प्लैंक ऊर्जा त्वरक

किसी प्राथमिक कण के लिए बोधगम्य उच्चतम ऊर्जा तथाकथित प्लैंक ऊर्जा है । इस ऊर्जा के साथ, क्वांटम यांत्रिकी गुरुत्वाकर्षण की प्रकृति को बदल देती है और गुरुत्वाकर्षण संपर्क विद्युत चुम्बकीय, कमजोर और मजबूत इंटरैक्शन जितना ही मजबूत होता है। प्लैंक ऊर्जा एक प्रोटॉन के द्रव्यमान से 19 परिमाण अधिक है। इसे प्राप्त करने के लिए, एक प्रोटॉन को 10 के सापेक्ष लोरेंत्ज़ कारक से 19 की शक्ति तक त्वरित किया जाना चाहिए।

क्वांटम यांत्रिकी में, हाइजेनबर्ग अनिश्चितता सिद्धांत का तात्पर्य है कि कण की स्थिति को कण की गति से विभाजित प्लैंक स्थिरांक के बराबर सटीकता तक निर्धारित किया जा सकता है। प्लैंक ऊर्जा पर, यह अनिश्चितता समतुल्य प्लैंक द्रव्यमान वाले ब्लैक होल के घटना क्षितिज जितनी छोटी है।

बिग बैंग प्लैंक समय में प्लैंक ऊर्जा के बराबर तापमान के साथ शुरू हो सकता था जो एक सेकंड से भी कम परिमाण के 43 ऑर्डर है, लेकिन तब से सभी ब्रह्मांडीय कण ब्रह्मांडीय विस्तार से काफी हद तक ठंडे हो गए । किसी भी प्राकृतिक खगोल भौतिकी त्वरक से कणों को प्लैंक ऊर्जा में वापस लाने की उम्मीद नहीं की जाती है।

हालाँकि, किसी को आश्चर्य हो सकता है कि क्या एक उन्नत तकनीकी सभ्यता सीईआरएन के लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर के अंतिम विस्तार की भावना में, संभवतः उच्चतम ऊर्जा पर प्रोटॉन को तोड़कर नई भौतिकी के लिए सबसे महत्वाकांक्षी प्रयोगात्मक खोज में प्रमुख संसाधनों का निवेश कर सकती थी । प्लैंक-ऊर्जा त्वरक में क्या शामिल होगा?

1951 के एक पेपर में , तत्कालीन हार्वर्ड भौतिक विज्ञानी जूलियन श्विंगरविद्युत क्षेत्र की ताकत पर एक ऊपरी सीमा निकाली गई। जब हमारे संदर्भ में अनुवाद किया जाता है, तो यह अधिकतम विद्युत क्षेत्र सूर्य के आकार से दस गुना अधिक प्लैंक ऊर्जा की विद्युत संभावित गिरावट से मेल खाता है। एक मजबूत विद्युत क्षेत्र निर्वात से स्वचालित रूप से इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़े बनाकर टूट जाता है। क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स के अनुसार, निर्वात में आभासी इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़े के उतार-चढ़ाव होते हैं। परिणामस्वरूप, इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान से जुड़ी लंबाई पैमाने की अनिश्चितता पर इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान के दोगुने विद्युत संभावित गिरावट का प्रतिनिधित्व करने वाला एक क्षेत्र आयाम, इन जोड़ों का उत्पादन करेगा और एक कमजोर आयाम में तेजी से गिरावट करेगा। इसका तात्पर्य यह है कि प्लैंक-ऊर्जा त्वरक का आवश्यक आकार सूर्य के आकार से दस गुना बड़ा होना चाहिए।

यदि त्वरण काफी बड़े लोरेंत्ज़ कारक के साथ एक जेट में होता है, तो त्वरक किरण ऊर्जावान कणों से बचने की अनुमति दे सकती है, ताकि त्वरित कणों की देखी गई ऊर्जा को बहिर्वाह के लोरेंत्ज़ कारक द्वारा बढ़ाया जा सके जहां त्वरण होता है। स्थिति गामा-किरण विस्फोटों के समान है जो सापेक्ष जेट से उत्पन्न होती है। प्लैंक ऊर्जा तक पहुंचने के लिए पारदर्शिता की स्थिति के लिए एक मिलियन से अधिक के थोक लोरेंत्ज़ कारक के साथ बहिर्वाह की आवश्यकता होती है । हालाँकि यह चुनौती सैद्धांतिक रूप से प्राप्य है, प्लैंक ऊर्जा पर इंटरेक्शन क्रॉस-सेक्शन की कमजोरी से संबंधित एक बड़ी बाधा है।

इकाईत्व के सिद्धांत के आधार पर , प्लैंक ऊर्जा के बराबर द्रव्यमान ऊर्जा के केंद्र के साथ प्रोटॉन के विरोधी बीमों की टक्कर के लिए क्रॉस-सेक्शन प्लैंक लंबाई पैमाने का वर्ग है, मोटे तौर पर न्यूटन के स्थिरांक को प्लैंक के स्थिरांक से गुणा करके प्रकाश की गति से विभाजित किया जाता है। यह क्रॉस सेक्शन प्रोटॉन-प्रोटॉन टकराव के कुल क्रॉस-सेक्शन से 41 ऑर्डर छोटा है। दोनों के बीच विशाल अनुपात का मतलब है कि प्लैंक ऊर्जा पर प्रोटॉन की 41 टक्करों की शक्ति के मुकाबले 10 में से केवल एक टकराव के परिणामस्वरूप प्लैंक ऊर्जा अंतःक्रिया होगी, जबकि बाकी कम-ऊर्जा कणों की बौछार होगी। एक-दूसरे के खिलाफ उच्च ऊर्जा प्रोटॉन को कुचलने से प्लैंक ऊर्जा का एक न्यूट्रिनो उत्पन्न करने के लिए, प्लैंक ऊर्जा से 41 गुना अधिक या सूर्य के द्रव्यमान के एक हजार गुना के बराबर 10 से घात की कुल ऊर्जा आपूर्ति की आवश्यकता होती है।

इस अवास्तविक आवश्यकता का मतलब है कि यदि हम प्लैंक ऊर्जा न्यूट्रिनो का पता लगाते हैं तो उनके उत्पादन के लिए तकनीकी रूप से इंजीनियर त्वरक की तुलना में एक अलग उत्पत्ति होनी चाहिए।

एक संभावना यह है कि प्लैंक ऊर्जा कण एक किलोमीटर आकार के क्षुद्रग्रह से कम द्रव्यमान वाले प्राइमर्डियल ब्लैक होल के अवशेष हैं , जो ब्रह्मांड की उम्र के दौरान हॉकिंग विकिरण द्वारा वाष्पित हो गए थे। एक और संभावना यह है कि प्लैंक ऊर्जा कण अधिक विशाल कणों के क्षय उत्पाद हैं, जो शायद कुछ डार्क मैटर बनाते हैं।

हालाँकि, हमें इस संभावना से इंकार नहीं करना चाहिए कि भौतिकी के बारे में हमारी वर्तमान समझ अधूरी है। अधिकांश सूर्य जैसे तारे सूर्य से अरबों वर्ष पहले बने थे। एक उन्नत वैज्ञानिक सभ्यता, जो हमसे एक अरब वर्ष पहले थी, प्लैंक ऊर्जा दूत बनाने का एक शॉर्टकट ढूंढ सकती थी। यदि हम कभी प्लैंक ऊर्जा न्यूट्रिनो की किरण का पता लगाते हैं, तो हमें पता चल जाएगा कि नई भौतिकी की खोज कहां करनी है।

हमें एक सीखने के अनुभव के रूप में ब्रह्मांड का अज्ञात रूप से अन्वेषण करना चाहिए। प्लैंक-ऊर्जा त्वरक बनाने के लिए अपनी स्वयं की फंडिंग एजेंसियों की प्रतीक्षा करने की तुलना में हमारे ब्रह्मांडीय पड़ोस में होशियार अलौकिक वैज्ञानिकों को ढूंढना हमारे लिए प्लैंक-ऊर्जा भौतिकी के बारे में जानने का एक तेज़ तरीका हो सकता है। मेरी बेटियों को एक मनोवैज्ञानिक झटका लगा जब वे किंडरगार्टन के पहले दिन होशियार बच्चों से मिलीं। यह स्वीकार करना हमारे अहंकार पर आघात हो सकता है कि अल्बर्ट आइंस्टीन से भी अधिक बुद्धिमान वैज्ञानिक एक अरब साल पहले एक एक्सोप्लैनेट पर पैदा हुआ था। लेकिन अगर हमारे वैज्ञानिक अन्वेषण में एक अरब साल बचाने के लिए हमारे वैज्ञानिक अहंकार को छोड़ना ही एकमात्र कीमत है जो हमें चुकानी होगी - तो ऐसा ही होगा।

लेखक के बारे में

एवी लोएब गैलीलियो प्रोजेक्ट के प्रमुख, हार्वर्ड विश्वविद्यालय के ब्लैक होल इनिशिएटिव के संस्थापक निदेशक, हार्वर्ड-स्मिथसोनियन सेंटर फॉर एस्ट्रोफिजिक्स में सिद्धांत और संगणना संस्थान के निदेशक और हार्वर्ड विश्वविद्यालय में खगोल विज्ञान विभाग के पूर्व अध्यक्ष (2011) हैं। –2020). वह ब्रेकथ्रू स्टारशॉट परियोजना के लिए सलाहकार बोर्ड के अध्यक्ष हैं, और विज्ञान और प्रौद्योगिकी पर राष्ट्रपति की सलाहकार परिषद के पूर्व सदस्य और राष्ट्रीय अकादमियों के भौतिकी और खगोल विज्ञान बोर्ड के पूर्व अध्यक्ष हैं। वह " एक्स्ट्राटेरेस्ट्रियल: द फर्स्ट साइन ऑफ इंटेलिजेंट लाइफ बियॉन्ड अर्थ " के सबसे ज्यादा बिकने वाले लेखक हैं और 2021 में प्रकाशित पाठ्यपुस्तक " लाइफ इन द कॉसमॉस " के सह-लेखक हैं। उनकी नई किताब, जिसका शीर्षक " इंटरस्टेलर " है ”, अगस्त 2023 में प्रकाशन के लिए निर्धारित है।