कभी-कभी मैं अपने लेखों में उनके द्वारा प्राप्त ईमेल और टिप्पणियों के आधार पर कमजोर स्थान का पता लगाता हूं।
एक लोकप्रिय लेख हमने केवल स्टीफन हॉकिंग के इस अहसास के बारे में किया था कि ब्लैक होल को लंबे समय तक वाष्पित होना चाहिए। हमने तंत्र के बारे में बात की, और उल्लेख किया कि कैसे ये आभासी कण हैं जो अस्तित्व में और बाहर आते हैं।
आम तौर पर ये कण स्वयं को नष्ट कर देते हैं, लेकिन ब्लैक होल के घटना क्षितिज के किनारे पर, एक कण गिरता है, जबकि दूसरा ब्रह्मांड में घूमने के लिए स्वतंत्र होता है। चूंकि आप कुछ भी नहीं से कण नहीं बना सकते हैं, इसलिए ब्लैक होल को इस नवगठित कण की स्वतंत्रता को खरीदने के लिए खुद का थोड़ा सा त्याग करना होगा।
लेकिन मेरा संक्षिप्त लेख यह स्पष्ट करने के लिए पर्याप्त नहीं था कि आभासी कण क्या हैं। स्पष्ट रूप से, आप सभी अधिक जानकारी चाहते थे। वे क्या हैं? उनका पता कैसे लगाया जाता है? ब्लैक होल के लिए इसका क्या अर्थ है?
इस तरह की स्थितियों में, जब मुझे पता चलता है कि वास्तविक भौतिकी पुलिस देख रही है, तो मुझे रिंगर में कॉल करना अच्छा लगता है। एक बार फिर, मैं वापस जा रहा हूँ और अपने अच्छे दोस्त, और वास्तविक काम करने वाले खगोल भौतिक विज्ञानी, डॉ पॉल मैट सटर से बात करने जा रहा हूँ। उन्होंने कॉस्मिक डॉन के बायेसियन एनालिसिस और मैग्नेटिक आउटफ्लो के एमएचडी सिमुलेशन जैसे विषयों पर पेपर लिखे हैं। वह वास्तव में अपना सामान जानता है।
फ्रेजर कैन:
हे पॉल, पहला प्रश्न: आभासी कण क्या हैं?
पॉल मैट सटर:
ठीक है। कोई दबाव नहीं, फ्रेजर। ठीक है, ठीक है।
आभासी कणों की अवधारणा प्राप्त करने के लिए आपको वास्तव में एक कदम पीछे हटना होगा और क्षेत्र, विशेष रूप से विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के बारे में सोचना होगा। ब्रह्मांड कैसे काम करता है, इस बारे में हमारे वर्तमान दृष्टिकोण में सभी स्थान और समय इस तरह के पृष्ठभूमि क्षेत्र से भरे हुए हैं। और यह क्षेत्र इधर-उधर हिल-डुल सकता है, और कभी-कभी ये कंपन और लहरें तरंगों की तरह होती हैं जो आगे फैलती हैं, और हम इन तरंगों को फोटॉन या विद्युत चुम्बकीय विकिरण कहते हैं, लेकिन कभी-कभी यह बस वहीं बैठ सकती है और आप ब्लूप ब्लूप को जानते हैं, बस आप पॉप जानते हैं अंदर और बाहर, या ऊपर और नीचे, और अपने आप ही थोड़ा सा उबाल लें।
वास्तव में हर समय अंतरिक्ष इस क्षेत्र के चारों ओर एक निर्वात में भी हिलता-डुलता रहता है। एक निर्वात हर चीज का अभाव नहीं है। निर्वात वह जगह है जहाँ यह क्षेत्र अपनी न्यूनतम ऊर्जा अवस्था में है। लेकिन भले ही यह सबसे कम ऊर्जा की स्थिति में हो, भले ही औसतन वहां कुछ भी न हो। इसे केवल ब्लूप ब्लूप से कोई रोक नहीं सकता है जिसे आप चारों ओर बुदबुदाते हुए जानते हैं।
श्रेय: NASA, ESA, Q.D. वांग (मैसाचुसेट्स विश्वविद्यालय, एमहर्स्ट), और एस स्टोलोवी (कैलटेक)
तो वास्तव में वैक्यूम इन क्षेत्रों के साथ उबल रहा है। विशेष रूप से विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र जिसके बारे में हम अभी बात कर रहे हैं।
और हम जानते हैं कि फोटॉन, वह प्रकाश, कण, कण-विरोधी जोड़े में बदल सकता है। यह एक इलेक्ट्रॉन और एक पॉज़िट्रॉन कह सकते हैं। यह बस यही कर सकता है। यह सामान्य फोटॉन के साथ हो सकता है, और यह इस प्रकार के अस्थायी विब्ली वोबली फोटॉन के साथ हो सकता है।
तो कभी एक फोटॉन या कभी-कभी विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र एक स्थान से दूसरे स्थान तक फैल सकता है, और हम इसे फोटॉन कहते हैं। और वह फोटान एक पॉज़िट्रॉन और एक इलेक्ट्रॉन में विभाजित हो सकता है, और दूसरी बार यह केवल जगह में डगमगा सकता है और फिर पीओपी पीओपी को कंपन कर सकता है। यह एक पॉज़िट्रॉन और एक इलेक्ट्रॉन में पॉप हो जाता है और फिर वे एक-दूसरे या किसी भी चीज़ में दुर्घटनाग्रस्त हो जाते हैं, और वे बस वापस नीचे आ जाते हैं। तो, विबल वॉबल, पॉप पॉप, फ़िज़ फ़िज़ एक तरह का है जो वे सभी समय वैक्यूम में चल रहा है, और यही नाम हम इन आभासी कणों को देते हैं, वे सामान्य प्रकार की पृष्ठभूमि फ़ज़ या वैक्यूम के लिए स्थिर पृष्ठभूमि हैं।
फ्रेजर:
ठीक। तो हम आभासी कणों के प्रमाण कैसे देखते हैं?
पॉल:
हाँ, बढ़िया सवाल। हम जानते हैं कि निर्वात में एक ऊर्जा जुड़ी होती है। हम जानते हैं कि ये आभासी कण कुछ कारणों से हमेशा अस्तित्व में और बाहर होते रहते हैं।
एक परमाणु की विभिन्न अवस्थाओं में इलेक्ट्रॉन का संक्रमण है। यदि आप परमाणु को उत्तेजित करते हैं तो इलेक्ट्रॉन एक उच्च ऊर्जा अवस्था में आ जाता है। उस इलेक्ट्रॉन के कम ऊर्जा की स्थिति में वापस आने का कोई कारण नहीं है। यह पहले से ही है। यह वास्तव में एक स्थिर अवस्था है। इसके छोड़ने का कोई कारण नहीं है जब तक कि विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में थोड़ा कंपन न हो और यह उस इलेक्ट्रॉन के चारों ओर घूम सकता है और इसे उस उच्च ऊर्जा स्थिति से बाहर निकाल सकता है और इसे नीचे की स्थिति में दुर्घटनाग्रस्त भेज सकता है।
एक और चीज को लैम्ब शिफ्ट कहा जाता है, और यह तब होता है जब कंपन विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र या आभासी कण हाइड्रोजन परमाणु में इलेक्ट्रॉनों के साथ फिर से बातचीत करते हैं। यह उन्हें धीरे से इधर-उधर कर सकता है, और यह बदलाव इलेक्ट्रॉन की कुछ अवस्थाओं को प्रभावित करता है न कि अन्य अवस्थाओं को। और वास्तव में ऐसे राज्य हैं जो आप कहेंगे कि ठीक वही ऊर्जा गुण हैं, वे बिल्कुल समान हैं, लेकिन क्योंकि मेमने शिफ्ट, इस कंपन के कारण विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र उन राज्यों में से एक के साथ बातचीत करता है और दूसरे के साथ नहीं, यह वास्तव में है उन राज्यों के ऊर्जा स्तरों को सूक्ष्म रूप से बदल देता है, भले ही आप उनसे पूरी तरह से समान होने की अपेक्षा करते हैं।
और सबूत का एक और टुकड़ा फोटॉन फोटॉन स्कैटरिंग में है, आमतौर पर दो फोटॉन बस, फ्वीट, एक दूसरे से उड़ते हैं। वे विद्युत रूप से तटस्थ हैं, इसलिए उनके पास बातचीत करने का कोई कारण नहीं है, लेकिन कभी-कभी फोटॉन इलेक्ट्रॉन/पॉज़िट्रॉन जोड़े में डगमगा सकते हैं, और वह इलेक्ट्रॉन/पॉज़िट्रॉन जोड़ी अन्य फोटॉन के साथ बातचीत कर सकती है। इसलिए कभी-कभी वे एक-दूसरे को उछाल देते हैं। यह बहुत दुर्लभ है क्योंकि आपको सही समय पर कंपन होने का इंतजार करना पड़ता है, लेकिन ऐसा हो सकता है।
श्रेय: NASA/डाना बेरी/स्काईवर्क्स डिजिटल
फ्रेजर:
तो वे ब्लैक होल के साथ कैसे इंटरैक्ट करते हैं?
पॉल:
ठीक है, यह इस मामले का दिल है। इन सभी आभासी कणों या थरथराते हुए विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों का ब्लैक होल और विशेष रूप से हॉकिंग विकिरण से क्या लेना-देना है? लेकिन इसकी जांच करें। हॉकिंग्स ने इस विचार का मूल सूत्रीकरण किया कि ब्लैक होल विकिरण कर सकते हैं और द्रव्यमान खो सकते हैं, इसका वास्तव में आभासी कणों से कोई लेना-देना नहीं है। या यह सीधे आभासी कण जोड़े के बारे में बात नहीं करता है, और वास्तव में इस प्रक्रिया की कोई अन्य फॉर्मूलेशन या अधिक आधुनिक अवधारणाएं आभासी कण जोड़े के बारे में बात नहीं करती हैं।
इसके बजाय, वे स्वयं क्षेत्र के बारे में अधिक बात करते हैं और विशेष रूप से ब्लैक होल के होने से पहले क्षेत्र में क्या हो रहा है, ब्लैक होल के रूप में इसके साथ क्या हो रहा है, और फिर इसके बनने के बाद क्षेत्र का क्या होता है। और यह एक तरह का सवाल पूछता है: क्षेत्र के इन थरथराते हुए बिट्स का क्या होता है, ये विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के निर्वात की क्षणिक प्रकार की उबलती प्रकृति की तरह होते हैं? जब वह ब्लैक होल बन रहा होता है तो उसका क्या होता है?
खैर क्या होता है कि कुछ डगमगाने वाले बिट ब्लैक होल के पास, घटना क्षितिज के पास, जैसे ही यह बन रहा है, फंस जाते हैं, और वे वहां एक लंबा समय बिताते हैं, और अंततः वे बच जाते हैं। तो इसमें कुछ समय लगता है, लेकिन जब वे वहां की तीव्र वक्रता, अंतरिक्ष-समय की तीव्र वक्रता के कारण बच जाते हैं, तो उन्हें बढ़ाया या पदोन्नत किया जा सकता है। इसलिए अस्थायी रूप से डगमगाने के बजाय, क्षेत्र में वे 'वास्तविक' कण या 'वास्तविक' फोटॉन बनने के लिए उत्साहित हो जाते हैं। तो यह वास्तव में ब्लैक होल के गठन की एक परस्पर क्रिया की तरह है, जो कि वाइबली वॉबली बैकग्राउंड फ़ील्ड के साथ है, जो अंततः बच जाता है क्योंकि यह ब्लैक होल द्वारा पूरी तरह से फंसा नहीं है।
आखिरकार यह बच जाता है और वास्तविक कणों में बदल जाता है, और आप गणना कर सकते हैं कि ब्लैक होल के घटना क्षितिज के पास कणों की अपेक्षित संख्या के साथ क्या होता है। इसका उत्तर ऋणात्मक संख्या है, जिसका अर्थ है कि ब्लैक होल द्रव्यमान खो रहा है और कणों को बाहर निकाल रहा है।
अब आभासी कण जोड़े की यह लोकप्रिय अवधारणा अस्तित्व में आ रही है और एक घटना क्षितिज के अंदर पकड़ा जा रहा है। यह हॉकिंग विकिरण के गणित से बिल्कुल नहीं जुड़ा है लेकिन यह बिल्कुल गलत भी नहीं है। याद रखें कि विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में विब्ली वॉबली इन कणों और एंटी-पार्टिकल्स के जोड़े से संबंधित हैं जो लगातार अस्तित्व में और बाहर आ रहे हैं। वे एक तरह से हाथ से जाते हैं। तो क्षेत्र में wibbly wobbly के बारे में बात करके आप आभासी कणों के उत्पादन के बारे में भी बात कर रहे हैं। और यह बिल्कुल गणित नहीं है, लेकिन आप काफी करीब से जानते हैं।
एक सुपरमैसिव ब्लैक होल के जेट की एक कलाकार की अवधारणा। छवि क्रेडिट: नासा / डाना बेरी / स्काईवर्क्स डिजिटल
फ्रेजर:
ठीक है, और अंत में, पॉल। मैं चाहता हूं कि आप दर्शकों के दिमाग को बेतरतीब ढंग से उड़ा दें। आभासी कणों के बारे में कुछ ऐसा जो आश्चर्यजनक है!
पॉल:
ठीक है। तो क्या आप लोगों के दिमाग को झुकाना चाहते हैं? ठीक है। मैं इसे आखिरी के लिए सहेज रहा था। कुछ रसदार, सिर्फ तुम्हारे लिए, फ्रेजर।
इसे देखें, इन पृष्ठभूमि के उतार-चढ़ाव और आभासी कणों के अस्तित्व के लिए हमारे पास यह एक और बड़ा सबूत है, और इसे हम कासिमिर प्रभाव, या कासिमिर फोर्स कहते हैं।
आप दो तटस्थ धातु प्लेट लेते हैं, और क्या होता है यह क्षेत्र जो सभी अंतरिक्ष-समय में प्रवेश करता है वह प्लेटों के अंदर होता है और यह प्लेटों के बाहर होता है। प्लेटों के अंदर, आपके पास केवल कुछ तरंग दैर्ध्य मोड हो सकते हैं। लगभग एक तुरही के अंदर की तरह ही कुछ निश्चित तरीके हो सकते हैं जो ध्वनि बनाते हैं। तरंग दैर्ध्य के सिरों को प्लेटों से जुड़ना चाहिए, क्योंकि यही धातु की प्लेटें विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों से करती हैं।
प्लेटों के बाहर आप अपनी इच्छानुसार कोई भी तरंगदैर्ध्य रख सकते हैं। कोई फर्क नहीं पड़ता।
तो इसका मतलब है कि प्लेटों के बाहर आपके पास मोड की संभावित तरंग दैर्ध्य की अनंत संख्या है। विद्युतचुंबकीय क्षेत्र में हर तरह का उतार-चढ़ाव, कंपन होता है, लेकिन प्लेटों के अंदर केवल कुछ तरंग दैर्ध्य होते हैं जो प्लेटों के अंदर फिट हो सकते हैं।
अब, बाहर अनंत संख्या में मोड हैं। अंदर, अभी भी अनंत संख्या में मोड हैं, बस थोड़े कम अनंत मोड हैं। और आप अनंत को बाहर ले जा सकते हैं, और अनंत अनंत को अंदर से घटा सकते हैं, और वास्तव में एक परिमित संख्या प्राप्त कर सकते हैं, और जो आप समाप्त करते हैं वह एक दबाव या बल है जो प्लेटों को एक साथ लाता है। और हमने वास्तव में इसे मापा है। यह एक वास्तविक चीज है, और हां, मैं मजाक नहीं कर रहा हूं, आप अनंत को एक अलग अनंत से घटा सकते हैं, और एक सीमित संख्या प्राप्त कर सकते हैं। यह संभव है। एक उदाहरण यूलर माशेरोनी कॉन्स्टेंट है। मैं आपको इसे देखने की हिम्मत करता हूं!
तो आप वहाँ जाएँ, अब मुझे आशा है कि आप समझ गए होंगे कि ये आभासी कण क्या हैं, उनका पता कैसे लगाया जाता है, और वे ब्लैक होल के वाष्पीकरण में कैसे योगदान करते हैं।
और यदि आपने पहले से नहीं किया है, तो सुनिश्चित करें कि आप यहाँ क्लिक करें और उसके चैनल पर जाएं। आपको ऐसे दर्जनों वीडियो मिलेंगे जो समान रूप से दिमाग को झुकाने वाले सवालों के जवाब देंगे। वास्तव में, अपने प्रश्न भेजें और वह सिर्फ एक वीडियो बनाकर उनका उत्तर दे सकता है।
पॉडकास्ट (ऑडियो): डाउनलोड (अवधि: 12:26 - 4.8MB)
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