वैक्यूम प्रौद्योगिकी ब्लैक होल के अस्तित्व को साबित करने में मदद करती है

वैक्यूम तकनीक ब्लैक होल को मौजूद साबित करने में मदद करती है

तस्वीर का स्रोत Hor घटना क्षितिज टेलीस्कोप सहयोग

10 अप्रैल, 2019 को 21:00 बजे, EventHorizon Telescope (EHT) परियोजना ने ब्रसेल्स, सैन डिएगो, शंघाई, ताइपे, टोक्यो और वाशिंगटन सहित दुनिया भर के छह स्थानों में एक साथ प्रेस कॉन्फ्रेंस आयोजित की।

ब्लैक होल क्या है?

ब्लैक होल आधुनिक सामान्य सापेक्षता में एक प्रकार का खगोलीय पिंड है। ब्लैक होल का गुरुत्वाकर्षण इतना महान है कि घटना क्षितिज के भीतर भागने का वेग प्रकाश की गति से अधिक है। ब्लैक होल एक ऐसी वस्तु है जिसकी वक्रता इतनी अधिक है कि प्रकाश अपने घटना क्षितिज से बच नहीं सकता है।

1916 में, जर्मन खगोलशास्त्री कार्ल श्वाज़स्चिल्ड आइंस्टीन गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र समीकरण समाधान में एक वैक्यूम की गणना करके प्राप्त किया जाता है, समाधान से पता चलता है कि अगर अंतरिक्ष में बड़ी मात्रा में सामग्री को केंद्रित करने के लिए थोड़ा सा, आसपास अजीब घटनाएं पैदा करेगा, जो कण के आसपास मौजूद है एक इंटरफेस - इंटरफ़ेस में एक बार "इवेंट क्षितिज", यहां तक कि प्रकाश भी बच सकता है। अमेरिकी भौतिक विज्ञानी जॉन आर्चीबाल्ड व्हीलर द्वारा "अविश्वसनीय वस्तु" को "ब्लैक होल" का नाम दिया गया था।

गुरुत्वाकर्षण तरंगें क्या हैं?

गुरुत्वाकर्षण तरंगें तब उत्पन्न होती हैं जब बड़े पैमाने पर पिंड जैसे न्यूट्रॉन तारे या ब्लैक होल एक दूसरे को गति देते हैं और परिक्रमा करते हैं। जब वे टकराते हैं, तो वे प्रकाश की गति के करीब पहुंचते हैं। जैसे-जैसे वे परिक्रमा करते हैं, गुरुत्वाकर्षण तरंगें वे अंतरिक्ष-समय को विकृत करते हुए, संपीडन और खिंचाव वाली जगह का उत्सर्जन करती हैं। विरूपण अत्यंत छोटा और थरथानेवाला है। बोलचाल की भाषा में, यह पानी में फेंके गए पत्थर के कारण पानी पर लहर के समान है।

सितंबर 2015 में, संयुक्त राज्य अमेरिका में लुइसियाना और वाशिंगटन राज्य में LIGO (लेजर इंटरफेरोमीटर ग्रेविटेशन वेव्सबेरेटरी) ने पहली बार पृथ्वी पर सीधे गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाया, इस प्रकार स्रोत पर मजबूत गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की सीमा के आइंस्टीन के सिद्धांत की पुष्टि की और खगोल भौतिकी में एक सफलता बन गई। वैक्यूम तकनीक ने LIGO के शानदार मापों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। सार्वभौमिक वैक्यूम योजना में LIGO और संबंधित बुनियादी प्रयोगों का माप शामिल है।

E = MC2: यह संभवतः भौतिकी का सबसे प्रसिद्ध सूत्र है। यह 1905 में अल्बर्ट आइंस्टीन द्वारा तैयार किए गए सापेक्षता के सिद्धांत का हिस्सा है और द्रव्यमान और ऊर्जा की समानता का वर्णन करता है। वर्षों बाद, विश्व-प्रसिद्ध भौतिक विज्ञानी ने गुरुत्वाकर्षण के प्रति अपनी टिप्पणियों को बढ़ाया और गणितीय रूप से गुरुत्वाकर्षण तरंगों के अस्तित्व को उनके सामान्य सिद्धांत के सापेक्षता के हिस्से के रूप में वर्णित किया, 1915 में प्रकाशित। 100 वर्षों के लिए, सिद्धांत को चिकित्सकों द्वारा स्वीकार किया गया है। वाशिंगटन और लुइसियाना में लेजर इंटरफेरोमीटर गुरुत्वीय-तरंग वेधशालाओं की मदद से, वैज्ञानिकों ने पहली बार ब्लैक होल की एक जोड़ी के टकराने पर उत्पन्न होने वाले विकिरण का पता लगाने में मदद की है। इसके बाद, डबल ब्लैक होल सिस्टम के अस्तित्व की पुष्टि की गई, और इसकी गतिशीलता को आइंस्टीन के समीकरणों का पालन करने के लिए दिखाया गया था।

आइंस्टीन के सिद्धांत के लिए उल्लेखनीय प्रमाण

सितंबर 2015 में, LIGO ने पहली बार 1.3 बिलियन प्रकाश वर्ष दूर एक आकाशगंगा में दो ब्लैक होल के विलय से गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाया। न केवल इस आइंस्टीन के सिद्धांत को फिर से परिभाषित किया, बल्कि ये निष्कर्ष सबसे पहले युग्मित ब्लैक होल के अस्तित्व की पुष्टि करते हैं। शोधकर्ताओं के लिए, खोज खगोल विज्ञान में एक नए युग का प्रतीक है, 17 वीं शताब्दी में गैलीलियो द्वारा शुरू किए गए खगोलीय कार्यों की तुलना में।

सितंबर 2015 में, LIGO ने पहली बार 1.3 बिलियन प्रकाश वर्ष दूर एक आकाशगंगा में दो ब्लैक होल के विलय से गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाया। न केवल इस आइंस्टीन के सिद्धांत को फिर से परिभाषित किया, बल्कि ये निष्कर्ष सबसे पहले युग्मित ब्लैक होल के अस्तित्व की पुष्टि करते हैं। शोधकर्ताओं के लिए, खोज खगोल विज्ञान में एक नए युग का प्रतीक है, 17 वीं शताब्दी में गैलीलियो द्वारा शुरू किए गए खगोलीय कार्यों की तुलना में।

डिटेक्टर माइकलसन इंटरफेरोमीटर पर संचालित होता है। एक इंटरफेरोमीटर में, एक लेजर बीम को एक बीम फाड़नेवाला द्वारा अलग किया जाता है और जब तक संभव हो दो ऑप्टिकल पथों के माध्यम से एक ऑप्टिकल दर्पण प्रणाली के माध्यम से पारित किया जाता है। लेजर बीम को फिर डिटेक्टर में जोड़ा जाता है। इस तरह, गुरुत्वाकर्षण तरंग द्वारा उत्पादित लेजर बीम की उड़ान का न्यूनतम समय अंतर मापा जा सकता है। यहां तक कि एक दर्पण में 4 किमी के अलावा, गुरुत्वाकर्षण तरंगों के कारण नाभिक के आकार के केवल एक हज़ारवें (10-18 मीटर) की दूरी पर लेजर बीम भिन्न होते हैं।

'ब्लैक होल' 'गुरुत्वाकर्षण तरंगों' का निर्माण करते हैं
वैक्यूम तकनीक गुरुत्वाकर्षण तरंगों के अस्तित्व की पुष्टि करती है!

Pififfer वैक्यूम से वैक्यूम प्रौद्योगिकी , जो LIGO प्रयोग में उपयोग की जाती है, पृथ्वी पर गुरुत्वाकर्षण तरंगों के अस्तित्व की पुष्टि करने के लिए आवश्यक है। सामान्य कार्य को सुनिश्चित करने के लिए, लेजर के दो प्रकाश मार्गों को परेशान नहीं करना चाहिए। नतीजतन, लेजर बीम और ऑप्टिकल दर्पण एक अल्ट्रा-हाई वैक्यूम सिस्टम में रखे जाते हैं। सिस्टम की गुणवत्ता और विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए, ताकि प्रयोग सुचारू रूप से पूरा हो सके, इसके लिए दस साल तक की तैयारी की जरूरत है। इस तैयारी के हिस्से के रूप में, गुरुत्वाकर्षण तरंग प्रयोगों की तैयारी के लिए दुनिया भर के भौतिकी संस्थानों में मौलिक शोध किए गए हैं।

सार्वभौमिक वैक्यूम इन बुनियादी प्रयोगों में से कई के लिए एक वैक्यूम प्रदान करता है। PVD विश्लेषण प्रणाली द्वारा LIGO जांच में निर्वात की भी निगरानी की जाती है। यूनिवर्सल वैक्यूम हाईपेस आणविक पंप और मास स्पेक्ट्रोमेटर्स का उपयोग गुणवत्ता की सुरक्षा और विशाल बीम ट्यूब बेकिंग के निदान के लिए लीक का पता लगाने के लिए किया जाता है। इन उपकरणों का उपयोग पाइपिंग सिस्टम में आवश्यक वैक्यूम स्थितियों को बनाए रखने और सफल प्रयोगों के लिए आवश्यक पर्यावरणीय स्थिति प्रदान करने के लिए किया जाता है ।

कुल मिलाकर, एलआईजीओ के प्रायोगिक कार्यों में वैक्यूम प्रौद्योगिकी की क्या भूमिका थी?

4 किमी ब्रैकट में, अवशिष्ट गैस अणुओं के आगे बिखरने के कारण इंटरफेरोमीटर के उत्पादन में चरण शोर से बचने के लिए 10-9 टोर्र से कम के स्तर वाले एक वैक्यूम की आवश्यकता होती है। सबसे गंभीर चरण शोर मैक्रोमोलेक्युल से आता है, जो अत्यधिक ध्रुवीकृत होते हैं और धीरे-धीरे आगे बढ़ते हैं।

परीक्षण द्रव्यमान कक्ष में, अवशिष्ट गैस परमाणुओं के टकराने से होने वाले परीक्षण द्रव्यमान की गति में उतार-चढ़ाव से बचने के लिए 10-8 से कम धार के एक वैक्यूम की आवश्यकता होती है। इसी तरह, भारी परमाणु लाइटर की तुलना में अधिक शोर करते हैं।

वैक्यूम सिस्टम को किन विशिष्ट आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए?
उपरोक्त दबाव आवश्यकताओं के अलावा, वैक्यूम सिस्टम को एक समय में कई महीनों तक मज़बूती से काम करना चाहिए। इसके अलावा, वैक्यूम पंप का कंपन परीक्षण की गुणवत्ता को प्रभावित नहीं करना चाहिए।

गुरुत्वाकर्षण तरंगों के अस्तित्व की पुष्टि की गई है, और इसके साथ आइंस्टीन के सापेक्षता के सिद्धांत। LIGO के प्रायोगिक कार्य के लिए इसका क्या अर्थ है? कैसे चलेगा?
महान लक्ष्य अभी तक प्राप्त नहीं हुए हैं। केवल एक छोटा सा कदम आगे। बेहतर डिजाइन सटीकता के साथ, LIGO गुरुत्वाकर्षण तरंग खगोल विज्ञान के क्षेत्र को खोलेगा। यह खगोल भौतिकी में एक नया क्षेत्र है, पूरे ब्रह्मांड में द्रव्यमान को तेज करके उत्सर्जित गुरुत्वाकर्षण तरंगों को देखकर अंधेरे ब्रह्मांड की खोज करता है। हम जानते हैं कि दोहरे ब्लैक होल सिस्टम और न्यूट्रॉन तारे हैं। लेकिन वे सीखे रहते हैं। ब्लैक होल का द्रव्यमान स्पेक्ट्रा उनकी संरचना के बारे में जानकारी प्रदान करेगा और खगोल विज्ञान में उनके महत्व को प्रकट करेगा। न्यूट्रॉन तारे हमें परमाणु पदार्थ की स्थिति के लिए एक समीकरण देते हैं और हमें बता सकते हैं कि ब्रह्मांड में भारी तत्व कैसे बनते हैं। यदि हम एक सुपरनोवा का निरीक्षण कर सकते हैं, तो गुरुत्वाकर्षण तरंगें तारा के पतन की आंतरिक प्रक्रिया को प्रकट करेंगी। गुरुत्वाकर्षण तरंगों के नए स्रोत हो सकते हैं जिनके बारे में हमने अभी सोचा नहीं है।