کوانٹم سپرپوزیشن صرف ذیلی ایٹمی ذرات کی خاصیت نہیں ہے بلکہ کائنات کی سب سے بڑی اشیاء کی بھی ہے۔ یہ آسٹریلیا اور کینیڈا کے چار نظریاتی طبیعیات دانوں کا نتیجہ ہے جنہوں نے بلیک ہول سے کچھ فاصلے پر رکھے ہوئے پارٹیکل ڈیٹیکٹر کے فرضی ردعمل کا حساب لگایا۔ محققین کا کہنا ہے کہ ڈٹیکٹر سپر امپوزڈ اسپیس ٹائمز کے نئے نشانات دیکھے گا، جس کا مطلب یہ ہے کہ بلیک ہول میں بیک وقت دو مختلف ماس ہو سکتے ہیں۔
بلیک ہولز اس وقت بنتے ہیں جب ستاروں جیسی بہت بڑی چیزیں یکسانیت پر گر جاتی ہیں – لامحدود کثافت کا ایک نقطہ۔ بلیک ہول کا کشش ثقل اتنا بڑا ہے کہ کوئی بھی چیز اس کے چنگل سے نہیں بچ سکتی، یہاں تک کہ روشنی بھی نہیں۔ یہ واحد کے ارد گرد خلا کا ایک کروی خطہ بناتا ہے جو بقیہ کائنات سے مکمل طور پر کٹ جاتا ہے اور اسے واقعہ افق کے نام سے جانا جاتا ہے۔
بلیک ہولز کی طبیعیات میں تحقیق کا ایک فعال علاقہ کوانٹم کشش ثقل کا ایک مستقل نظریہ تیار کرنا چاہتا ہے۔ یہ تھیوریٹیکل فزکس کا ایک اہم مقصد ہے جو کوانٹم میکانکس اور آئن سٹائن کے عمومی نظریہ اضافیت میں ہم آہنگی پیدا کرے گا۔ خاص طور پر، کوانٹم سپرپوزیشن میں بلیک ہولز پر غور کرنے سے، طبیعیات دان خلائی وقت کی کوانٹم نوعیت کے بارے میں بصیرت حاصل کرنے کی امید کرتے ہیں۔
Unruh-deWitt ڈیٹیکٹر
میں تازہ ترین کاممیں اطلاع دی جسمانی جائزہ لینے کے خطوط, جوشوا فو اور میگڈالینا زیچ یونیورسٹی آف کوئنز لینڈ کے ساتھ مل کر کیمائل عربکی اور رابرٹ مان واٹر لو یونیورسٹی میں اس بات کا خاکہ پیش کرتے ہیں کہ وہ اسپیس ٹائم سپرپوزیشنز کے مطالعہ کے لیے ایک نئے آپریشنل فریم ورک کے طور پر بیان کرتے ہیں۔ عمومی اضافیت کو مقدار کے لیے "ٹاپ-ڈاؤن" اپروچ استعمال کرنے کے بجائے وہ بلیک ہول کی کوانٹم حالت کے اثرات کو ایک مخصوص جسمانی ڈیوائس کے رویے پر غور کرتے ہیں جسے Unruh-deWitt detector کہتے ہیں۔
یہ ایک فرضی آلہ ہے جو ایک دو ریاستی نظام پر مشتمل ہے، جیسے کہ ایک خانے میں موجود ذرہ، کوانٹم فیلڈ کے ساتھ مل کر۔ جب اپنی کم توانائی کی حالت میں ہو اور صحیح فریکوئنسی کی برقی مقناطیسی تابکاری کے سامنے آجائے، تو نظام اپنی اونچی حالت میں چھلانگ لگاتا ہے اور "کلک" کا اندراج کرتا ہے۔
نظریہ میں اس قسم کا پتہ لگانے والا پیمائش کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ Unruh تابکاری، ذرات کا حرارتی غسل جس کی پیش گوئی کی جاتی ہے کہ کوانٹم ویکیوم سے کسی مبصر کو جو خلا میں تیز ہو رہا ہے۔ نئی تحقیق میں پیش کردہ منظر نامے میں، یہ اس کے بجائے گرفت کرے گا۔ ہاکنگ ریڈی ایشن. یہ تابکاری ہے جس کے پیدا ہونے کی پیشین گوئی کی جاتی ہے جب کوانٹم ویکیوم کے اندر ورچوئل پارٹیکل – اینٹی پارٹیکل جوڑے بلیک ہول کے واقعہ افق پر پھٹ جاتے ہیں – اینٹی پارٹیکل پھر باطل میں غائب ہو جاتا ہے اور ذرہ ارد گرد کی جگہ میں خارج ہوتا ہے۔
اپنے سوچے سمجھے تجربے میں، کوارٹیٹ نے بلیک ہول کے واقعہ افق سے باہر ایک مخصوص مقام پر واقع Unruh–deWitt ڈیٹیکٹر کا تصور کیا، جس میں ڈٹیکٹر کی فکسڈ پوزیشن بلیک ہول سے دور ایک ایکسلریشن کے ذریعے فعال ہوتی ہے جس سے ہاکنگ ریڈی ایشن نکلتی ہے۔ محققین اس ڈٹیکٹر کے آؤٹ پٹ پر بلیک ہول کے ماس کے سپرپوزیشن کے اثر پر غور کرتے ہیں۔
فاصلوں کی سپرپوزیشن
جیسا کہ وہ وضاحت کرتے ہیں، دو ماسز عمومی اضافیت کی فیلڈ مساوات کے مختلف حل نکالتے ہیں اور اس طرح الگ جگہ – اوقات۔ اسپیس-ٹائمز کی نتیجے میں سپرپوزیشن ڈٹیکٹر کو واقعہ افق سے فاصلوں کی ایک سپرپوزیشن میں چھوڑ دیتی ہے، جس سے اثرانداز ایک انٹرفیرومیٹر ہوتا ہے جس کے بازو بلیک ہول کے ماس میں سے ایک سے منسلک ہوتے ہیں۔ ڈٹیکٹر کے کلک کرنے کا امکان اس بات پر منحصر ہے کہ سپرپوزیشن میں کون سے ماس موجود ہیں۔
Banados-Teitelboim-Zanelli فارمولیشن کے ذریعہ دو مقامی جہتوں میں بیان کردہ نسبتاً سادہ بلیک ہول کے لیے حساب کتاب کرتے ہوئے، طبیعیات دانوں نے ایک شاندار نتیجہ حاصل کیا۔ انہوں نے بلیک ہول سے خارج ہونے والے ذرہ کو سپرپوزیشن ماس ریشوز کے مربع جڑ کے فنکشن کے طور پر تلاش کرنے کے امکان کا منصوبہ بنایا اور جب وہ قدریں 1/ کے برابر تھیں تو تیز چوٹیوں کو پایا۔n، کے ساتھ n ایک عددی ہونا
الجھی ہوئی ہاکنگ تابکاری ینالاگ بلیک ہول میں دیکھی گئی۔
محققین اس رویے کو انٹرفیرومیٹر بازوؤں میں تابکاری کے درمیان تعمیری مداخلت سے منسوب کرتے ہیں جو کہ بلیک ہول کے ماس سے مطابقت رکھتا ہے جس کی 1970 کی دہائی میں امریکی-اسرائیلی ماہر طبیعیات جیکب بیکن اسٹائن نے پیش گوئی کی تھی۔ اس نے دکھایا کہ بلیک ہول کے واقعہ افق کا سطحی رقبہ - اور اس وجہ سے اس کا کمیت - ایک adiabatic invariant ہے۔ یہ ایک طبعی خاصیت ہے جس پر دھیرے دھیرے عمل کرنے پر مستقل رہتا ہے اور جس کے نتیجے میں بڑے پیمانے پر کوانٹائز کیا جاتا ہے۔
"یہ نتیجہ بیکن اسٹائن کے قیاس کو آزادانہ مدد فراہم کرتا ہے،" محققین لکھتے ہیں۔ جسمانی جائزہ لینے کے خطوط, "یہ ظاہر کرنا کہ کس طرح پکڑنے والے کی حوصلہ افزائی کا امکان کوانٹم بلیک ہول کی حقیقی طور پر کوانٹم-گریویٹیشنل خاصیت کو ظاہر کر سکتا ہے"۔
چار طبیعیات دان اس بات پر زور دیتے ہیں کہ نتیجہ ان کے حساب سے نکلا بغیر یہ فرض کیے کہ بلیک ہول ماس کو بیکن اسٹائن کے قیاس کے مطابق مجرد بینڈوں کے اندر آنا تھا۔ وہ مزید کہتے ہیں کہ ان کی تکنیک کو تین مقامی جہتوں میں بلیک ہولز کی مزید پیچیدہ وضاحتوں تک بڑھایا جا سکتا ہے، جو ان کا کہنا ہے کہ ہماری کائنات میں کوانٹم گریویٹی کے اثرات کے بارے میں اضافی بصیرت فراہم کرے گی۔
