान करेगी, वह आगे कहती हैं।

वह कहती हैं, "सुपरफ्लुइड की सतह पर तरंग गतिशीलता का पता लगाने के लिए उन्नत प्रवाह नियंत्रण तकनीकों और उच्च-रिज़ॉल्यूशन पहचान विधियों का लाभ उठाने से हमें मैक्रोस्कोपिक प्रवाह संरचनाओं को निकालने और जटिल तरंग-भंवर इंटरैक्शन की कल्पना करने की अनुमति मिली है।" “इन अवलोकनों से सूक्ष्म बाध्य अवस्थाओं और घटनाओं की उपस्थिति का पता चला है ब्लैक-होल-जैसा बजना एक विशाल क्वांटम भंवर की मुक्त सतह पर, जिसकी हम वर्तमान में आगे जांच कर रहे हैं।"

शोधकर्ता अब अपनी पहचान पद्धति की सटीकता बढ़ाने और उन व्यवस्थाओं का पता लगाने की योजना बना रहे हैं जिनमें भंवर शक्ति का परिमाणीकरण महत्वपूर्ण हो जाता है। "यह सुविधा ब्लैक होल के अपने परिवेश के साथ बातचीत करने के तरीके को प्रभावित कर सकती है, संभावित रूप से हमें ब्लैक होल की भौतिकी के बारे में सिखा सकती है," स्वांकरा कहते हैं।

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/giant-quantum-tornado-behaves-like-a-black-hole-in-miniature/