What is Hawking Radiation? | हॉकिंग विकिरण क्या है?
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| Hawking Radiation, हॉकिंग विकिरण |
हॉकिंग विकिरण ब्लैक-बॉडी विकिरण है जिसे ब्लैक होल घटना क्षितिज के पास क्वांटम प्रभाव के कारण ब्लैक होल द्वारा जारी किए जाने की भविष्यवाणी की जाती है। इसका नाम सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी स्टीफन हॉकिंग के नाम पर रखा गया है, जिन्होंने 1974 में इसके अस्तित्व के लिए एक सैद्धांतिक तर्क दिया था।
हॉकिंग विकिरण ब्लैक होल के द्रव्यमान और घूर्णी ऊर्जा को कम करता है और इसलिए इसे ब्लैक होल वाष्पीकरण के रूप में भी जाना जाता है। इस वजह से, अन्य माध्यमों से द्रव्यमान प्राप्त नहीं करने वाले ब्लैक होल के सिकुड़ने और अंततः लुप्त होने की आशंका है। चूंकि विकिरण तापमान ब्लैक होल के द्रव्यमान के व्युत्क्रमानुपाती होता है, इसलिए सूक्ष्म ब्लैक होल को अधिक बड़े पैमाने पर ब्लैक होल की तुलना में विकिरण के बड़े उत्सर्जक होने की भविष्यवाणी की जाती है और इस प्रकार तेजी से सिकुड़ना और फैलना चाहिए।
जून 2008 में, नासा ने फर्मी स्पेस टेलीस्कोप लॉन्च किया, जो कि प्राइमरी ब्लैक होल को वाष्पित करने से होने वाली टर्मिनल गामा-किरण की तलाश कर रहा है। इस घटना में कि बड़े पैमाने पर अतिरिक्त आयाम सिद्धांत सही हैं, सर्न के बड़े हैड्रोन कोलाइडर सूक्ष्म ब्लैक होल बनाने और उनके वाष्पीकरण का निरीक्षण करने में सक्षम हो सकते हैं। सर्न में ऐसा कोई सूक्ष्म ब्लैक होल नहीं देखा गया है।
सितंबर 2010 में, एक संकेत जो ब्लैक होल से निकटता से संबंधित है, दावा किया गया था कि ऑप्टिकल प्रकाश दालों से युक्त एक प्रयोगशाला प्रयोग में देखा गया है। हालाँकि, परिणाम असत्यापित और विवादास्पद हैं। एनालॉग गुरुत्वाकर्षण के ढांचे के भीतर इस विकिरण को देखने के लिए अन्य परियोजनाएं शुरू की गई हैं।
ब्लैक होल अत्यधिक गुरुत्वाकर्षण आकर्षण के स्थल हैं। शास्त्रीय रूप से, ब्लैक होल के अंदर गुरुत्वाकर्षण विलक्षणता से उत्पन्न गुरुत्वाकर्षण इतना शक्तिशाली होता है कि कुछ भी नहीं, विद्युत चुम्बकीय विकिरण भी ब्लैक होल से बच नहीं सकता है। यह अभी तक अज्ञात है कि गुरुत्वाकर्षण को क्वांटम यांत्रिकी में कैसे शामिल किया जा सकता है। फिर भी, ब्लैक होल से दूर, गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव काफी कम हो सकते हैं, जो कि घुमावदार स्पेसटाइम में क्वांटम फील्ड थ्योरी के ढांचे में मज़बूती से की जाने वाली गणनाओं के लिए हो। हॉकिंग ने दिखाया कि क्वांटम प्रभाव ब्लैक होल को सटीक ब्लैक-बॉडी रेडिएशन उत्सर्जित करने की अनुमति देता है। विद्युत चुम्बकीय विकिरण उत्पन्न होता है जैसे कि ब्लैक बॉडी द्वारा उत्सर्जित तापमान ब्लैक होल के द्रव्यमान के आनुपातिक रूप से।
इस प्रक्रिया में भौतिक अंतर्दृष्टि को इस कल्पना से प्राप्त किया जा सकता है कि कण-एंटीपार्टिकल विकिरण घटना क्षितिज से ठीक पहले उत्सर्जित होता है। यह विकिरण सीधे ब्लैक होल से नहीं निकलता है, बल्कि आभासी कणों के ब्लैकहोल के गुरुत्वाकर्षण द्वारा "बूस्टेड" होने के परिणामस्वरूप वास्तविक कण बन जाता है। चूंकि कण-एंटीपार्टिकल युग्म ब्लैक होल के गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा द्वारा निर्मित होता था, इसलिए कणों में से एक का ब्लैक होल के द्रव्यमान का कम होना।
इस प्रक्रिया का एक वैकल्पिक दृष्टिकोण यह है कि वैक्यूम में उतार-चढ़ाव के कारण एक कण-एंटीपार्टिकल युग्म ब्लैक होल के घटना क्षितिज के करीब दिखाई देता है। जोड़ी में से एक ब्लैक होल में गिर जाता है जबकि दूसरा भाग जाता है। कुल ऊर्जा को संरक्षित करने के लिए, ब्लैक होल में गिरे कण में नकारात्मक ऊर्जा होनी चाहिए। यह ब्लैक होल का द्रव्यमान खोने का कारण बनता है, और, बाहरी पर्यवेक्षक के लिए, ऐसा प्रतीत होता है कि ब्लैक होल ने केवल एक कण उत्सर्जित किया है। एक अन्य मॉडल में, प्रक्रिया एक क्वांटम टनलिंग प्रभाव है, जिससे कण-एंटीपार्टिकल जोड़े वैक्यूम से बनेंगे, और एक घटना क्षितिज के बाहर सुरंग होगी।
ब्लैक होल से निकलने वाले हॉकिंग और थर्मल विकिरण द्वारा गणना किए गए ब्लैक होल विकिरण के बीच एक महत्वपूर्ण अंतर यह है कि उत्तरार्द्ध प्रकृति में सांख्यिकीय है, और केवल इसका औसत संतुष्ट करता है कि ब्लैक-बॉडी विकिरण के प्लैंक नियम के रूप में क्या जाना जाता है, जबकि पूर्व फिट बैठता है डेटा बेहतर है। इस प्रकार थर्मल विकिरण में शरीर के बारे में जानकारी होती है जो इसे उत्सर्जित करता है, जबकि हॉकिंग विकिरण में ऐसी कोई जानकारी नहीं होती है, और यह केवल द्रव्यमान, कोणीय गति और ब्लैक होल के आवेश पर निर्भर करता है। इससे ब्लैक होल की जानकारी विरोधाभास हो जाती है।
हालांकि, अनुमानित गेज-गुरुत्व द्वैत के अनुसार, कुछ मामलों में ब्लैक होल एक शून्य-शून्य तापमान पर क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत के समाधान के बराबर हैं। इसका मतलब है कि ब्लैक होल में कोई सूचना हानि की उम्मीद नहीं है और ब्लैक होल द्वारा उत्सर्जित विकिरण संभवतः सामान्य थर्मल विकिरण है। यदि यह सही है, तो हॉकिंग की मूल गणना को सही किया जाना चाहिए, हालांकि यह पता नहीं है कि कैसे।
एक सौर द्रव्यमान के एक ब्लैक होल में केवल 60 नैनोकेल्विन का तापमान होता है; वास्तव में, इस तरह का ब्लैक होल उत्सर्जन करने की तुलना में कहीं अधिक कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड विकिरण को अवशोषित करेगा। 4.5e22 किग्रा का एक ब्लैक होल 2.7 K के सन्तुलन में होगा, जो उतने ही विकिरण को अवशोषित करेगा। फिर भी छोटे प्राइमर्डियल ब्लैक होल जितना अवशोषित करते हैं और इससे द्रव्यमान कम होता है।
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