क्वांटम सुपरपोजिशन न केवल उप-परमाणु कणों का गुण है, बल्कि ब्रह्मांड में सबसे बड़े पिंडों का भी है। यह ऑस्ट्रेलिया और कनाडा के चार सैद्धांतिक भौतिकविदों का निष्कर्ष है, जिन्होंने ब्लैक होल से कुछ दूरी पर स्थित एक कण डिटेक्टर की काल्पनिक प्रतिक्रिया की गणना की। शोधकर्ताओं का कहना है कि डिटेक्टर सुपरइम्पोज़्ड स्पेस-टाइम के उपन्यास संकेतों को देखेगा, जिसका अर्थ है कि ब्लैक होल में एक साथ दो अलग-अलग द्रव्यमान हो सकते हैं।
ब्लैक होल तब बनते हैं जब तारों जैसी अत्यधिक विशाल वस्तुएँ एक विलक्षणता - अनंत घनत्व के बिंदु तक गिर जाती हैं। ब्लैक होल का गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र इतना बड़ा होता है कि कोई भी चीज इसके चंगुल से नहीं बच सकती, यहां तक कि प्रकाश भी नहीं। यह ब्रह्मांड के बाकी हिस्सों से पूरी तरह से कटे हुए एकवचन के चारों ओर अंतरिक्ष का एक गोलाकार क्षेत्र बनाता है और एक घटना क्षितिज के रूप में जाना जाता है।
ब्लैक होल के भौतिकी में अनुसंधान का एक सक्रिय क्षेत्र क्वांटम गुरुत्व के एक सुसंगत सिद्धांत को विकसित करना चाहता है। यह सैद्धांतिक भौतिकी का एक महत्वपूर्ण लक्ष्य है जो क्वांटम यांत्रिकी और आइंस्टीन के सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत को सामंजस्य स्थापित करेगा। विशेष रूप से, क्वांटम सुपरपोजिशन में ब्लैक होल पर विचार करके, भौतिकविदों को स्पेस-टाइम की क्वांटम प्रकृति में अंतर्दृष्टि प्राप्त करने की उम्मीद है।
अनरुह-डेविट डिटेक्टर
में नवीनतम काम, में सूचना दी फिजिकल रिव्यू लेटर्स, जोशुआ फू और मगदलीना ज़िक क्वींसलैंड विश्वविद्यालय के साथ मिलकर सेमिले अरबी और रॉबर्ट मान वाटरलू विश्वविद्यालय में अंतरिक्ष-समय के सुपरपोजिशन का अध्ययन करने के लिए वे एक नए परिचालन ढांचे के रूप में क्या वर्णन करते हैं। सामान्य सापेक्षता को मापने के लिए "टॉप-डाउन" दृष्टिकोण का उपयोग करने के बजाय वे एक विशिष्ट भौतिक उपकरण के व्यवहार पर ब्लैक होल के क्वांटम राज्य के प्रभावों पर विचार करते हैं जिसे अनरुह-डेविट डिटेक्टर कहा जाता है।
यह एक काल्पनिक उपकरण है जिसमें एक दो-राज्य प्रणाली शामिल है, जैसे कि एक बॉक्स में एक कण, एक क्वांटम क्षेत्र से जुड़ा हुआ है। जब इसकी निम्न-ऊर्जा अवस्था में और सही आवृत्ति के विद्युत चुम्बकीय विकिरण के संपर्क में आता है, तो सिस्टम अपनी उच्च स्थिति में कूद जाता है और एक "क्लिक" दर्ज करता है।
इस तरह के डिटेक्टर को मापने के लिए सिद्धांत रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है अनरुह विकिरण, कणों का एक ऊष्मा स्नान जो कि क्वांटम वैक्यूम से अंतरिक्ष के माध्यम से गति कर रहे एक पर्यवेक्षक के लिए प्रकट होने की भविष्यवाणी की जाती है। नए शोध में निर्धारित परिदृश्य में, यह इसके बजाय कैप्चर करेगा हॉकिंग विकिरण. यह वह विकिरण है जिसके बनने की भविष्यवाणी तब की जाती है जब क्वांटम वैक्यूम के भीतर आभासी कण-प्रतिकण जोड़े एक ब्लैक होल के घटना क्षितिज पर अलग हो जाते हैं - एंटीपार्टिकल तब शून्य में गायब हो जाता है और कण आसपास के अंतरिक्ष में उत्सर्जित हो जाता है।
अपने विचार प्रयोग में, क्वार्टेट ने ब्लैक होल के घटना क्षितिज के बाहर एक विशिष्ट बिंदु पर स्थित एक अनरुह-डेविट डिटेक्टर की कल्पना की, जिसमें डिटेक्टर की निश्चित स्थिति ब्लैक होल से दूर एक त्वरण द्वारा सक्षम होती है जो हॉकिंग विकिरण उत्पन्न करती है। शोधकर्ता उस डिटेक्टर के आउटपुट पर ब्लैक होल के द्रव्यमान के सुपरपोजिशन के प्रभाव पर विचार करते हैं।
दूरियों का अध्यारोपण
जैसा कि वे समझाते हैं, दो द्रव्यमान सामान्य सापेक्षता के क्षेत्र समीकरणों के लिए अलग-अलग समाधान उत्पन्न करते हैं और इस तरह अलग-अलग स्थान-समय। स्पेस-टाइम का परिणामी सुपरपोजिशन घटना क्षितिज से दूरियों के सुपरपोजिशन में डिटेक्टर को छोड़ देता है, जिससे एक इंटरफेरोमीटर का प्रभाव होता है, जिसके प्रत्येक हाथ ब्लैक होल द्रव्यमान में से एक से जुड़े होते हैं। संसूचक के क्लिक करने की संभावना इस बात पर निर्भर करती है कि अध्यारोपण में कौन से द्रव्यमान मौजूद हैं।
बानाडोस-टीटेलबोइम-ज़ानेली फॉर्मूलेशन द्वारा दो स्थानिक आयामों में वर्णित अपेक्षाकृत सरल ब्लैक होल के लिए गणना करते हुए, भौतिकविदों ने एक आश्चर्यजनक परिणाम प्राप्त किया। उन्होंने सुपरपोजिशन द्रव्यमान अनुपात के वर्गमूल के कार्य के रूप में ब्लैक होल द्वारा उत्सर्जित एक कण का पता लगाने की संभावना को प्लॉट किया और तेज चोटियों को पाया जब वे मान 1 / के बराबर थे।n, साथ में n एक पूर्णांक होना।
उलझा हुआ हॉकिंग विकिरण एनालॉग ब्लैक होल में देखा गया
शोधकर्ता इस व्यवहार का श्रेय इंटरफेरोमीटर भुजाओं में विकिरण के बीच रचनात्मक हस्तक्षेप को देते हैं जो 1970 के दशक में अमेरिकी-इजरायल के भौतिक विज्ञानी जैकब बेकेनस्टीन द्वारा भविष्यवाणी की गई ब्लैक होल द्रव्यमान के अनुरूप है। उन्होंने दिखाया कि एक ब्लैक होल के घटना क्षितिज का सतह क्षेत्र - और इसलिए इसका द्रव्यमान - एक रुद्धोष्म अपरिवर्तनीय है। यह एक भौतिक संपत्ति है जो धीरे-धीरे कार्य करने पर स्थिर रहती है और जिसके परिणामस्वरूप द्रव्यमान को परिमाणित किया जाता है।
"यह परिणाम बेकनस्टीन के अनुमान के लिए स्वतंत्र समर्थन प्रदान करता है," शोधकर्ता लिखते हैं फिजिकल रिव्यू लेटर्स, "यह दर्शाता है कि कैसे डिटेक्टर की उत्तेजना संभावना एक क्वांटम ब्लैक होल की वास्तव में क्वांटम-गुरुत्वाकर्षण संपत्ति प्रकट कर सकती है"।
चार भौतिक विज्ञानी इस बात पर जोर देते हैं कि परिणाम उनकी गणनाओं से निकला है, बिना यह मानकर कि ब्लैक-होल द्रव्यमान को बेकेनस्टीन के अनुमान द्वारा अनुमानित असतत बैंड के भीतर गिरना था। वे कहते हैं कि उनकी तकनीक को तीन स्थानिक आयामों में ब्लैक होल के अधिक जटिल विवरणों तक बढ़ाया जा सकता है, जो वे कहते हैं, हमारे ब्रह्मांड में क्वांटम गुरुत्व के प्रभावों के बारे में अतिरिक्त जानकारी प्रदान करेगा।
