निर्वात ऊर्जा

वैक्यूम ऊर्जा एक अंतर्निहित पृष्ठभूमि ऊर्जा है जो पूरे ब्रह्मांड में अंतरिक्ष में मौजूद है।^[1] निर्वात ऊर्जा शून्य-बिंदु ऊर्जा का एक विशेष मामला है जो क्वांटम निर्वात से संबंधित है।^[2]

Unsolved problem in physics:

Why does the zero-point energy of the vacuum not cause a large cosmological constant? What cancels it out?

(more unsolved problems in physics)

निर्वात ऊर्जा के प्रभावों को प्रयोगात्मक रूप से विभिन्न घटनाओं जैसे सहज उत्सर्जन, कासिमिर प्रभाव और मेमना शिफ्ट में देखा जा सकता है, और ऐसा माना जाता है कि यह भौतिक ब्रह्मांड विज्ञान पर ब्रह्मांड के व्यवहार को प्रभावित करता है। ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक की ऊपरी सीमा का उपयोग करते हुए, मुक्त स्थान की निर्वात ऊर्जा 10 होने का अनुमान लगाया गया है⁻⁹जूल (10^{-2 एर्ग), या ~5 GeV प्रति घन मीटर।^[3] हालाँकि, क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स में, लोरेंत्ज़ सहप्रसरण के सिद्धांत और प्लैंक स्थिरांक के परिमाण के साथ स्थिरता 10 के बहुत बड़े मूल्य का सुझाव देती है।¹¹³जूल प्रति घन मीटर। इस विशाल विसंगति को ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक समस्या या, बोलचाल की भाषा में, निर्वात प्रलय के रूप में जाना जाता है।^{[citation needed]}}

उत्पत्ति

क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत कहता है कि सभी मौलिक क्षेत्र (भौतिकी), जैसे कि विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र, अंतरिक्ष में प्रत्येक बिंदु पर परिमाणीकरण (भौतिकी) होना चाहिए। भौतिकी में एक क्षेत्र की कल्पना इस तरह की जा सकती है जैसे कि स्थान परस्पर कंपन करने वाली गेंदों और स्प्रिंग्स से भरा हो, और क्षेत्र की ताकत एक गेंद के अपनी आराम स्थिति से विस्थापन की तरह है। सिद्धांत के अनुसार किसी विशेष क्षेत्र के लिए उचित तरंग समीकरण के अनुसार प्रचार करने के लिए ऐसे क्षेत्र में कंपन, या अधिक सटीक रूप से उसकी ताकत में बदलाव की आवश्यकता होती है। क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत के दूसरे परिमाणीकरण के लिए आवश्यक है कि ऐसे प्रत्येक बॉल-स्प्रिंग संयोजन को परिमाणित किया जाए, अर्थात, अंतरिक्ष में प्रत्येक बिंदु पर क्षेत्र की ताकत को परिमाणित किया जाए। कैनोनिक रूप से, यदि अंतरिक्ष में प्रत्येक बिंदु पर क्षेत्र एक लयबद्ध दोलक है, तो इसका परिमाणीकरण प्रत्येक बिंदु पर एक क्वांटम हार्मोनिक ऑसिलेटर रखता है। क्षेत्र की उत्तेजना कण भौतिकी के प्राथमिक कणों के अनुरूप है। इस प्रकार, सिद्धांत के अनुसार, निर्वात की संरचना भी बेहद जटिल है और क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत की सभी गणनाएं निर्वात के इस मॉडल के संबंध में की जानी चाहिए।

सिद्धांत मानता है कि निर्वात में परोक्ष रूप से एक कण के समान गुण होते हैं, जैसे कि प्रकाश, ऊर्जा आदि के मामले में स्पिन (भौतिकी) या ध्रुवीकरण (तरंगें)। सिद्धांत के अनुसार, इनमें से अधिकांश गुण शब्द के शाब्दिक अर्थ में निर्वात को खाली छोड़कर औसतन रद्द हो जाते हैं। हालाँकि, एक महत्वपूर्ण अपवाद निर्वात ऊर्जा या ऊर्जा का निर्वात अपेक्षा मूल्य है। एक साधारण हार्मोनिक ऑसिलेटर के परिमाणीकरण के लिए न्यूनतम संभव ऊर्जा, या ऐसे ऑसिलेटर की शून्य-बिंदु ऊर्जा की आवश्यकता होती है

{E}={\frac {1}{2}}h\nu .

अंतरिक्ष में सभी बिंदुओं पर सभी संभावित ऑसिलेटरों का योग एक अनंत मात्रा देता है। इस अनंतता को दूर करने के लिए, कोई यह तर्क दे सकता है कि केवल ऊर्जा में अंतर ही भौतिक रूप से मापने योग्य है, ठीक वैसे ही जैसे सदियों से शास्त्रीय यांत्रिकी में संभावित ऊर्जा की अवधारणा का इलाज किया गया है। यह तर्क पुनर्सामान्यीकरण के सिद्धांत का आधार है। सभी व्यावहारिक गणनाओं में, अनंत को इसी प्रकार नियंत्रित किया जाता है।^{[citation needed]}

वैक्यूम ऊर्जा को आभासी कणों (जिन्हें वैक्यूम उतार-चढ़ाव के रूप में भी जाना जाता है) के संदर्भ में भी सोचा जा सकता है, जो वैक्यूम से निर्मित और नष्ट हो जाते हैं। ये कण हमेशा निर्वात से कण-प्रतिकण जोड़े में निर्मित होते हैं, जो ज्यादातर मामलों में शीघ्र ही एक-दूसरे को नष्ट कर देते हैं और गायब हो जाते हैं। हालाँकि, ये कण और प्रतिकण गायब होने से पहले दूसरों के साथ बातचीत कर सकते हैं, एक प्रक्रिया जिसे फेनमैन आरेखों का उपयोग करके मैप किया जा सकता है। ध्यान दें कि वैक्यूम ऊर्जा की गणना करने की यह विधि गणितीय रूप से प्रत्येक बिंदु पर एक क्वांटम हार्मोनिक ऑसिलेटर रखने के बराबर है और इसलिए, समान पुनर्सामान्यीकरण समस्याओं से ग्रस्त है।^{[citation needed]}

निर्वात ऊर्जा में अतिरिक्त योगदान क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत में सहज समरूपता टूटने से आता है।^{[citation needed]}

निहितार्थ

वैक्यूम ऊर्जा के कई परिणाम होते हैं। 1948 में, नीदरलैंड के भौतिक विज्ञानी हेंड्रिक कासिमिर|हेंड्रिक बी.जी. कासिमिर और डिर्क पोल्डर ने उनके बीच के स्थान में निर्वात ऊर्जा में प्रतिध्वनि के कारण निकट स्थित धातु प्लेटों के बीच एक छोटे आकर्षक बल के अस्तित्व की भविष्यवाणी की थी। इसे अब कासिमिर प्रभाव के रूप में जाना जाता है और तब से इसे बड़े पैमाने पर प्रयोगात्मक रूप से सत्यापित किया गया है।^{[page needed]} इसलिए यह माना जाता है कि निर्वात ऊर्जा उसी अर्थ में वास्तविक है जिस अर्थ में अधिक परिचित वैचारिक वस्तुएं जैसे इलेक्ट्रॉन, चुंबकीय क्षेत्र आदि वास्तविक हैं। हालाँकि, कासिमिर प्रभाव के लिए वैकल्पिक स्पष्टीकरण प्रस्तावित किए गए हैं।^[4] अन्य भविष्यवाणियों को सत्यापित करना कठिन है। वैक्यूम उतार-चढ़ाव हमेशा कण-एंटीपार्टिकल जोड़े के रूप में बनाए जाते हैं। ब्लैक होल के घटना क्षितिज के पास इन आभासी कणों के निर्माण की परिकल्पना भौतिक विज्ञानी स्टीफन हॉकिंग ने अंततः हॉकिंग विकिरण के लिए एक तंत्र के रूप में की है। ब्लैक होल का वाष्पीकरण.^[5] यदि जोड़े में से एक को इससे पहले ब्लैक होल में खींच लिया जाता है, तो दूसरा कण वास्तविक हो जाता है और ऊर्जा/द्रव्यमान अनिवार्य रूप से ब्लैक होल से अंतरिक्ष में विकिरणित होता है। यह हानि संचयी है और इसके परिणामस्वरूप समय के साथ ब्लैक होल गायब हो सकता है। आवश्यक समय ब्लैक होल के द्रव्यमान पर निर्भर करता है (समीकरणों से पता चलता है कि ब्लैक होल जितना छोटा होगा, वह उतनी ही तेजी से वाष्पित होगा) लेकिन यह गूगोल|10 के क्रम पर हो सकता है^{बड़े सौर-द्रव्यमान वाले ब्लैक होल के लिए 60}वर्ष।^[5]

निर्वात ऊर्जा का भौतिक ब्रह्माण्ड विज्ञान पर भी महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। सामान्य सापेक्षता भविष्यवाणी करती है कि ऊर्जा द्रव्यमान के बराबर है, और इसलिए, यदि निर्वात ऊर्जा वास्तव में है, तो इसे गुरुत्वाकर्षण बल लगाना चाहिए। अनिवार्य रूप से, एक गैर-शून्य निर्वात ऊर्जा से ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक में योगदान की उम्मीद की जाती है, जो ब्रह्मांड के विस्तार को प्रभावित करती है।

वैक्यूम ऊर्जा के अस्तित्व को कभी-कभी मुक्त-ऊर्जा मशीनों की संभावना के लिए सैद्धांतिक औचित्य के रूप में भी प्रयोग किया जाता है। यह तर्क दिया गया है कि टूटी हुई समरूपता (क्यूईडी में) के कारण, मुक्त ऊर्जा ऊर्जा के संरक्षण का उल्लंघन नहीं करती है, क्योंकि थर्मोडायनामिक्स के नियम केवल संतुलन प्रणालियों पर लागू होते हैं। हालाँकि, भौतिकविदों के बीच आम सहमति यह है कि यह अज्ञात है क्योंकि निर्वात ऊर्जा की प्रकृति एक अनसुलझी समस्या बनी हुई है।

निर्वात ऊर्जा की क्षेत्र शक्ति

निर्वात ऊर्जा की क्षेत्र शक्ति एक सैद्धांतिक अध्ययन में प्रस्तावित एक अवधारणा है जो निर्वात की प्रकृति और गुरुत्वाकर्षण अंतःक्रियाओं के साथ उसके संबंध का पता लगाती है। अध्ययन ने एक गणितीय ढांचा तैयार किया जो स्थानीय वक्रता के लिए थोक (स्पेसटाइम) प्रतिरोध के संकेतक के रूप में वैक्यूम ऊर्जा की क्षेत्र ताकत का उपयोग करता है। यह पृष्ठभूमि की वक्रता के साथ वैक्यूम ऊर्जा की क्षेत्र शक्ति के संबंध को दर्शाता है, जहां यह अवधारणा गुरुत्वाकर्षण की पारंपरिक समझ को चुनौती देती है और सुझाव देती है कि गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक, जी, एक सार्वभौमिक स्थिरांक नहीं हो सकता है, बल्कि एक पैरामीटर पर निर्भर हो सकता है। निर्वात ऊर्जा की क्षेत्र शक्ति.^[6] जी के मूल्य का निर्धारण व्यापक शोध का विषय रहा है, इसके सटीक मूल्य को मापने के प्रयास में वर्षों से कई प्रयोग किए गए हैं। अक्सर उच्च-परिशुद्धता तकनीकों को नियोजित करने वाले इन प्रयोगों का उद्देश्य जी का सटीक माप प्रदान करना और इसके सटीक मूल्य पर आम सहमति स्थापित करना है। हालाँकि, इन प्रयोगों के परिणामों में महत्वपूर्ण विसंगतियाँ दिखाई दी हैं, जिससे जी के मूल्य के संबंध में एक निश्चित निष्कर्ष पर पहुँचना मुश्किल हो गया है। आम सहमति की कमी ने वैज्ञानिकों को हैरान कर दिया है और वैकल्पिक स्पष्टीकरण की मांग की है।^[7] निर्वात ऊर्जा की क्षेत्र शक्ति के संबंध में सैद्धांतिक भविष्यवाणियों का परीक्षण करने के लिए, सैद्धांतिक अध्ययन में चंद्रमा की स्थिति से जुड़ी विशिष्ट प्रयोगात्मक स्थितियों की सिफारिश की जाती है। इन स्थितियों का लक्ष्य जी के सटीक माप में सुसंगत परिणाम प्राप्त करना है। ऐसे प्रयोगों का अंतिम लक्ष्य या तो प्रस्तावित सैद्धांतिक ढांचे को गलत साबित करना या पुष्टि प्रदान करना है। निर्वात ऊर्जा की क्षेत्र शक्ति की खोज का महत्व गुरुत्वाकर्षण और इसकी अंतःक्रियाओं की हमारी समझ में क्रांतिकारी बदलाव लाने की इसकी क्षमता में निहित है।

इतिहास

1934 में, जॉर्जेस लेमेत्रे ने वैक्यूम ऊर्जा के कारण ब्रह्माण्ड संबंधी स्थिरांक की व्याख्या करने के लिए एक असामान्य आदर्श गैस | पूर्ण-तरल स्थिति समीकरण का उपयोग किया। 1948 में, कासिमिर प्रभाव ने निर्वात ऊर्जा के अस्तित्व के सत्यापन के लिए एक प्रायोगिक विधि प्रदान की; हालाँकि, 1955 में एवगेनी लाइफशिट्ज़ ने कासिमिर प्रभाव के लिए एक अलग मूल की पेशकश की। 1957 में, त्सुंग-दाओ ली और सी हेनिंग यांग ने टूटी हुई समरूपता और समता उल्लंघन की अवधारणाओं को साबित किया, जिसके लिए उन्हें नोबेल पुरस्कार मिला। 1973 में, एडवर्ड ट्राइटन ने शून्य-ऊर्जा ब्रह्मांड परिकल्पना का प्रस्ताव रखा: कि ब्रह्मांड एक बड़े पैमाने पर क्वांटम-मैकेनिकल वैक्यूम उतार-चढ़ाव हो सकता है जहां सकारात्मक द्रव्यमान-ऊर्जा नकारात्मक गुरुत्वाकर्षण ऊर्जा द्वारा संतुलित होती है। 1980 के दशक के दौरान, वैक्यूम ऊर्जा उत्पन्न करने वाले क्षेत्रों को विशिष्ट क्षेत्रों से जोड़ने के कई प्रयास किए गए थे, जिनकी भविष्यवाणी ग्रैंड एकीकरण सिद्धांत के प्रयासों से की गई थी और एक या दूसरे संस्करण की पुष्टि के लिए ब्रह्मांड के अवलोकनों का उपयोग किया गया था। हालाँकि, कणों (या क्षेत्रों) की सटीक प्रकृति जो मुद्रास्फीति सिद्धांत द्वारा आवश्यक घनत्व के साथ वैक्यूम ऊर्जा उत्पन्न करती है, एक रहस्य बनी हुई है।^{[citation needed]}

कल्पना में निर्वात ऊर्जा

आर्थर सी. क्लार्क के उपन्यास सुदूर पृथ्वी के गीत में इस सिद्धांत के पहलुओं के आधार पर क्वांटम ड्राइव द्वारा संचालित एक स्टारशिप को दिखाया गया है।
विज्ञान-फाई टेलीविजन/फिल्म फ्रेंचाइजी स्टारगेट में, जीरो प्वाइंट मॉड्यूल (जेडपीएम) एक शक्ति स्रोत है जो मल्टीवर्स से शून्य-बिंदु ऊर्जा निकालता है।^[8]
स्टार ट्रेक: डीप स्पेस नाइन टेक्निकल मैनुअल पुस्तक तथाकथित एक टारपीडो जितना के संचालन सिद्धांत का वर्णन करती है। इस काल्पनिक हथियार में, एक एंटीमैटर प्रतिक्रिया का उपयोग वैक्यूम में एक बहु-आयामी झिल्ली बनाने के लिए किया जाता है जो इसके अपघटन पर इसे उत्पन्न करने के लिए आवश्यक ऊर्जा से अधिक ऊर्जा जारी करता है। लुप्त ऊर्जा को निर्वात से हटा दिया जाता है। आमतौर पर विस्फोट में लगभग दोगुनी ऊर्जा निकलती है जो प्रारंभिक एंटीमैटर पदार्थ के विनाश के अनुरूप होती है।^[9]
वीडियो गेम आधा जीवन 2 में, आमतौर पर ग्रेविटी गन के रूप में जाना जाने वाला आइटम शून्य बिंदु क्षेत्र ऊर्जा मैनिपुलेटर और शून्य बिंदु ऊर्जा क्षेत्र मैनिपुलेटर दोनों के रूप में जाना जाता है।^[10]

यह भी देखें

कॉस्मिक माइक्रोवेव पृष्ठभूमि
काली ऊर्जा
मिथ्या निर्वात
सामान्य ऑर्डरिंग
क्वांटम उतार-चढ़ाव
सुनयेव-ज़ेल्डोविच प्रभाव
निर्वात अवस्था

संदर्भ

↑ Battersby, Stephen. "It's confirmed: Matter is merely vacuum fluctuations". New Scientist. Retrieved 2020-06-18.
↑ Scientific American. 1997. FOLLOW-UP: What is the 'zero-point energy' (or 'vacuum energy') in quantum physics? Is it really possible that we could harness this energy? – Scientific American. [ONLINE] Available at: http://www.scientificamerican.com/article/follow-up-what-is-the-zer/. [Accessed 27 September 2016].
↑ Sean Carroll, Sr Research Associate – Physics, California Institute of Technology, June 22, 2006C-SPAN broadcast of Cosmology at Yearly Kos Science Panel, Part 1
↑ R. L. Jaffe: The Casimir Effect and the Quantum Vacuum. In: Physical Review D. Band 72, 2005 [1]
↑ ^5.0 ^5.1 Page, Don N. (1976). "Particle emission rates from a black hole: Massless particles from an uncharged, nonrotating hole". Physical Review D. 13 (2): 198–206. Bibcode:1976PhRvD..13..198P. doi:10.1103/PhysRevD.13.198.
↑ MDPI, Phys. Sci. Forum, 2023, 7(1), 50
↑ Natl. Sci. Rev. 2020, 7, 1803–1817
↑ Rising (Stargate Atlantis)
↑ Zimmerman, Herman; Rick Sternbach; Doug Drexler. Star Trek: Deep Space Nine Technical Manual.
↑ Marc Laidlaw. "Half-Life 2 Transcript".

बाहरी लेख और संदर्भ

जोहान राफेल्स्की और बर्नड मुलर (1985) द्वारा द स्ट्रक्चर्ड वैक्यूम - थिंकिंग अबाउट नथिंग की निःशुल्क पीडीएफ प्रति; ISBN 3-87144-889-3.
सॉन्डर्स, एस., और ब्राउन, एच. आर. (1991)। निर्वात का दर्शन. ऑक्सफोर्ड [इंग्लैंड]: क्लेरेंडन प्रेस।
पोंकारे सेमिनार, डुप्लांटियर, बी., और रिवासेउ, वी. (2003)। पोंकारे सेमिनार 2002: निर्वात ऊर्जा-पुनर्सामान्यीकरण। गणितीय भौतिकी में प्रगति, वी. 30. बेसल: बिरखौसर वेरलाग।
फ़ुटामेज़ और योशिदा वैक्यूम ऊर्जा का संभावित माप
ब्रेकथ्रू प्रोपल्शन के लिए वैक्यूम एनर्जी फिजिक्स का अध्ययन 2004, नासा ग्लेन तकनीकी रिपोर्ट सर्वर (पीडीएफ, 57 पृष्ठ, पुनः प्राप्त) 2013-09-18).

श्रेणी:डार्क एनर्जी श्रेणी:ऊर्जा (भौतिकी) श्रेणी:क्वांटम क्षेत्र सिद्धांत श्रेणी:वैक्यूम

[1] Battersby, Stephen. "It's confirmed: Matter is merely vacuum fluctuations". New Scientist. Retrieved 2020-06-18.

[2] Scientific American. 1997. FOLLOW-UP: What is the 'zero-point energy' (or 'vacuum energy') in quantum physics? Is it really possible that we could harness this energy? – Scientific American. [ONLINE] Available at: http://www.scientificamerican.com/article/follow-up-what-is-the-zer/. [Accessed 27 September 2016].

[3] Sean Carroll, Sr Research Associate – Physics, California Institute of Technology, June 22, 2006C-SPAN broadcast of Cosmology at Yearly Kos Science Panel, Part 1

[4] R. L. Jaffe: The Casimir Effect and the Quantum Vacuum. In: Physical Review D. Band 72, 2005 [1]

[Page-5] 5.0 ^5.1 Page, Don N. (1976). "Particle emission rates from a black hole: Massless particles from an uncharged, nonrotating hole". Physical Review D. 13 (2): 198–206. Bibcode:1976PhRvD..13..198P. doi:10.1103/PhysRevD.13.198.

[6] MDPI, Phys. Sci. Forum, 2023, 7(1), 50

[7] Natl. Sci. Rev. 2020, 7, 1803–1817

[8] Rising (Stargate Atlantis)

[9] Zimmerman, Herman; Rick Sternbach; Doug Drexler. Star Trek: Deep Space Nine Technical Manual.

[10] Marc Laidlaw. "Half-Life 2 Transcript".

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