ലാബിൽ നിർമ്മിച്ച ബ്ലാക്ക് ഹോൾ ഫിസിക്സ്: ഊർജ്ജത്തിലും വേവ് ടെക്നോളജിയിലും ഒരു വിപ്ലവം

CUNY അഡ്വാൻസ്ഡ് സയൻസ് റിസർച്ച് സെന്ററിലെ (ASRC) ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞർ, കറങ്ങിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്ന ഒരു ബ്ലാക്ക് ഹോളിൽ നിന്നുള്ള അതിശക്തമായ ഊർജ്ജം വേർതിരിച്ചെടുക്കുന്ന പ്രക്രിയ ഒരു നിശ്ചല ലാബ് പശ്ചാത്തലത്തിൽ വിജയകരമായി പുനരാവിഷ്കരിച്ചു. സൂപ്പർലുമിനൽ (പ്രകാശവേഗതയേക്കാൾ കൂടിയ) കറക്കം അനുകരിക്കാൻ മെറ്റാമെറ്റീരിയലുകൾ ഉപയോഗിച്ചുകൊണ്ട് നടത്തിയ ഈ മുന്നേറ്റം, സൈദ്ധാന്തിക ആസ്ട്രോഫിസിക്സിനെ പ്രായോഗികവും വിപുലീകരിക്കാൻ കഴിയുന്നതുമായ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ മേഖലയിലേക്ക് എത്തിക്കുന്നു.

ഭൗതികമായ ചലനമില്ലാതെ പെൻറോസ് പ്രക്രിയ (Penrose Process) പുനരാവിഷ്കരിക്കുന്നു

1969-ൽ നോബൽ സമ്മാന ജേതാവായ സർ റോജർ പെൻറോസ് മുന്നോട്ടുവെച്ച "പെൻറോസ് പ്രക്രിയ" (Penrose Process) എന്ന സിദ്ധാന്തം അനുസരിച്ച്, ഒരു ബ്ലാക്ക് ഹോളിലെ എർഗോസ്ഫിയറിൽ (ergosphere) നിന്ന് ഊർജ്ജം ശേഖരിക്കാൻ സാധിക്കും. പ്രകൃതിയിൽ, ബ്ലാക്ക് ഹോളിന്റെ കറക്കം സ്പേസ്-ടൈമിനെ തന്നെ വലിച്ചടുപ്പിക്കുന്നത് മൂലമാണ് ഇത് സംഭവിക്കുന്നത്; ഇത് കണികകൾക്ക് പ്രവേശിച്ചതിനേക്കാൾ കൂടുതൽ ഊർജ്ജത്തോടെ പുറത്തുകടക്കാൻ അവസരം നൽകുന്നു. എന്നാൽ, ഇത്തരം ബലങ്ങൾ അനുകരിക്കാൻ ആവശ്യമായ വേഗതയിൽ കറങ്ങുന്ന ഒരു മെക്കാനിക്കൽ ഉപകരണവും തകരാതെ നിലനിൽക്കില്ല എന്നതിനാൽ, ഭൂമിയിൽ ഇത് പരീക്ഷിക്കുന്നത് മുമ്പ് അസാധ്യമായിരുന്നു.

പ്രിൻസിപ്പൽ ഇൻവെസ്റ്റിഗേറ്റർ ആൻഡ്രിയ അലൂവിന്റെ നേതൃത്വത്തിലുള്ള CUNY ASRC ടീം "കൃത്രിമ കറക്കം" (artificial rotation) ഉപയോഗിച്ച് ഈ ഭൗതികമായ പരിമിതി മറികടന്നു. ഒരു ഭൗതിക വസ്തു കറക്കുന്നതിന് പകരം, അത്യാധുനിക മെറ്റാമെറ്റീരിയലുകൾ ഉപയോഗിച്ച് നിർമ്മിച്ച ഒരു നിശ്ചല റേഡിയോ ഫ്രീക്വൻസി റിംഗ് അവർ രൂപകൽപ്പന ചെയ്തു. ഇലക്ട്രോണിക് ഘടകങ്ങളുടെ വൈദ്യുത ഗുണങ്ങളിൽ കൃത്യമായ സമയക്രമത്തിൽ മാറ്റം വരുത്തിക്കൊണ്ട്, പ്രകാശവേഗതയേക്കാൾ വേഗത്തിൽ കറങ്ങുന്ന ഒരു വസ്തുവിനെ അനുകരിക്കുന്ന ചലനാത്മകമായ ഒരു വേവ് പാറ്റേൺ ഗവേഷകർ സൃഷ്ടിച്ചു. ഇത് വൈദ്യുതകാന്തിക തരംഗങ്ങളെ (electromagnetic waves) സിസ്റ്റവുമായി സംവദിക്കാനും അവയുടെ ശക്തി വർദ്ധിപ്പിക്കാനും (amplify) അനുവദിച്ചു, അങ്ങനെ നിയന്ത്രിത സാഹചര്യത്തിൽ പെൻറോസ്-സെൽഡോവിച്ച് പ്രക്രിയ (Penrose-Zel'dovich process) ഫലപ്രദമായി തെളിയിച്ചു.

ആസ്ട്രോഫിസിക്സിൽ നിന്ന് ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിംഗിലേക്കും പ്രതിരോധ മേഖലയിലേക്കും

പ്രപഞ്ചത്തിലെ ഏറ്റവും ശക്തമായ പ്രതിഭാസങ്ങളെക്കുറിച്ച് മനസ്സിലാക്കാൻ ഈ പരീക്ഷണം സഹായിക്കുമെങ്കിലും, അതിന്റെ യഥാർത്ഥ മൂല്യം ഭൂമിയിലെ പ്രായോഗിക ഉപയോഗങ്ങളിലാണ്. ചലനമില്ലാത്ത കൃത്രിമ കറക്കത്തിലൂടെ പ്രത്യേക തരംഗങ്ങളെ വർദ്ധിപ്പിക്കാനുള്ള കഴിവ് വേവ്-മാറ്റർ ഇന്ററാക്ഷൻ (wave-matter interaction) മേഖലയിൽ പുതിയൊരു ചക്രവാളം തുറക്കുന്നു.

കോ-ലീഡ് ഓതർ ഹാദി മൂസയും ലീഡ് ഓതർ ഹദീസെ നസാരിയും ഉൾപ്പെടുന്ന ഗവേഷണ സംഘം ഈ സാങ്കേതികവിദ്യയ്ക്ക് ഉയർന്ന സ്വാധീനമുള്ള നിരവധി മേഖലകളെ തിരിച്ചറിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്:

• വയർലെസ് കമ്മ്യൂണിക്കേഷനും റഡാറും: ബ്രോഡ്‌ബാൻഡ് സെലക്റ്റീവ് ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ നടത്താനുള്ള കഴിവ് അതിവേഗത്തിലുള്ളതും അതീവ കാര്യക്ഷമവുമായ വയർലെസ് നെറ്റ്‌വർക്കുകൾക്കും കൂടുതൽ പരിഷ്കൃതമായ റഡാർ സംവിധാനങ്ങൾക്കും വഴിയൊരുക്കും.
• അഡ്വാൻസ്ഡ് ഒപ്റ്റിക്സും ഫോട്ടോണിക്സും: കമ്പ്യൂട്ടർ ചിപ്പുകളിലൂടെ പ്രകാശം സഞ്ചരിക്കുന്ന രീതി നിയന്ത്രിക്കുന്നതിലൂടെ, ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ ഡാറ്റാ പ്രോസസ്സിംഗ് വേഗതയിൽ വിപ്ലവം സൃഷ്ടിച്ചേക്കാം.
• ക്വാണ്ടം സയൻസ്: വേവ് ഫിസിക്സും ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യാൻ ഈ പ്ലാറ്റ്‌ഫോം വൈവിധ്യമാർന്ന സാഹചര്യം ഒരുക്കുന്നു.

ശ്രദ്ധേയമായ കാര്യം, ഈ പ്രോജക്റ്റിന് യുഎസ് ഡിപ്പാർട്ട്‌മെന്റ് ഓഫ് ഡിഫൻസിന്റെയും (DoD) നാഷണൽ സയൻസ് ഫൗണ്ടേഷന്റെയും വലിയ പിന്തുണ ലഭിച്ചിട്ടുണ്ട് എന്നതാണ്. സിഗ്നൽ പ്രോസസ്സിംഗ്, ഇലക്ട്രോണിക് വാർഫെയർ എന്നീ മേഖലകളിൽ ഈ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ തന്ത്രപരമായ പ്രാധാന്യത്തെ ഇത് എടുത്തുകാണിക്കുന്നു.

ഇന്ത്യയുടെ സാങ്കേതിക പരമാധികാരത്തിനുള്ള തന്ത്രപരമായ പ്രത്യാഘാതങ്ങൾ

ക്വാണ്ടം മേധാവിത്വത്തിനും 6G ആധിപത്യത്തിനുമുള്ള ആഗോള മത്സരം ശക്തമാകുന്ന സാഹചര്യത്തിൽ, അടിസ്ഥാന ഭൗതികശാസ്ത്രത്തെ സാങ്കേതിക നേട്ടങ്ങൾക്കായി എങ്ങനെ ഉപയോഗിക്കാം എന്നതിലെ മാറ്റത്തെ ഈ വികസനം സൂചിപ്പിക്കുന്നു. നാഷണൽ ക്വാണ്ടം മിഷനിലും തദ്ദേശീയമായ സെമികണ്ടക്ടർ നിർമ്മാണത്തിലും വലിയ തോതിൽ നിക്ഷേപം നടത്തുന്ന ഇന്ത്യയെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം ഇത്തരം മുന്നേറ്റങ്ങൾ നിർണ്ണായകമായ നാഴികക്കല്ലുകളാണ്.

ഇന്ത്യയെ സംബന്ധിച്ച് ഇതിന്റെ അർത്ഥമെന്താണ്?

• ക്വാണ്ടം, സെമികണ്ടക്ടർ ലക്ഷ്യങ്ങൾ: ഇന്ത്യ ശക്തമായ ഒരു ആഭ്യന്തര സെമികണ്ടക്ടർ ഇക്കോസിസ്റ്റം കെട്ടിപ്പടുക്കാൻ ശ്രമിക്കുമ്പോൾ, അടുത്ത തലമുറയിലെ ഹൈ-സ്പീഡ് പ്രോസസറുകളും ക്വാണ്ടം കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ ലിങ്കുകളും വികസിപ്പിക്കുന്നതിന് മെറ്റാമെറ്റീരിയൽ അധിഷ്ഠിത വേവ് മാനിപുലേഷൻ (wave manipulation) സ്വാധീനിക്കുന്നത് അത്യന്താപേക്ഷിതമായിരിക്കും.
• പ്രതിരോധവും ഇലക്ട്രോണിക് വാർഫെയറും: റഡാറിലും സിഗ്നൽ ആംപ്ലിഫിക്കേഷനിലും ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിക്കാനുള്ള സാധ്യത, ഇൻഡോ-പസഫിക് മേഖലയിൽ തുല്യത നിലനിർത്തുന്നതിനായി ഇന്ത്യയുടെ തന്ത്രപരമായ ഇലക്ട്രോണിക് വാർഫെയർ ശേഷികൾക്ക് ഏറെ പ്രസക്തമാണ്.
• തന്ത്രപരമായ ഗവേഷണ ഏകോപനം: ആഗോള ശക്തികൾ കയറ്റുമതി ചെയ്യുന്ന ഡ്യുവൽ-യൂസ് ഡീപ്പ്-ടെക് (dual-use deep-tech) സാങ്കേതികവിദ്യകളുടെ വെറും ഉപഭോക്താവ് മാത്രമായി രാജ്യം മാറുന്നില്ലെന്ന് ഉറപ്പാക്കാൻ, ഇന്ത്യൻ ശാസ്ത്ര സ്ഥാപനങ്ങൾ "ടൈം-എഞ്ചിനീയേർഡ്" (time-engineered) മെറ്റീരിയലുകളിലും മെറ്റാമെറ്റീരിയലുകളിലും കൂടുതൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കണം.