ब्लैक होल्स के उपयोग से लाइट बोसन्स की खोज

अल्ट्रा-लाइट बोसॉन सैद्धांतिक कण होते हैं जिनका द्रव्यमान इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान के एक अरबवें हिस्से से कम होता है। चूंकि वे शायद ही कभी अपने परिवेश के साथ बातचीत करते हैं, इसलिए शोध ने उनकी उपस्थिति की पुष्टि करने के लिए उन्हें हटा दिया है।

यदि वे थे, तो प्रकाश बोसॉन, जैसे एक्सोनडार्क मैटर बनेगा।

2019 में, यह सुझाव दिया गया था कि सुपरमेस के पास बहुत हल्के बोसॉन देखे जा सकते हैं ब्लैक होल्स। अध्ययन के अनुसार, सुपरमैसिव ब्लैक होल्स के घटना क्षितिज के बाहर बादल बनेंगे, जो कई गैलेक्टिक केंद्रों में पाए जाते हैं।

अब, भौतिकविदों में हैं साथ मेंLIGO प्रयोगशाला ने ब्लैक होल का उपयोग करके बहुत हल्के बोसॉन की खोज की।

भौतिकविदों ने दो पहले खोजे गए तेजी से घूमने वाले ब्लैक होल की खोज की जो किसी भी अत्यंत हल्के बोसान से प्रभावित थे। उनका बड़ा रोटेशन 1.3 x 10-13 इलेक्ट्रॉन वोल्ट और 2.7 x 10-13 इलेक्ट्रॉन वोल्ट के बीच द्रव्यमान के साथ बहुत हल्के बोसॉन के अस्तित्व को नियंत्रित करता है – एक इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान का लगभग एक लाखवां हिस्सा।

यह अध्ययन के लिए LIGO और कन्या और गुरुत्वाकर्षण तरंग डेटा द्वारा खोजे गए ब्लैक होल के रोटेशन का उपयोग करने वाला पहला अध्ययन है। गहरे द्रव्य

मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में भौतिकी के सहायक प्रोफेसर सह लेखक सल्वाटोर विटाली ने कहा: विभिन्न प्रकार के बोसॉन हैं, और हमने उनमें से एक को देखा। अन्य भी हो सकते हैं, और हम इस विश्लेषण को बढ़ते हुए डेटासेट पर लागू कर सकते हैं जो LIGO और कन्या अगले कुछ वर्षों में प्रदान करेगा। “

क्वांटम थ्योरी मानती है कि बोसोन कण एक छोटे से पैमाने पर सही परिस्थितियों में एक ब्लैक होल के साथ संपर्क करते हैं। कॉम्पटन वेवलेंथ के रूप में जाना जाने वाला यह पैमाना कणों के द्रव्यमान के व्युत्क्रमानुपाती होता है।

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अपने अत्यंत हल्के वजन के कारण, इन कणों में असाधारण रूप से बड़ी तरंग दैर्ध्य होती है। बोसोन के एक विशेष ब्लॉक सेट के लिए, उनकी तरंग दैर्ध्य एक ब्लैक होल के आकार के बराबर हो सकती है। ऐसे मामलों में, सुपर विकिरण तेजी से विकसित होने की उम्मीद है।

नतीजतन, बड़ी मात्रा में ब्लैक होल के चारों ओर वैक्यूम से बहुत हल्के बोसॉन बनाए जाते हैं। छोटे कण सामूहिक रूप से ब्लैक होल में खिंचते हैं और बड़ी मात्रा के कारण इसके रोटेशन को धीमा कर देते हैं।

वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि इस बोसोन का धीमा पड़ना कई हजार वर्षों में हो सकता है – अपेक्षाकृत जल्दी ही खगोल भौतिकी के पैमानों पर।

इस अध्ययन में, वैज्ञानिकों ने सभी 45 ब्लैक होल बायनेरिज़ का अवलोकन किया जो कि LIGO और कन्या ने अब तक रिपोर्ट किया है। इन ब्लैक होल के द्रव्यमान से संकेत मिलता है कि अगर उन्होंने बहुत हल्के बोसोन के साथ बातचीत की थी, तो कण द्रव्यमान में 1 x 10-13 eV और 2 x 10-11 eV के बीच होंगे।

प्रत्येक ब्लैक होल के लिए, समूह ने रोटेशन का निर्धारण किया यह तब होगा जब ब्लैक होल के नीचे परिक्रमा करने वाले मास बैंड के भीतर बोसॉन बहुत हल्का हो। उनकी परीक्षा से, दो ब्लैक होल चुने गए: GW190412 और GW190517। जिस तरह भौतिक वस्तुओं के लिए अधिकतम गति होती है – प्रकाश की गति – एक ऊपरी घुमाव जिसके साथ ब्लैक होल घूम सकते हैं। GW190517 इस अधिकतम के करीब घूमता है। वैज्ञानिकों ने गणना की कि यदि बहुत हल्के बोसॉन होते हैं, तो वे अपने घुमावों को दो बार खींचते थे।

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ब्लैक होल के बड़े घूर्णन का निर्माण करते समय अन्य संभावित परिदृश्यों पर भी विचार किया गया है।

उदाहरण के लिए, एक ब्लैक होल को बोसोन द्वारा काटा जा सकता है, और फिर द्रव्यमान अभिवृद्धि डिस्क के साथ बातचीत के माध्यम से फिर से त्वरित किया जा सकता है – पदार्थ की डिस्क जिसके माध्यम से ब्लैक होल ऊर्जा और गति को अवशोषित कर सकता है।

लीड लेखक क्वान यंग (केन) एनजी ने कहा, “यदि आप गणित करते हैं, तो आप पाएंगे कि एक ब्लैक होल को उस स्तर तक घुमाने में लंबा समय लगता है जो हम यहां देखते हैं। इसलिए, हम इस क्रमिक प्रभाव को सुरक्षित रूप से अनदेखा कर सकते हैं।”

दूसरे शब्दों में, ब्लैक होल की उच्च घुमावदारता एक वैकल्पिक परिदृश्य के परिणामस्वरूप होने की संभावना नहीं है जिसमें हल्के बोसॉन भी मौजूद हैं। प्रत्येक ब्लैक होल के द्रव्यमान और उच्च घूर्णन को देखते हुए, हम 1.3 x 10-13 eV और 2.7 x 10-13 eV वाले समूहों के साथ बहुत हल्के बोसॉन के अस्तित्व को नियंत्रित कर सकते हैं।

विटले सह-लेखक, उसने कहाऔर यह “हमने इस बड़े पैमाने पर कुछ बोसॉन को बाहर रखा है। यह काम यह भी दर्शाता है कि गुरुत्वाकर्षण तरंगों की खोज कैसे प्रारंभिक कणों की खोज में योगदान कर सकती है।”

जर्नल संदर्भ:
  1. केन केवाई नग एट अल। बाइनरी ब्लैक होल विलय की एक सीमा के लिए घूर्णी माप के भीतर अत्यंत हल्के बोसॉन की खोज। DOI: 10.1103 / PhysRevD.103.063010

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