લેબમાં નિર્મિત બ્લેક હોલ ફિઝિક્સ: ઊર્જા અને વેવ ટેકનોલોજીમાં એક ક્રાંતિ

CUNY એડવાન્સ્ડ સાયન્સ રિસર્ચ સેન્ટર (ASRC) ના ભૌતિકશાસ્ત્રીઓએ સ્થિર પ્રયોગશાળાના વાતાવરણમાં ફરતા બ્લેક હોલની અત્યંત ઊર્જા-નિષ્કર્ષણ પદ્ધતિઓનું સફળતાપૂર્વક અનુકરણ કર્યું છે. સુપરલ્યુમિનલ (પ્રકાશથી વધુ ઝડપી) પરિભ્રમણનું અનુકરણ કરવા માટે મેટામેટેરિયલ્સનો ઉપયોગ કરીને, આ મહત્વપૂર્ણ શોધ સૈદ્ધાંતિક ખગોળશાસ્ત્રને વ્યવહારિક અને સ્કેલેબલ ટેકનોલોજીના ક્ષેત્રમાં લઈ જાય છે.

ભૌતિક ગતિ વિના પેનરોઝ પ્રોસેસનું પુનઃનિર્માણ

પાંચ દાયકાથી વધુ સમયથી, "પેનરોઝ પ્રોસેસ" — જે 1969 માં નોબેલ વિજેતા સર રોજર પેનરોઝ દ્વારા પ્રસ્તાવિત એક સિદ્ધાંત છે — એ સૂચવતું હતું કે બ્લેક હોલના અર્ગોસ્ફિયર (ergosphere) માંથી ઊર્જા મેળવી શકાય છે. કુદરતમાં, આ એટલા માટે થાય છે કારણ કે બ્લેક હોલનું પરિભ્રમણ અવકાશ-સમય (space-time) ને પોતાની સાથે ખેંચે છે, જેનાથી કણો પ્રવેશ્યા કરતા વધુ ઊર્જા સાથે બહાર નીકળી શકે છે. જોકે, પૃથ્વી પર આનું પરીક્ષણ કરવું અગાઉ અશક્ય હતું, કારણ કે કોઈ પણ યાંત્રિક ઉપકરણ વિખેરાઈ ગયા વિના આ બળોનું અનુકરણ કરવા માટે પૂરતી ઝડપે ફરી શકતું નહોતું.

પ્રિન્સિપલ ઇન્વેસ્ટિગેટર એન્ડ્રીયા એલુના નેતૃત્વ હેઠળની CUNY ASRC ટીમે "કૃત્રિમ પરિભ્રમણ" (artificial rotation) નો ઉપયોગ કરીને આ ભૌતિક મર્યાદાને દૂર કરી છે. કોઈ ભૌતિક વસ્તુને ફેરવવાને બદલે, તેઓએ અદ્યતન મેટામેટેરિયલ્સથી બનેલી એક સ્થિર રેડિયો ફ્રીક્વન્સી રિંગ બનાવી. ઇલેક્ટ્રોનિક ઘટકોના વિદ્યુત ગુણધર્મોમાં ફેરફારના સમયનું ચોકસાઈપૂર્વક સંચાલન કરીને, સંશોધકોએ એક ફરતું તરંગ પેટર્ન (wave pattern) બનાવ્યું જે પ્રકાશની ગતિ કરતાં વધુ ઝડપે ફરતી વસ્તુનું અનુકરણ કરે છે. આનાથી ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો સિસ્ટમ સાથે સંપર્ક કરી શકે છે અને વિસ્તૃત (amplified) થઈને બહાર આવી શકે છે, જેણે નિયંત્રિત વાતાવરણમાં પેનરોઝ-ઝેલ્ડોવિચ પ્રક્રિયાને અસરકારક રીતે સાબિત કરી છે.

ખગોળશાસ્ત્રથી ક્વોન્ટમ કમ્પ્યુટિંગ અને સંરક્ષણ સુધી

જોકે આ પ્રયોગ બ્રહ્માંડની સૌથી ભયાનક ઘટનાઓ વિશે જાણકારી આપે છે, પરંતુ તેનું સાચું મૂલ્ય પૃથ્વી પરના ઉપયોગોમાં રહેલું છે. સ્થિર કૃત્રિમ પરિભ્રમણ દ્વારા ચોક્કસ તરંગોને એમ્પ્લીફાય (વધારો) કરવાની ક્ષમતા વેવ-મેટર ઇન્ટરેક્શન માટે એક નવું ક્ષેત્ર ખોલે છે.

સહ-મુખ્ય લેખક હાડી મુસા અને મુખ્ય લેખક હાડીસ નસારી સહિતની સંશોધન ટીમે આ ટેકનોલોજી માટે કેટલાક ઉચ્ચ-અસરકારક ક્ષેત્રોની ઓળખ કરી છે:

• વાયરલેસ કોમ્યુનિકેશન અને રડાર: બ્રોડબેન્ડ સિલેક્ટિવ એમ્પ્લીફિકેશન કરવાની ક્ષમતા અલ્ટ્રા-એફિશિયન્ટ, હાઇ-સ્પીડ વાયરલેસ નેટવર્ક અને વધુ અત્યાધુનિક રડાર સિસ્ટમ તરફ દોરી શકે છે.
• એડવાન્સ્ડ ઓપ્ટિક્સ અને ફોટોનિક્સ: કમ્પ્યુટર ચિપ્સ દ્વારા પ્રકાશ કેવી રીતે ગતિ કરે છે તેના પર નિયંત્રણ રાખીને, આ ટેકનોલોજી ડેટા પ્રોસેસિંગની ઝડતમાં ક્રાંતિ લાવી શકે છે.
• ક્વોન્ટમ સાયન્સ: આ પ્લેટફોર્મ વેવ ફિઝિક્સ અને ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સના સંગમનો અભ્યાસ કરવા માટે એક બહુમુખી વાતાવરણ પૂરું પાડે છે.

નોંધપાત્ર રીતે, આ પ્રોજેક્ટને યુએસ ડિપાર્ટમેન્ટ ઓફ ડિફેન્સ (DoD) અને નેશનલ સાયન્સ ફાઉન્ડેશન તરફથી નોંધપાત્ર ટેકો મળ્યો છે, જે સિગ્નલ પ્રોસેસિંગ અને ઇલેક્ટ્રોનિક વોરફેરના ક્ષેત્રોમાં આ ટેકનોલોજીના વ્યૂહાત્મક મહત્વને રેખાંકિત કરે છે.

ભારતની ટેક સાર્વભૌમત્વ માટે વ્યૂહાત્મક અસરો

જેમ જેમ ક્વોન્ટમ સર્પ્રિમેસી અને 6G વર્ચસ્વ માટેની વૈશ્વિક સ્પર્ધા તેજ બની રહી છે, તેમ આ વિકાસ સૂચવે છે કે કેવી રીતે મૂળભૂત ભૌતિકશાસ્ત્રનો ટેકનોલોજીકલ લાભ મેળવવા માટે ઉપયોગ કરી શકાય છે. ભારત માટે, જે નેશનલ ક્વોન્ટમ મિશન અને સ્વદેશી સેમિકન્ડક્ટર ઉત્પાદનમાં આક્રમક રીતે રોકાણ કરી રહ્યું છે, આવા ક્રાંતિકારી ફેરફારો નિર્ણાયક માપદંડો છે.

ભારત માટે આનો અર્થ શું છે

• ક્વોન્ટમ અને સેમિકન્ડક્ટર મહત્વાકાંક્ષાઓ: ભારત મજબૂત સ્થાનિક સેમિકન્ડક્ટર ઇકોસિસ્ટમ બનાવવા માટે પ્રયત્નશીલ છે, ત્યારે નેક્સ્ટ-જનરેશન હાઇ-સ્પીડ પ્રોસેસર્સ અને ક્વોન્ટમ કોમ્યુનિકેશન લિંક્સ વિકસાવવા માટે મેટામેટેરિયલ-આધારિત વેવ મેનિપ્યુલેશનમાં નિપુણતા મેળવવી આવશ્યક રહેશે.
• સંરક્ષણ અને ઇલેક્ટ્રોનિક વોરફેર: રડાર અને સિગ્નલ એમ્પ્લીફિકેશનમાં સંભવિત ઉપયોગ ઇન્ડો-પેસિફિક ક્ષેત્રમાં સમાનતા જાળવી રાખવા માટે ભારતની અદ્યતન ઇલેક્ટ્રોનિક વોરફેર ક્ષમતાઓની વ્યૂહાત્મક જરૂરિયાત સાથે અત્યંત સુસંગત છે.
• વ્યૂહાત્મક સંશોધન સંરેખણ: ભારતીય વૈજ્ઞાનિક સંસ્થાઓએ "ટાઇમ-એન્જિનિયર્ડ" મટિરિયલ્સ અને મેટામેટેરિયલ્સ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવું જોઈએ જેથી ખાતરી કરી શકાય કે દેશ માત્ર વૈશ્વિક શક્તિઓ દ્વારા નિકાસ કરવામાં આવતી ડ્યુઅલ-યુઝ ડીપ-ટેકનોલોજીનો ઉપભોક્તા બનીને ન રહી જાય.