आभासी कण क्या हैं?

कभी-कभी मुझे प्राप्त होने वाले ईमेल और टिप्पणियों के आधार पर अपने लेखों में कमजोर स्थान का पता चलता है।

एक लोकप्रिय लेख जो हमने किया था, वह स्टीफन हॉकिंग के अहसास के बारे में था कि ब्लैक होल्स को बहुत समय तक वाष्पित होना चाहिए। हमने तंत्र के बारे में बात की, और उल्लेख किया कि ये आभासी कण कैसे हैं जो अस्तित्व में और बाहर पॉप करते हैं।

आम तौर पर ये कण आत्म-विनाश करते हैं, लेकिन एक ब्लैक होल के घटना क्षितिज के किनारे पर, एक कण गिरता है, जबकि दूसरा ब्रह्मांड को भटकने के लिए स्वतंत्र है। चूंकि आप कुछ नहीं से कण बना सकते हैं, इसलिए ब्लैक होल को इस नवगठित कण की स्वतंत्रता को खरीदने के लिए खुद को थोड़ा सा बलिदान करने की आवश्यकता है।

लेकिन मेरा संक्षिप्त लेख यह स्पष्ट करने के लिए पर्याप्त नहीं था कि आभासी कण क्या हैं। स्पष्ट रूप से, आप सभी अधिक जानकारी चाहते थे। वे क्या हैं? उनका पता कैसे लगाया जाता है? ब्लैक होल के लिए इसका क्या मतलब है?

इस तरह की स्थितियों में, जब मुझे पता है कि वास्तविक भौतिकी पुलिस देख रही है, तो मुझे रिंगर में कॉल करना पसंद है। एक बार फिर, मैं अपने अच्छे दोस्त, और वास्तविक कामकाजी खगोल वैज्ञानिक, डॉ। पॉल मैट सटर से बात करने जा रहा हूँ। उन्होंने कॉस्मिक डॉन के बायेसियन विश्लेषण और मैग्नेटिक आउटफ्लो के एमएचडी सिमुलेशन जैसे विषयों पर पत्र लिखे हैं। वह वास्तव में अपना सामान जानता है।

फ्रेजर कैन:
हे पॉल, पहला सवाल: आभासी कण क्या हैं?

पॉल मैट सटर:
ठीक है। कोई दबाव नहीं, फ्रेजर। ठीक है ठीक है।

आभासी कणों की अवधारणा प्राप्त करने के लिए आपको वास्तव में एक कदम वापस लेना होगा और क्षेत्र, विशेष रूप से विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के बारे में सोचना होगा। ब्रह्मांड के सभी स्थान और समय कैसे काम करता है, इस बारे में हमारे वर्तमान विचार में इस तरह के पृष्ठभूमि क्षेत्र से भरा हुआ है। और यह क्षेत्र चारों ओर घूम सकता है और खराब हो सकता है, और कभी-कभी ये खिंचाव और तरंगें तरंगों की तरह होती हैं जो आगे फैलती हैं, और हम इन तरंगों को फोटॉन या इलेक्ट्रोमैग्नेटिक विकिरण कहते हैं, लेकिन कभी-कभी यह बस वहां बैठ सकती है और आप ब्लॉप ब्लूप को जानते हैं, बस आप पॉप जानते हैं अंदर और बाहर, या ऊपर और नीचे, और अपने आप थोड़े से उबालें।

वास्तव में सभी समय अंतरिक्ष एक क्षेत्र में भी एक निर्वात में इस तरह के आसपास wibling / wabbling की तरह है। एक वैक्यूम सब कुछ की अनुपस्थिति नहीं है। निर्वात बस वहीं है जहाँ यह क्षेत्र अपनी सबसे कम ऊर्जा अवस्था में है। लेकिन भले ही यह उस सबसे कम ऊर्जा की स्थिति में है, भले ही औसतन वहां कुछ भी नहीं है। वहाँ कुछ भी नहीं है, जो आप के चारों ओर बुदबुदाती है, उसे केवल रेंगते हुए खिलने से रोकते हैं।

तो वास्तव में वैक्यूम इन क्षेत्रों के साथ उबलने की तरह है। विशेष रूप से विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र जो अभी हम बात कर रहे हैं।

और हम जानते हैं कि फोटॉन, वह प्रकाश, कण, एंटी-कण जोड़े में बदल सकते हैं। यह एक इलेक्ट्रॉन और एक पॉज़िट्रॉन कह सकता है। यह ऐसा कर सकता है। यह सामान्य फोटॉनों के लिए हो सकता है, और यह इन प्रकार के अस्थायी रूप से wobbly फोटॉनों के लिए हो सकता है।

इसलिए कभी-कभी एक फोटॉन या कभी-कभी विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र एक स्थान से दूसरे स्थान तक प्रचार कर सकते हैं, और हम इसे फोटॉन कहते हैं। और उस फोटॉन को एक पॉज़िट्रॉन और एक इलेक्ट्रॉन में विभाजित किया जा सकता है, और दूसरी बार यह सिर्फ जगह में लड़खड़ा सकता है और फिर डगमगाने वाला पीओपी पॉप कर सकता है। यह एक पॉज़िट्रॉन और एक इलेक्ट्रॉन में बदल जाता है और फिर वे एक-दूसरे में या जो कुछ भी दुर्घटनाग्रस्त हो जाते हैं, और वे बस वापस नीचे आ जाते हैं। तो, wibble wobble, pop pop, fizz fizz वे सभी समय पर निर्वात में किस तरह का चल रहा है, और जो नाम हम इन आभासी कणों को देते हैं, वे सामान्य प्रकार के बैकग्राउंड फ़ज़ या वैक्यूम से स्थिर स्थैतिक पृष्ठभूमि हैं।

फ्रेजर:
ठीक है। तो हम आभासी कणों के प्रमाण कैसे देखते हैं?

पॉल:
हाँ, महान सवाल। हम जानते हैं कि वैक्यूम में एक ऊर्जा जुड़ी होती है। हम जानते हैं कि ये आभासी कण कुछ कारणों से हमेशा अस्तित्व में रहते हैं और बाहर रहते हैं।

एक परमाणु के विभिन्न राज्यों में इलेक्ट्रॉन का संक्रमण है। यदि आप परमाणु को उत्तेजित करते हैं तो इलेक्ट्रॉन एक उच्च ऊर्जा अवस्था तक पहुंच जाता है। उस इलेक्ट्रॉन के कम ऊर्जा अवस्था में वापस आने का कोई कारण नहीं है। यह पहले से ही वहाँ है। यह वास्तव में एक स्थिर स्थिति है। इसे छोड़ने का कोई कारण नहीं है जब तक कि विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में बहुत कम लड़खड़ाहट नहीं होती है और यह उस इलेक्ट्रॉन के चारों ओर चक्कर लगा सकता है और इसे उस उच्च ऊर्जा स्थिति से बाहर खिसका सकता है और इसे एक निम्न स्थिति में भेज सकता है।

एक अन्य चीज को लैम्ब शिफ्ट कहा जाता है, और यह तब होता है जब हाइड्रोजन के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र या आभासी कण हाइड्रोजन परमाणु के रूप में इलेक्ट्रॉनों के साथ फिर से बातचीत करते हैं। यह उन्हें धीरे-धीरे घेर सकता है, और यह बदलाव इलेक्ट्रॉन के कुछ राज्यों को प्रभावित करता है, अन्य राज्यों को नहीं। और वास्तव में कहा गया है कि आप कहेंगे कि ऊर्जा के गुणों के समान ही हैं, वे सिर्फ एक समान हैं, लेकिन क्योंकि लैम्ब शिफ्ट, क्योंकि इस विबल रूप से विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र उन राज्यों में से एक के साथ बातचीत करता है और दूसरे में नहीं, यह वास्तव में है भले ही आप उनसे पूरी तरह से समान होने की उम्मीद करते हैं, फिर भी उन राज्यों के ऊर्जा स्तर को बदल देता है।

और सबूत का एक और टुकड़ा फोटॉन फोटॉन बिखरने में है आमतौर पर दो फोटॉन बस, फ़ेवेट, एक दूसरे द्वारा उड़ते हैं। वे विद्युत रूप से तटस्थ हैं, इसलिए उनके पास बातचीत करने का कोई कारण नहीं है, लेकिन कभी-कभी फोटॉनों को इलेक्ट्रॉन / पॉज़िट्रॉन जोड़े कहने के लिए लड़खड़ा सकते हैं, और इलेक्ट्रान / पॉज़िट्रॉन जोड़ी अन्य फोटॉन के साथ बातचीत कर सकते हैं। इसलिए कभी-कभी वे एक-दूसरे को उछाल देते हैं। यह सुपर दुर्लभ है क्योंकि आपको केवल सही समय पर होने वाली छेड़छाड़ के लिए इंतजार करना होगा, लेकिन ऐसा हो सकता है।

फ्रेजर:
तो वे ब्लैक होल के साथ कैसे बातचीत करते हैं?

पॉल:
ठीक है, इस मामले का दिल है। ब्लैक होल और विशेष रूप से हॉकिंग विकिरण के साथ इन सभी आभासी कणों या विकीली विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों का क्या करना है? लेकिन इसे देखें। हॉकिंग्स ने इस विचार का मूल सूत्रीकरण किया कि ब्लैक होल द्रव्यमान को नष्ट कर सकते हैं और वास्तव में आभासी कणों से कोई लेना-देना नहीं है। या यह सीधे आभासी कण जोड़े के बारे में बात नहीं करता है, और वास्तव में इस प्रक्रिया के किसी भी अन्य योगों या अधिक आधुनिक अवधारणाओं आभासी आभासी जोड़े के बारे में बात नहीं करते हैं।

इसके बजाय, वे स्वयं फ़ील्ड के बारे में अधिक बात करते हैं और विशेष रूप से ब्लैक होल से पहले फ़ील्ड के साथ क्या हो रहा है, ब्लैक होल के रूप में क्या हो रहा है, और फिर उसके बनने के बाद फ़ील्ड का क्या होता है। और यह एक प्रकार का प्रश्न पूछता है: इन विबली क्षेत्र के विकट बिट्स के साथ क्या होता है, ये विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के वैक्यूम की उबलते प्रकृति की तरह है? क्या होता है कि ब्लैक होल बन रहा है?

खैर क्या होता है कि कुछ विबली बिट्स सिर्फ ब्लैक होल के पास फंस जाते हैं, घटना क्षितिज के पास जैसे यह बन रहा है, और वे एक लंबा समय वहां बिताते हैं, और अंततः वे बच निकलते हैं। इसलिए इसमें थोड़ी देर लगती है, लेकिन जब वे वहाँ की तीव्र वक्रता के कारण बच जाते हैं, तो अंतरिक्ष-समय की तीव्र वक्रता, उन्हें बढ़ावा या बढ़ावा मिल सकता है। इसलिए अस्थायी रूप से विबली होने के बजाय, जिस क्षेत्र में उन्हें "वास्तविक" कण या "वास्तविक" फोटॉन बनने के लिए बढ़ाया जाता है। तो यह वास्तव में विबली पृष्ठभूमि वाले क्षेत्र के साथ ब्लैक होल के गठन की एक बातचीत की तरह है, जो अंततः बच जाता है क्योंकि यह ब्लैक होल द्वारा काफी फंस नहीं रहा है।

अंततः यह बच जाता है और वास्तविक कणों में बदल जाता है, और आप ब्लैक होल के घटना क्षितिज के पास कणों की अपेक्षित संख्या के साथ क्या होता है, इसकी गणना कर सकते हैं। इसका उत्तर ऋणात्मक संख्या है, जिसका अर्थ है कि ब्लैक होल द्रव्यमान खो रहा है और कणों को बाहर निकाल रहा है।

अब आभासी कण जोड़े की यह लोकप्रिय धारणा अस्तित्व में आ रही है और एक घटना क्षितिज के अंदर फंस गई है। यह हॉकिंग विकिरण के गणित से बिल्कुल जुड़ा नहीं है, लेकिन यह बिल्कुल गलत भी नहीं है। याद रखें कि विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में विबल रूप से wobbly कणों और विरोधी कणों के इन युग्मों से संबंधित हैं जो लगातार अस्तित्व में और बाहर पॉपिंग कर रहे हैं। वे हाथ में हाथ डाले चलते हैं। इसलिए wibly wobbly के क्षेत्र के बारे में बात करके आप आभासी कणों के उत्पादन के बारे में भी बात कर रहे हैं। और यह बिल्कुल गणित नहीं है, लेकिन आप काफी करीब से जानते हैं।

फ्रेजर:
ठीक है, और अंत में, पॉल। मुझे आपको केवल दर्शकों के दिमाग को बेतरतीब ढंग से उड़ाने की जरूरत है। आभासी कणों के बारे में कुछ ऐसा जो अद्भुत है!

पॉल:
ठीक है। तो क्या आप लोगों के दिमाग को मोड़ना चाहते हैं? ठीक है। मैं इसे आखिरी के लिए बचा रहा था। कुछ रसदार, सिर्फ तुम्हारे लिए, फ्रेजर।

इसकी जाँच करें, यह इन पृष्ठभूमि के उतार-चढ़ाव और आभासी कणों के अस्तित्व के लिए हमारे पास मौजूद सबूतों का एक और बड़ा टुकड़ा है, और ऐसा कुछ जिसे हम कासिमिर इफेक्ट या कासिमिर फोर्स कहते हैं।

आप दो तटस्थ धातु की प्लेटें लेते हैं, और ऐसा क्या होता है कि यह क्षेत्र प्लेटों के अंदर है और यह प्लेटों के बाहर है। प्लेटों के अंदर, आप केवल कुछ तरंग दैर्ध्य मोड के हो सकते हैं। लगभग एक तुरही के अंदर की तरह केवल कुछ मोड हो सकते हैं जो ध्वनि बनाते हैं। तरंग दैर्ध्य के छोर प्लेटों से जुड़ने चाहिए, क्योंकि विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के लिए कौन सी धातु की प्लेटें हैं।

प्लेटों के बाहर आप अपनी इच्छानुसार कोई भी तरंग दैर्ध्य रख सकते हैं। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता

तो इसका मतलब है प्लेटों के बाहर आपके पास मोड की संभावित तरंग दैर्ध्य की एक अनंत संख्या है। हर तरह के संभावित उतार-चढ़ाव, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक फील्ड में वाइबल वबल होता है, लेकिन प्लेट्स के अंदर केवल कुछ तरंग दैर्ध्य होते हैं जो प्लेटों के अंदर फिट हो सकते हैं।

अब, वहाँ मोड की एक अनंत संख्या है। अंदर, अभी भी मोड की एक अनंत संख्या है, बस थोड़ा कम अनंत मोड। और आप अनंत को बाहर ले जा सकते हैं, और अंदर की अनंत अनंतता को घटा सकते हैं, और वास्तव में एक परिमित संख्या प्राप्त कर सकते हैं, और जो आप समाप्त करते हैं वह एक दबाव या एक बल है जो प्लेटों को एक साथ लाता है। और हमने वास्तव में इसे मापा है। यह एक वास्तविक चीज है, और हां, मैं आसपास मजाक नहीं कर रहा हूं, आप अनंत माइनस को एक अलग अनंत ले सकते हैं, और एक परिमित संख्या प्राप्त कर सकते हैं। यह संभव है। एक उदाहरण यूलर माशेरोनी कॉन्स्टेंट है। मैं तुम्हें यह देखने की हिम्मत!

तो आप वहां जाते हैं, अब मुझे आशा है कि आप समझ गए होंगे कि ये आभासी कण क्या हैं, कैसे इनका पता लगाया गया है, और वे एक ब्लैक होल के वाष्पीकरण में कैसे योगदान करते हैं।

और यदि आप पहले से ही नहीं हैं, तो सुनिश्चित करें कि आप यहाँ क्लिक करें और उसके चैनल पर जाएँ। आपको दर्जनों वीडियो समान रूप से मन-मुग्ध करने वाले प्रश्नों के उत्तर मिलेंगे। वास्तव में, अपने प्रश्न भेजें और वह सिर्फ एक वीडियो बना सकता है और उनका जवाब दे सकता है।

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