ప్రయోగశాలలో సృష్టించిన బ్లాక్ హోల్ భౌతికశాస్త్రం: శక్తి మరియు తరంగ సాంకేతికతలో ఒక విప్లవం

CUNY అడ్వాన్స్‌డ్ సైన్స్ రీసెర్చ్ సెంటర్ (ASRC) లోని భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు, ఒక స్థిరమైన ప్రయోగశాల వాతావరణంలో తిరుగుతున్న బ్లాక్ హోల్ యొక్క అత్యంత శక్తివంతమైన శక్తి వెలికితీత యంత్రాంగాన్ని విజయవంతంగా పునరావృతం చేశారు. సూపర్ లూమినల్ (కాంతి వేగం కంటే ఎక్కువ) భ్రమణాన్ని అనుకరించడానికి మెటామెటీరియల్స్‌ను ఉపయోగించడం ద్వారా, ఈ ఆవిష్కరణ సిద్ధాంతపరమైన ఖగోళ భౌతికశాస్త్రాన్ని (theoretical astrophysics) ఆచరణాత్మకమైన, విస్తరించదగిన సాంకేతికతలోకి మారుస్తోంది.

భౌతిక కదలిక లేకుండా Penrose Processను పునరావృతం చేయడం

ఐదు దశాబ్దాలకు పైగా, 1969లో నోబెల్ విజేత సర్ రోజర్ పెన్రోస్ ప్రతిపాదించిన "Penrose Process" సిద్ధాంతం ప్రకారం, బ్లాక్ హోల్ యొక్క ఎర్గోస్పియర్ (ergosphere) నుండి శక్తిని సేకరించవచ్చని సూచించబడింది. ప్రకృతిలో, బ్లాక్ హోల్ యొక్క భ్రమణం స్పేస్-టైమ్‌ను (space-time) తనతో పాటు లాగడం వల్ల, కణాలు లోపలికి ప్రవేశించిన దానికంటే ఎక్కువ శక్తితో బయటకు రాగలుగుతాయి. అయితే, భూమిపై దీనిని పరీక్షించడం గతంలో అసాధ్యం, ఎందుకంటే ఏ యంత్రం కూడా విచ్ఛిన్నం కాకుండా ఈ శక్తులను అనుకరించేంత వేగంగా తిరగలేదు.

ప్రిన్సిపల్ ఇన్వెస్టిగేటర్ Andrea Alù నేతృత్వంలోని CUNY ASRC బృందం "కృత్రిమ భ్రమణం" (artificial rotation) ఉపయోగించి ఈ భౌతిక పరిమితిని అధిగమించింది. భౌతిక వస్తువును తిప్పడానికి బదులుగా, వారు అధునాతన మెటామెటీరియల్స్‌తో కూడిన ఒక స్థిరమైన రేడియో ఫ్రీక్వెన్సీ రింగ్‌ను నిర్మించారు. ఎలక్ట్రానిక్ భాగాల యొక్క విద్యుత్ లక్షణాలలో మార్పులను ఖచ్చితమైన సమయంతో నిర్వహించడం ద్వారా, పరిశోధకులు కాంతి వేగం కంటే వేగంగా తిరుగుతున్న వస్తువును పోలి ఉండే కదిలే తరంగ నమూనాను సృష్టించారు. ఇది విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు వ్యవస్థతో పరస్పర చర్య జరిపి, విస్తరిత (amplified) రూపంలో బయటకు రావడానికి అనుమతించింది, తద్వారా నియంత్రిత వాతావరణంలో Penrose-Zel'dovich ప్రాసెస్‌ను సమర్థవంతంగా నిరూపించింది.

ఖగోళ భౌతికశాస్త్రం నుండి క్వాంటం కంప్యూటింగ్ మరియు రక్షణ రంగం వరకు

ఈ ప్రయోగం విశ్వంలోని అత్యంత శక్తివంతమైన దృగ్విషయాలను అర్థం చేసుకోవడానికి ఒక కిటికీని తెరిచినప్పటికీ, దీని నిజమైన విలువ భూమిపై దీని అనువర్తనాలు (applications) లో ఉంది. కదలిక లేని కృత్రిమ భ్రమణం ద్వారా నిర్దిష్ట తరంగాలను విస్తరించే సామర్థ్యం, తరంగ-పదార్థ పరస్పర చర్య (wave-matter interaction)లో ఒక కొత్త సరిహద్దును అందిస్తుంది.

కో-లీడ్ ఆథర్ Hady Moussa మరియు లీడ్ ఆథర్ Hadiseh Nasariలతో సహా పరిశోధన బృందం ఈ సాంకేతికత కోసం పలు ప్రభావవంతమైన రంగాలను గుర్తించింది:

• వైర్‌లెస్ కమ్యూనికేషన్ మరియు రాడార్: బ్రాడ్‌బ్యాండ్ సెలెక్టివ్ యాంప్లిఫికేషన్‌ను నిర్వహించే సామర్థ్యం, అత్యంత సమర్థవంతమైన, హై-స్పీడ్ వైర్‌లెస్ నెట్‌వర్క్‌లు మరియు మరింత అధునాతన రాడార్ వ్యవస్థలకు దారితీయవచ్చు.
• అడ్వాన్స్‌డ్ ఆప్టిక్స్ మరియు ఫోటోనిక్స్: కంప్యూటర్ చిప్‌ల ద్వారా కాంతి ఎలా కదులుతుందో నియంత్రించడం ద్వారా, ఈ సాంకేతికత డేటా ప్రాసెసింగ్ వేగంలో విప్లవాత్మక మార్పులు తీసుకురాగలదు.
• క్వాంటం సైన్స్: తరంగ భౌతికశాస్త్రం మరియు క్వాంటం మెకానిక్స్ మధ్య ఉన్న సంబంధాన్ని అన్వేషించడానికి ఈ ప్లాట్‌ఫారమ్ ఒక బహుముఖ వాతావరణాన్ని అందిస్తుంది.

ముఖ్యంగా, ఈ ప్రాజెక్ట్‌కు US డిపార్ట్‌మెంట్ ఆఫ్ డిఫెన్స్ (DoD) మరియు నేషనల్ సైన్స్ ఫౌండేషన్ నుండి గణనీయమైన మద్దతు లభించింది, ఇది సిగ్నల్ ప్రాసెసింగ్ మరియు ఎలక్ట్రానిక్ వార్‌ఫేర్ రంగాలలో ఈ సాంకేతికత యొక్క వ్యూహాత్మక ప్రాముఖ్యతను నొక్కి చెబుతుంది.

భారతదేశ సాంకేతిక సార్వభౌమాధికారంపై వ్యూహాత్మక ప్రభావాలు

క్వాంటం సుప్రీమసీ మరియు 6G ఆధిపత్యం కోసం ప్రపంచవ్యాప్త పోటీ పెరుగుతున్న తరుణంలో, ప్రాథమిక భౌతికశాస్త్రాన్ని సాంకేతిక ప్రయోజనం కోసం ఎలా ఆయుధంగా మార్చుకోవచ్చో ఈ అభివృద్ధి సూచిస్తోంది. నేషనల్ క్వాంటం మిషన్ మరియు స్వదేశీ సెమీకండక్టర్ తయారీలో దూకుడుగా పెట్టుబడులు పెడుతున్న భారతదేశానికి, ఇటువంటి ఆవిష్కరణలు కీలకమైన మైలురాళ్లు.

భారతదేశానికి దీని అర్థం ఏమిటి

• క్వాంటం మరియు సెమీకండక్టర్ ఆశయాలు: భారతదేశం ఒక బలమైన స్వదేశీ సెమీకండక్టర్ వ్యవస్థను నిర్మించడానికి ప్రయత్నిస్తున్న తరుణంలో, తదుపరి తరం హై-స్పీడ్ ప్రాసెసర్‌లు మరియు క్వాంటం కమ్యూనికేషన్ లింక్‌లను అభివృద్ధి చేయడానికి మెటామెటీరియల్ ఆధారిత తరంగ నియంత్రణలో నైపుణ్యం సాధించడం చాలా అవసరం.
• రక్షణ మరియు ఎలక్ట్రానిక్ వార్‌ఫేర్: రాడార్ మరియు సిగ్నల్ యాంప్లిఫికేషన్‌లో దీని సంభావ్య అనువర్తనం, ఇండో-పసిఫిక్ ప్రాంతంలో సమానత్వాన్ని కాపాడుకోవడానికి భారతదేశానికి అవసరమైన అధునాతన ఎలక్ట్రానిక్ వార్‌ఫేర్ సామర్థ్యాలకు అత్యంత సంబంధితమైనది.
• వ్యూహాత్మక పరిశోధనల అనుసంధానం: ప్రపంచ శక్తులు ఎగుమతి చేసే డ్యూయల్-యూజ్ డీప్-టెక్ (dual-use deep-tech) యొక్క కేవలం వినియోగదారుగా మాత్రమే భారతదేశం మిగిలిపోకుండా ఉండాలంటే, భారతీయ శాస్త్రీయ సంస్థలు "time-engineered" మెటీరియల్స్ మరియు మెటామెటీరియల్స్‌పై దృష్టి పెంచాలి.