کشف امواج گرانشی از نخستین لحظات جهان
بیست و یکم: یک رویکرد جدید امواج گرانشی را از نخستین لحظات کیهان کشف می کند، پیشرفتی که درها را به روی بررسی جهان آغازین به شکل مستقل از مطالعات سنتی تشعشعات پس زمینه کیهانی باز می کند.
به گزارش بیست و یکم به نقل از ایسنا و به نقل از آی ای، پرده برداری از اسرار نخستین لحظات شروع کیهان همیشه یک موضوع وسوسه انگیز برای دانشمندان و کیهان شناسان بوده است و الان، گروهی از پژوهشگران به کشفی پیشگامانه دست یافته اند که نویدبخش تابش نور جدیدی بر این لحظات مرموز آغازین است.
در پژوهشی که بتازگی در مجله Physical Review Letters انتشار یافته است، دانشمندان رویکرد جدیدی را برای کاوش پویایی جهان آغازین با بهره گیری از امواج گرانشی کشف کرده اند.
پس از مه بانگ، دوره ای به نام انبساط یا تورم روی داد که طی آن جهان با سرعت شگفت انگیزی منبسط شد. این گسترش توسط میدانی به نام میدان انفلیتون (inflaton field) هدایت شد. برمبنای خیلی از نظریه های کیهان شناسی، بعد از دوره تورم، پدیده جالب دیگری رخ داد که تشکیل اسکیلون ها (formation of oscillons) نامیده می شود.
اسکیلون ها ساختارهای موضعی عجیب و غریبی هستند که زمانی بوجود می آیند که میدان های خاصی مانند میدان انفلیتون تحت نوسانات با فرکانس بالا قرار می گیرند. این ساختارها، توانایی قابل توجهی برای دوام طولانی مدت دارند، اما چیزی که پژوهشگران کشف کردند این است که وقتی این اسکیلون ها در نهایت فرو می پاشند، امواج گرانشی تولید می کنند که موج هایی در بافت فضا-زمان هستند.
موج گرانشی موجی است که توسط میدان گرانشی تولید می شود. امواج گرانشی چین های ریزی در تارو پود هستی هستند، مثل امواجی که اقیانوس را درمی نوردند. وجود این نوع از امواج توسط آلبرت اینشتین در سال ۱۹۱۶ بوسیله نظریه نسبیت عام بطور نظری پیش بینی شد و صدسال بعد در سال ۲۰۱۶ به کمک تأسیسات لایگو بطور تجربی مشاهده گردید و در سال ۲۰۱۷سه دانشمند به اسامی راینرویس، بری سی بریش و کیپ اس تورن بطور مشترک جایزه نوبل فیزیک ۲۰۱۷ را به سبب کوشش های خود در حوزه آشکارساز لایگو و مشاهده امواج گرانشی دریافت نمودند.
موج گرانشی از نظر نظری انرژی تابش گرانشی را منتقل می کند. منابع موج های گرانشی قابل آشکارسازی شامل سیستم های ستاره دوتایی است که یکی از اعضای آن کوتوله سفید، ستاره نوترونی یا سیاه چاله باشد. همین طور این موجب می شود که سرعت برهمکنش های گرانشی محدود باشد اما در فیزیک کلاسیک اینگونه نیست.
ردیابی امواج گرانشی در حقیقت دو نظریه مهم فیزیک و کیهان شناسی را ثابت کرده است، فرضیه نسبیت عام اینشتین که حدود صد سال پیش (۱۹۱۶) ارائه شد و نظریه دیگری به نام نظریه تورم کیهانی که در دهه هشتاد میلادی عنوان شد.
در فیزیک مدرن، زمان، بُعد چهارم جهان شمرده می شود. اینشتین دریافت که نمی توان دو مفهوم فضا و زمان را از هم جدا کرد و هندسه ی جهان، چهار بعدی است(سه بعد فضا و یک بعد زمان). وی در نظریه نسبیت این هندسه را فضا-زمان نامید. گرانش یا جاذبه در این نظریه انحنایی در فضا-زمان است. این انحنا را جرم به وجود می آورد. هر چه جرم جسمی بیشتر باشد انحنای بزرگتری در فضا-زمان به وجود می آورد. این انحنا در حقیقت موقعیت جسم را مشخص می نماید. وقتی جسمی حرکت می کند، انحنایی که در فضا-زمان به وجود می آورد هم حرکت می کند.
برای این که این مساله روشن شود، یک صفحه بسیار نرم لاستیکی منعطف را در نظر بگیرید. اگر یک توپ بسکتبال را روی آن قرار بدهید، جرم زیاد آن سبب فرو رفتگی در صفحه لاستیکی خواهد شد. حال کمی این توپ را بغلتانید تا از نقطه A به نقطه B برود؛ انحنای موجود در صفحه لاستیکی نیز همراه با توپ جابجا خواهد شد و از A به B خواهد رفت. واضح است که نقطه A دیگر انحنا نخواهد داشت و بالا خواهد آمد. این حرکتِ از پایین به بالای صفحه سبب ایجاد نوعی موج می شود. در ساختار فضا-زمان، این موج، موج گرانشی نامیده می شود.
رویدادهای عظیم کیهانی مثل انفجار ابرنواخترها که انرژی های عظیم در آنها با سرعت نور حرکت می کنند، موج گرانشی تولید می کنند.
اکنون این گروه پژوهشی متشکل از کالویان لوزانوف و ولودیمیر تاخیستوف از مؤسسه کاولی برای فیزیک و ریاضیات کیهانی (Kavli IPMU) بوسیله شبیه سازی، سفری را برای کشف رازهای پنهان در میدان انفلیتون شروع کردند.
اهمیت این کشف جدید
این یافته ها یک پیشرفت مهم را نشان می دهند و چشم انداز تازه ای را در مورد مطالعه اولین لحظات جهان ارائه می دهند. آنها یک روش جایگزین جهت بررسی پویایی اولیه جهان، مستقل از تشعشعات پس زمینه مایکروویو کیهانی ارائه می دهند.
پیامدهای این پژوهش، عمیق است. تصور کنید که بتوانید به گذشته نگاه و جهان را همانطور که در ابتدای راه بوده است، مشاهده کنید.
پژوهشگران با بررسی امواج گرانشی ساطع شده در طول فروپاشی اسکیلون ها می توانند اسرار آنچه را که در آن لحظات حیاتی اولیه رخ داده است، کشف کنند. این مانند یافتن یک گنجینه پنهان از اطلاعات است که تا حالا غیرقابل دسترسی بوده است.
با نگاهی به آینده، توسعه مداوم آشکارسازهای امواج گرانشی و منابع ابرمحاسباتی نویدبخش است. این پیشرفت های فناورانه توانایی ما را برای کاوش در لحظات اولیه کیهان می افزاید و بینش های دقیق تری را در اختیار ما قرار می دهد.
هم افزایی بین مدلهای نظری، مهارتهای محاسباتی پیشرفته و مشاهدات، این پتانسیل را دارد که درک ما از تکامل جهان را متحول کند.
همانطور که ما مشتاقانه منتظر نسل بعدی رصدخانه های امواج گرانشی و اکتشافات پیشگامانه ای هستیم که به ارمغان خواهند آورد، واضح است که حوزه کیهان شناسی درحال ورود به عصر اکتشافات بی سابقه است.
با هر مکاشفه جدید، به کشف اسرار کیهان و به دست آوردن درک عمیق تری از جایگاه خود در آن نزدیک تر می شویم. سفر برای کشف نخستین لحظات پویایی جهان بتازگی یک جهش کوانتومی رو به جلو داشته است و آینده بسیار الهام بخش تر از همیشه بنظر می رسد.
منبع: 21th.ir
این مطلب بیست و یکم را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب