भौतिकविदों ने डार्क एनर्जी के लिए एक नई व्याख्या प्रस्तावित की है। यह ब्रह्मांड और उसके तत्वों के दो दृष्टिकोणों के रूप में क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत और सामान्य सापेक्षता सिद्धांत के बीच अन्योन्याश्रितता में अंतर्दृष्टि बहा सकता है।
डार्क एनर्जी के पीछे क्या है – और अल्बर्ट आइंस्टीन द्वारा पेश किए गए ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक से क्या जुड़ा है? लक्समबर्ग विश्वविद्यालय के दो भौतिक विज्ञानी भौतिकी में इन खुले प्रश्नों का उत्तर देने का एक तरीका बताते हैं।
ब्रह्मांड में कई अजीब गुण हैं जिन्हें दैनिक अनुभव से समझना मुश्किल है। उदाहरण के लिए, जैसा कि हम जानते हैं कि पदार्थ, जो अणुओं और पदार्थ के निर्माण के लिए प्राथमिक और यौगिक अणुओं से बना है, स्पष्ट रूप से ब्रह्मांड की ऊर्जा का केवल एक छोटा सा हिस्सा बनाता है। सबसे बड़ा योगदान, लगभग दो-तिहाई से आता हैकाली ऊर्जा– ऊर्जा का एक काल्पनिक रूप जिसकी पृष्ठभूमि से भौतिक विज्ञानी अभी भी चकित हैं। इसके अलावा, ब्रह्मांड न केवल लगातार विस्तार कर रहा है, बल्कि यह ऐसा तेज गति से भी कर रहा है।
ऐसा लगता है कि दोनों गुण संबंधित हैं, क्योंकि काली ऊर्जा इसे त्वरित विस्तार का चालक भी माना जाता है। इसके अलावा, यह विचार के दो शक्तिशाली भौतिकी विद्यालयों को एकजुट कर सकता है: क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत और अल्बर्ट आइंस्टीन द्वारा विकसित सापेक्षता का सामान्य सिद्धांत। लेकिन एक पेंच है: खाते और नोट समान से बहुत दूर हैं। लक्ज़मबर्ग के दो शोधकर्ताओं ने इस 100 साल पुराने रहस्य को सुलझाने का एक नया तरीका पत्रिका द्वारा प्रकाशित एक शोध पत्र में दिखाया भौतिक समीक्षा पत्र.
निर्वात में आभासी कणों का प्रभाव
“वैक्यूम में ऊर्जा होती है। यह क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत का एक मौलिक परिणाम है, “प्रोफेसर अलेक्जेंडर टकाचेंको, भौतिकी और सामग्री विज्ञान विभाग में सैद्धांतिक भौतिकी के प्रोफेसर बताते हैं। लक्ज़मबर्ग विश्वविद्यालय. यह सिद्धांत क्वांटम यांत्रिकी और विशेष सापेक्षता को संयोजित करने के लिए विकसित किया गया था, लेकिन क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत सामान्य सापेक्षता के साथ असंगत प्रतीत होता है। इसका मुख्य लाभ: क्वांटम यांत्रिकी के विपरीत, सिद्धांत न केवल कणों पर विचार करता है, बल्कि क्वांटम वस्तुओं के रूप में पदार्थ से रहित क्षेत्रों को भी मानता है।
“इस ढांचे के भीतर, कई शोधकर्ता अंधेरे ऊर्जा को निर्वात ऊर्जा कहलाने वाली अभिव्यक्ति मानते हैं,” Tkatchenko कहते हैं, एक भौतिक मात्रा जो जीवित रूप में, कणों के जोड़े और उनके एंटीपार्टिकल्स की उपस्थिति और निरंतर बातचीत से होती है – जैसे इलेक्ट्रॉनों और पॉज़िट्रॉन के रूप में – वास्तव में खाली स्थान क्या है।
प्लैंक की ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि। क्रेडिट: ईएसए और प्लैंक सहयोग
भौतिक विज्ञानी आभासी कणों और उनके क्वांटम क्षेत्रों के आने और जाने की बात शून्य या शून्य बिंदु में उतार-चढ़ाव के रूप में करते हैं। चूंकि कणों के जोड़े तेजी से वापस शून्य में बदल जाते हैं, उनकी उपस्थिति एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा छोड़ जाती है।
लक्समबर्ग वैज्ञानिक ने नोट किया कि “इस निर्वात ऊर्जा का सामान्य सापेक्षता में भी एक अर्थ है”: “यह खुद को ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक में प्रकट करता है जिसे आइंस्टीन ने भौतिक कारणों से अपने समीकरणों में शामिल किया था।”
भारी बेमेल
निर्वात की ऊर्जा के विपरीत, जिसे केवल क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत के समीकरणों से ही निकाला जा सकता है, ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक को सीधे खगोलभौतिकीय प्रयोगों द्वारा निर्धारित किया जा सकता है। हबल स्पेस टेलीस्कॉप और प्लैंक स्पेस मिशन के मापन ने मौलिक भौतिक मात्रा के लिए निकट और विश्वसनीय मान प्राप्त किए हैं। दूसरी ओर, क्वांटम फील्ड थ्योरी पर आधारित डार्क एनर्जी कैलकुलेशन 10 होने वाले कॉस्मोलॉजिकल कॉन्स्टेंट के मान के अनुरूप परिणाम देती है।120 गुना अधिक – एक विशाल विरोधाभास, हालांकि आज प्रचलित भौतिकविदों की विश्वदृष्टि के अनुसार, दोनों मूल्य समान होने चाहिए। इसके बजाय मौजूद विरोधाभास को “ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक की पहेली” के रूप में जाना जाता है।
अलेक्जेंडर टकाचेंको कहते हैं, “यह निस्संदेह आधुनिक विज्ञान के सबसे बड़े विरोधाभासों में से एक है।”
व्याख्या का अपरंपरागत तरीका
लक्ज़मबर्ग के साथी शोधकर्ता डॉ दिमित्री फेडोरोव के साथ मिलकर, उन्होंने अब इस रहस्य का हल निकाला है, जो दशकों से खुला हुआ है, एक महत्वपूर्ण कदम है। एक सैद्धांतिक काम में, उन्होंने हाल ही में में अपने परिणाम प्रकाशित किए भौतिक समीक्षा पत्रलक्ज़मबर्ग के दो शोधकर्ताओं ने डार्क एनर्जी के लिए एक नई व्याख्या प्रस्तावित की। शून्य बिंदु उतार-चढ़ाव के परिणामस्वरूप वैक्यूम ध्रुवीकरण माना जाता है, जिसे मापा और गणना की जा सकती है।
Tkachenko बताते हैं, “विपरीत विद्युत आवेश के आभासी कणों के जोड़े में, वे इलेक्ट्रोडायनामिक बलों से उत्पन्न होते हैं जो ये कण अपने अस्तित्व के बहुत कम समय के दौरान एक दूसरे पर आरोपित होते हैं।” भौतिक विज्ञानी इसे एक स्व-अंतःक्रियात्मक निर्वात के रूप में संदर्भित करते हैं। “यह एक ऊर्जा घनत्व की ओर जाता है जिसे एक नए मॉडल की मदद से निर्धारित किया जा सकता है,” वैज्ञानिक लक्ज़मबर्ग कहते हैं।
शोध सहयोगी फेडोरोव के साथ, उन्होंने कुछ साल पहले परमाणुओं का मौलिक मॉडल विकसित किया और 2018 में पहली बार इसे प्रस्तुत किया। मॉडल का मूल रूप से परमाणु गुणों का वर्णन करने के लिए उपयोग किया गया था, विशेष रूप से परमाणुओं के ध्रुवीकरण और संतुलन गुणों के बीच संबंध कुछ गैर-सहसंयोजक बंधित अणुओं और ठोस पदार्थों की। चूंकि प्रयोगात्मक रूप से ज्यामितीय गुणों को मापना बहुत आसान है, ध्रुवीकरण भी उनके सूत्र द्वारा निर्धारित किया जा सकता है।
फेडोरोव बताते हैं, “हमने इस प्रक्रिया को एक निर्वात में संचालन के लिए स्थानांतरित कर दिया।” इसके लिए, दो शोधकर्ताओं ने क्वांटम डोमेन के व्यवहार को देखा, विशेष रूप से इलेक्ट्रॉनों और पॉजिट्रॉन के “आने और जाने” का प्रतिनिधित्व। इन क्षेत्रों के उतार-चढ़ाव को पहले से ही प्रयोगों से ज्ञात संतुलन ज्यामिति द्वारा भी चित्रित किया जा सकता है। फेडोरोव कहते हैं, “हमने इसे अपने मॉडल के सूत्रों में डाला, और इस तरह हमने अंततः आंतरिक शून्य के ध्रुवीकरण बल को प्राप्त किया।”
अंतिम चरण तब यांत्रिक रूप से इलेक्ट्रॉनों और पॉज़िट्रॉन के उतार-चढ़ाव के बीच स्व-बातचीत के ऊर्जा घनत्व की गणना करना था। इस तरह से प्राप्त परिणाम ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक के मापा मूल्यों के साथ अच्छे समझौते में है। इसका अर्थ है: “अंधेरे ऊर्जा को क्वांटम क्षेत्रों की आत्म-बातचीत के ऊर्जा घनत्व में वापस खोजा जा सकता है,” अलेक्जेंडर तकाचेंको का दावा है।
लगातार मूल्य और सत्यापन योग्य अपेक्षाएँ
“हमारा काम इस प्रकार ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक के रहस्य को सुलझाने के लिए एक सुरुचिपूर्ण और अपरंपरागत दृष्टिकोण प्रदान करता है,” भौतिक विज्ञानी ने निष्कर्ष निकाला। “इसके अलावा, यह एक सत्यापन योग्य भविष्यवाणी प्रदान करता है: अर्थात्, इलेक्ट्रॉनों और पॉज़िट्रॉन जैसे क्वांटम फ़ील्ड में वास्तव में एक छोटा लेकिन हमेशा मौजूद आंतरिक ध्रुवीकरण होता है।”
लक्समबर्ग के दो शोधकर्ताओं ने ध्यान दिया कि यह खोज भविष्य के प्रयोगों के लिए प्रयोगशाला में भी इस ध्रुवीकरण का पता लगाने का तरीका बताती है। दिमित्री फेडोरोव का दावा है, “हमारा लक्ष्य कठोर क्वांटम सिद्धांत दृष्टिकोण से ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक प्राप्त करना है।” “और हमारे काम में यह कैसे महसूस किया जाए, इसके लिए एक नुस्खा शामिल है।”
वह अलेक्जेंडर तकाचेंको के साथ प्राप्त नए परिणामों को डार्क एनर्जी की बेहतर समझ की दिशा में पहला कदम मानते हैं – और अल्बर्ट आइंस्टीन के ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक से इसका संबंध।
अंत में, Tkatchenko आश्वस्त है: “आखिरकार, यह क्वांटम फील्ड सिद्धांत और सामान्य सापेक्षता सिद्धांत के रास्ते पर भी प्रकाश डाल सकता है, ब्रह्मांड और इसके घटकों को देखने के दो तरीकों के रूप में।”
संदर्भ: अलेक्जेंडर टकाचेंको और दिमित्री फेडोरोव द्वारा “क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक क्षेत्रों में कासिमिर सेल्फ-इंटरैक्शन एनर्जी डेंसिटी”, 24 जनवरी, 2023, यहां उपलब्ध है। भौतिक समीक्षा पत्र.
डीओआई: 10.1103/फिजरेवलेट.130.041601
