प्रयोगशाळेत तयार केलेले ब्लॅक होल भौतिकशास्त्र: ऊर्जा आणि वेव्ह तंत्रज्ञानातील एक क्रांती

CUNY ॲडव्हान्स्ड सायन्स रिसर्च सेंटर (ASRC) मधील भौतिकशास्त्रज्ञांनी एका स्थिर प्रयोगशाळेत फिरणाऱ्या ब्लॅक होलच्या (कृष्णविवर) अत्यंत ऊर्जा-निष्कर्षण यंत्रणेचे यशस्वीरित्या पुनरुत्पादन केले आहे. सुपरलुमिनल (प्रकाशाच्या वेगापेक्षा जास्त) रोटेशनचे अनुकरण करण्यासाठी मेटामटेरियल्सचा वापर करून, हा शोध सैद्धांतिक खगोलभौतिकीला (astrophysics) व्यावहारिक आणि स्केलेबल तंत्रज्ञानाच्या क्षेत्रात घेऊन गेला आहे.

भौतिक हालचाल न करता पेनरोस प्रक्रिया (Penrose Process) पुन्हा निर्माण करणे

पाच दशकांहून अधिक काळ, नोबेल विजेते सर रॉजर पेनरोस यांनी १९६९ मध्ये मांडलेला "पेनरोस प्रोसेस" (Penrose Process) हा सिद्धांत असे सुचवतो की ब्लॅक होलच्या एर्गोस्फीअरमधून (ergosphere) ऊर्जा मिळवता येऊ शकते. निसर्गात, हे घडते कारण ब्लॅक होलचे रोटेशन स्वतः स्पेस-टाइमला (space-time) खेचते, ज्यामुळे कण प्रवेश करण्यापेक्षा अधिक ऊर्जेसह बाहेर पडू शकतात. तथापि, पृथ्वीवर याची चाचणी घेणे पूर्वी अशक्य होते, कारण कोणताही यांत्रिक उपक्रम विखुरला न जाता या शक्तींचे अनुकरण करण्यासाठी पुरेसा वेगाने फिरू शकत नव्हता.

प्रिन्सिपल इन्व्हेस्टिगेटर अँड्रिया अलु यांच्या नेतृत्वाखालील CUNY ASRC टीमने "कृत्रिम रोटेशन" (artificial rotation) वापरून ही भौतिक मर्यादा ओलांडली. एखादी भौतिक वस्तू फिरवण्याऐवजी, त्यांनी प्रगत मेटामटेरियल्सपासून बनवलेली एक स्थिर रेडिओ फ्रिक्वेन्सी रिंग तयार केली. इलेक्ट्रॉनिक घटकांच्या विद्युत गुणधर्मांमधील बदलांचे अचूक वेळेनुसार नियोजन करून, संशोधकांनी एक फिरणारे वेव्ह पॅटर्न तयार केले जे प्रकाशाच्या वेगापेक्षा वेगाने फिरणाऱ्या वस्तूचे अनुकरण करते. यामुळे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लहरींना प्रणालीशी संवाद साधणे आणि प्रवर्धित (amplified) होऊन बाहेर पडणे शक्य झाले, ज्यामुळे नियंत्रित वातावरणात पेनरोस-झेल्डोविच प्रक्रिया (Penrose-Zel'dovich process) प्रभावीपणे सिद्ध झाली.

खगोलभौतिकीपासून क्वांटम कॉम्प्युटिंग आणि संरक्षणापर्यंत

जरी हा प्रयोग विश्वातील सर्वात हिंसक घटनांकडे पाहण्याची एक संधी उपलब्ध करून देत असला, तरी त्याचे खरे मूल्य पृथ्वीवरील उपयोगांमध्ये आहे. हालचाल न करता कृत्रिम रोटेशनद्वारे विशिष्ट लहरी प्रवर्धित करण्याची क्षमता वेव्ह-मॅटर इंटरअॅक्शनसाठी (wave-matter interaction) एक नवीन क्षितिज खुले करते.

सह-प्रमुख लेखक हाडी मूस आणि प्रमुख लेखक हादिसेह नसारी यांच्यासह संशोधन टीमने या तंत्रज्ञानासाठी अनेक उच्च-प्रभाव असलेल्या क्षेत्रांची ओळख पटवली आहे:

• वायरलेस कम्युनिकेशन आणि रडार: ब्रॉडबँड निवडक प्रवर्धन (selective amplification) करण्याची क्षमता अतिशय कार्यक्षम, हाय-स्पीड वायरलेस नेटवर्क आणि अधिक प्रगत रडार प्रणालींकडे नेऊ शकते.
• प्रगत ऑप्टिक्स आणि फोटोनिक्स: कॉम्प्युटर चिप्समधून प्रकाश कसा प्रवास करतो यावर नियंत्रण मिळवून, हे तंत्रज्ञान डेटा प्रोसेसिंगच्या वेगात क्रांती घडवून आणू शकते.
• क्वांटम सायन्स: हे प्लॅटफॉर्म वेव्ह फिजिक्स आणि क्वांटम मेकॅनिक्सच्या छेदनबिंदूचा शोध घेण्यासाठी एक अष्टपैलू वातावरण प्रदान करते.

विशेष म्हणजे, या प्रकल्पाला अमेरिकन संरक्षण विभाग (DoD) आणि नॅशनल सायन्स फाउंडेशनकडून महत्त्वपूर्ण पाठबळ मिळाले आहे, जे सिग्नल प्रोसेसिंग आणि इलेक्ट्रॉनिक वॉरफेअरच्या क्षेत्रात या तंत्रज्ञानाचे धोरणात्मक महत्त्व अधोरेखित करते.

भारताच्या तांत्रिक सार्वभौमत्वासाठी धोरणात्मक परिणाम

क्वांटम वर्चस्व आणि 6G वर्चस्वासाठी जागतिक स्पर्धा तीव्र होत असताना, मूलभूत भौतिकशास्त्राचा तांत्रिक फायद्यासाठी कसा वापर केला जाऊ शकतो, यातील बदल हा विकास दर्शवतो. भारतासाठी, जे नॅशनल क्वांटम मिशन आणि स्वदेशी सेमीकंडक्टर उत्पादनामध्ये आक्रमकपणे गुंतवणूक करत आहे, अशा शोधांचे महत्त्व अत्यंत मोठे आहे.

भारतासाठी याचा अर्थ काय

• क्वांटम आणि सेमीकंडक्टर महत्त्वाकांक्षा: भारत एक मजबूत देशांतर्गत सेमीकंडक्टर इकोसिस्टम तयार करण्यासाठी प्रयत्न करत असताना, पुढील पिढीचे हाय-स्पीड प्रोसेसर आणि क्वांटम कम्युनिकेशन लिंक्स विकसित करण्यासाठी मेटामटेरियल-आधारित वेव्ह मॅनिप्युलेशनमध्ये प्रभुत्व मिळवणे आवश्यक असेल.
• संरक्षण आणि इलेक्ट्रॉनिक वॉरफेअर: रडार आणि सिग्नल प्रवर्धनातील संभाव्य वापर इंडो-पॅसिफिक क्षेत्रात समानता राखण्यासाठी भारताच्या प्रगत इलेक्ट्रॉनिक वॉरफेअर क्षमतेच्या धोरणात्मक गरजेसाठी अत्यंत संबंधित आहे.
• धोरणात्मक संशोधन संरेखन: जागतिक शक्तींद्वारे निर्यात केल्या जाणाऱ्या 'ड्युअल-युज डीप-टेक'चा (dual-use deep-tech) देश केवळ ग्राहक बनू नये याची खात्री करण्यासाठी भारतीय वैज्ञानिक संस्थांनी "टाइम-इंजिनिअर्ड" (time-engineered) साहित्य आणि मेटामटेरियल्सवर लक्ष केंद्रित करणे आवश्यक आहे.