ஆய்வகத்தில் உருவாக்கப்பட்ட கருந்துளை இயற்பியல்: ஆற்றல் மற்றும் அலைத் தொழில்நுட்பத்தில் ஒரு புரட்சி

CUNY Advanced Science Research Center (ASRC)-இன் இயற்பியலாளர்கள், சுழலும் ஒரு கருந்துளையின் தீவிர ஆற்றல் பிரித்தெடுத்தல் நுட்பங்களை ஒரு நிலையான ஆய்வகச் சூழலில் வெற்றிகரமாகப் பிரதிப்படுத்தியுள்ளனர். superluminal rotation (ஒளியின் வேகத்தை விட அதிகமான சுழற்சி) முறையை உருவகப்படுத்த metamaterials-களைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், இந்த முன்னேற்றம் கோட்பாட்டு வானியற்பியலை நடைமுறை மற்றும் அளவிடக்கூடிய தொழில்நுட்பத் துறையில் கொண்டு வந்துள்ளது.

இயற்பியல் இயக்கம் இன்றி Penrose Process-ஐ மீண்டும் உருவாக்குதல்

ஐம்பது ஆண்டுகளுக்கும் மேலாக, 1969-இல் நோபல் பரிசு பெற்ற சர் ரோஜர் பென்ரோஸ் முன்மொழிந்த "Penrose Process" என்ற கோட்பாடு, ஒரு கருந்துளையின் ergosphere-லிருந்து ஆற்றலை அறுவடை செய்ய முடியும் என்று கூறியது. இயற்கையில், கருந்துளையின் சுழற்சி கால-வெளியையே (space-time) இழுப்பதால், துகள்கள் உள்ளே நுழைந்ததை விட அதிக ஆற்றலுடன் வெளியேற முடிகிறது. இருப்பினும், பூமியில் இதைச் சோதிப்பது இதற்கு முன்பு சாத்தியமில்லை; ஏனெனில் எந்தவொரு இயந்திரக் கருவியும் சிதைந்துவிடாமல் இவ்வளவு வேகமான விசைகளை உருவகப்படுத்த போதுமான வேகத்தில் சுழல முடியாது.

முதன்மை ஆய்வாளர் Andrea Alù தலைமையிலான CUNY ASRC குழுவினர், "artificial rotation" (செயற்கை சுழற்சி) மூலம் இந்த இயற்பியல் வரம்பைத் தாண்டினர். ஒரு இயற்பியல் பொருளைச் சுழற்றுவதற்குப் பதிலாக, மேம்பட்ட metamaterials-களால் ஆன ஒரு நிலையான ரேடியோ அதிர்வெண் வளையத்தை (radio frequency ring) அவர்கள் உருவாக்கினர். மின்னணு கூறுகளின் மின் பண்புகளில் ஏற்படும் மாற்றங்களை மிகத் துல்லியமாகத் திட்டமிடுவதன் மூலம், ஒளியின் வேகத்தை விட வேகமாகச் சுழலும் ஒரு பொருளைப் போன்ற நகரும் அலை அமைப்பை ஆராய்ச்சியாளர்கள் உருவாக்கினர். இது மின்காந்த அலைகள் அமைதியுடன் வினைபுரிந்து, பெருக்கப்பட்டு (amplified) வெளியேற வழிவகை செய்தது, இதன் மூலம் ஒரு கட்டுப்படுத்தப்பட்ட சூழலில் Penrose-Zel'dovich செயல்முறையை அவர்கள் திறம்பட நிரூபித்தனர்.

வானியற்பியலில் இருந்து Quantum Computing மற்றும் பாதுகாப்புத் துறை வரை

இந்தச் சோதனை பிரபஞ்சத்தின் மிகவும் தீவிரமான நிகழ்வுகளைப் புரிந்துகொள்ள ஒரு வாய்ப்பை வழங்கினாலும், அதன் உண்மையான மதிப்பு பூமியில் உள்ள பயன்பாடுகளில் உள்ளது. இயக்கம் இல்லாத செயற்கை சுழற்சி மூலம் குறிப்பிட்ட அலைகளைப் பெருக்கும் திறன், அலை-பொருள் இடையேயான தொடர்பில் (wave-matter interaction) ஒரு புதிய எல்லையைத் திறக்கிறது.

இணை முதன்மை ஆசிரியர் Hady Moussa மற்றும் முதன்மை ஆசிரியர் Hadiseh Nasari உள்ளிட்ட ஆராய்ச்சி குழுவினர், இந்தத் தொழில்நுட்பத்திற்கான பல அதிகத் தாக்கத்தை ஏற்படுத்தக்கூடிய துறைகளைக் கண்டறிந்துள்ளனர்:

• Wireless Communication மற்றும் Radar: broadband selective amplification மேற்கொள்ளும் திறன், அதிநவீன, அதிவேக வயர்லெஸ் நெட்வொர்க்குகள் மற்றும் மிகவும் மேம்பட்ட ரேடார் அமைப்புகளுக்கு வழிவகுக்கும்.
• Advanced Optics மற்றும் Photonics: கணினி சிப்கள் வழியாக ஒளி எவ்வாறு நகர்கிறது என்பதைக் கட்டுப்படுத்துவதன் மூலம், இந்தத் தொழில்நுட்பம் தரவு செயலாக்க வேகத்தில் புரட்சியை ஏற்படுத்தும்.
• Quantum Science: அலை இயற்பியல் மற்றும் quantum mechanics ஆகியவற்றின் சந்திப்பை ஆராய்வதற்கு இந்தத் தளம் ஒரு பன்முகச் சூழலை வழங்குகிறது.

குறிப்பிடத்தக்க வகையில், இந்தத் திட்டம் அமெரிக்க பாதுகாப்புத் துறை (DoD) மற்றும் National Science Foundation ஆகியவற்றிடமிருந்து குறிப்பிடத்தக்க ஆதரவைப் பெற்றுள்ளது, இது சிக்னல் செயலாக்கம் மற்றும் electronic warfare ஆகிய துறைகளில் இந்தத் தொழில்நுட்பத்தின் மூலோபாய முக்கியத்துவத்தை எடுத்துக்காட்டுகிறது.

இந்தியாவின் தொழில்நுட்ப இறையாண்மைக்கான மூலோபாய தாக்கங்கள்

குவாண்டம் மேலாதிக்கம் மற்றும் 6G ஆதிக்கம் குறித்த உலகளாவியப் போட்டி தீவிரமடைந்து வரும் நிலையில், அடிப்படை இயற்பியலை எவ்வாறு தொழில்நுட்பச் சாதகத்திற்காகப் பயன்படுத்தலாம் என்பதற்கான மாற்றத்தை இந்த வளர்ச்சி உணர்த்துகிறது. தேசிய குவாண்டம் மிஷன் (National Quantum Mission) மற்றும் உள்நாட்டு செமிகண்டக்டர் உற்பத்தியில் தீவிரமாக முதலீடு செய்து வரும் இந்தியாவிற்கு, இத்தகைய முன்னேற்றங்கள் முக்கியமான மைல்கற்களாகும்.

இது இந்தியாவிற்கு எதைக் குறிக்கிறது

• Quantum மற்றும் Semiconductor இலக்குகள்: இந்தியா ஒரு வலுவான உள்நாட்டு செமிகண்டக்டர் சூழலை உருவாக்க முயற்சிக்கும்போது, அடுத்த தலைமுறை அதிவேக செயலிகள் மற்றும் quantum communication இணைப்புகளை மேம்படுத்துவதற்கு metamaterial அடிப்படையிலான அலைக் கையாளுதலை (wave manipulation) maîற்றுவது அவசியமாகும்.
• பாதுகாப்பு மற்றும் Electronic Warfare: ரேடார் மற்றும் சிக்னல் பெருக்கலில் இதைப் பயன்படுத்துவதற்கான சாத்தியக்கூறுகள், இந்தோ-பசிபிக் பிராந்தியத்தில் சமநிலையைப் பேணுவதற்கு இந்தியா கொண்டுள்ள மேம்பட்ட மின்னணுப் போர்த் திறன்களுக்கான மூலோபாயத் தேவையைப் பூர்த்தி செய்ய மிகவும் பொருத்தமானவை.
• மூலோபாய ஆராய்ச்சி ஒருங்கிணைப்பு: உலகளாவிய சக்திகளால் ஏற்றுமதி செய்யப்படும் dual-use deep-tech தொழில்நுட்பங்களின் வெறும் நுகர்வோராக இந்தியா மாறிவிடாமல் இருப்பதை உறுதி செய்ய, இந்திய அறிவியல் நிறுவனங்கள் "time-engineered" பொருட்கள் மற்றும் metamaterials மீது அதிக கவனம் செலுத்த வேண்டும்.