رمزگشایی از ساختار جهان با اجرام کوانتومی
به گزارش سینا پرس فارس، به نقل از Space؛ یکی از بزرگترین اسرار کیهان شناسی این است که چرا جهان بیشتر از پادماده تشکیل شده است.اکنون تیمی از فیزیکدانان نظری می‌گویند که می‌دانند چگونه پاسخ را بیابند. تنها کاری که آن‌ها باید انجام دهند این است که امواج گرانشی تولید شده توسط اجرام کوانتومی عجیب و غریب به نام توپ‌های کیو را شناسایی کنند.
هر نوع ذره ماده معمولی یک شریک پادماده با ویژگی‌های متضاد دارد که زمانی ماده با پادماده تعامل می‌کند می توانند یکدیگر را از بین ببرند. این واقعیت وجود ما را به یک راز تبدیل می‌کند، زیرا کیهان شناسان کاملاً مطمئن هستند که در آغاز جهان به مقدار مساوی ماده و پادماده تولید شده است. پس این ماده و پادماده باید همگی یکدیگر را از بین می‌بردند و جهان را از هرگونه ماده خالی می‌گذاشتند. با این حال ماده وجود دارد و محققان کم‌کم دلایل آن را کشف می‌کنند.
یکی از دلایل بالقوه ممکن است در توپ‌های Q نهفته باشد.این توپ‌ها «lumps»که در لحظات پس از انفجار بزرگ، قبل از آنکه جهان به سرعت همانند یک بالون باد شود شکل گرفتند. مقدار ماده و پادماده در این اجسام برابر نیست، به این معنی که درون هر توپ Q بخش‌های نابرابر ماده و پادماده وجود دارد. در حالی که این توپ‌های کیو ظاهر میشدند، ماده بیشتری نسبت به پادماده آزاد می‌کردند و موج‌های گرانشی را در فضازمان آزاد می‌کردند. بر اساس مقاله جدیدی که در ۲۷ اکتبر در ژورنال Physical Review Letters منتشر شد، اگر این اجرام واقعا وجود داشتند، می‌توانستیم آن‌ها را با استفاده از امواج گرانشی تشخیص دهیم.
بر اساس فیزیک ذرات، تار و پود جهان در میدان‌های کوانتومی مختلفی پوشیده شده است که هر یک ویژگی‌هایی (مانند الکترومغناطیس) را در تمام نقاط فضا توصیف می‌کنند. نوسانات در این زمینه‌ها باعث ایجاد ذرات اساسی می‌شود که واقعیت فیزیکی ما را می‌سازند. برای نشان دادن نحوه کار این زمین ها، ترامپولین را با یک توپ بولینگ که در مرکز آن نشسته است تصور کنید. شکلی که توپ بولینگ به ترامپولین می‌دهد نشان می‌دهد که هر نقطه از میدان چقدر انرژی به جهان کائنات کمک می‌کند، هر چه به فرورفتگی مرکز نزدیک‌تر باشد، انرژی بالقوه بیشتر است. همانطور که شکل سطح ترامپولین نحوه چرخش یک سنگ مرمر را در اطراف توپ بولینگ تعیین می‌کند، شکل یک میدان نیز رفتار آن میدان را تعیین می‌کند.
یک نظریه که در سال ۱۹۸۵ توسط فیزیکدانان دانشگاه پرینستون، ایان افلک و مایکل داین ارائه شد، با گفتن این که میدان‌هایی که بر تورم اولیه بالون مانند جهان حاکم بودند، باید نسبتاً کم عمق باشند، به دنبال توضیح عدم تقارن ماده-ضد ماده جهان است. به عبارت دیگر، توپ بولینگ در مرکز ترامپولین خیلی سنگین نبود؛ و همانطور که سنگ مرمری که دور فرورفتگی کم عمق توپ بولینگ می‌چرخد، سرعت زیادی را نمی‌گیرد یا از دست نمی‌دهد. شکل تقریبا ثابت میدان به این معنی است که انرژی حاکم بر تورم کیهان یکنواخت می‌ماند.
از آنجایی که تورم به این یکنواختی نیاز دارد، میدان نمی‌تواند با هیچ میدان دیگری (به طور اساسی دیگر ترامپولین‌ها) تعامل زیادی داشته باشد تا ذرات ایجاد کند. اما طبق نظریه افلک و داین، این میدان با میدان‌های دیگر به گونه‌ای برهمکنش داشت که بیشتر از ذرات پادماده ذرات ماده ایجاد می‌کرد. به منظور حفظ آن شکل یکنواخت، میدان حاوی آن ذرات به صورت "توده" بود.
گراهام وایت نویسنده اصلی، فیزیکدان موسسه کاولی برای فیزیک و ریاضیات کیهان، گفت: "این توده‌ها فقط توده‌های میدانی هستند. " با انبساط جهان، این توپ‌های کیو در اطراف معلق بودند؛ و در نهایت، آن‌ها به مهم‌ترین بخش جهان از نظر میزان انرژی موجود در آن‌ها نسبت به بقیه جهان تبدیل می‌شوند. اما آن‌ها برای همیشه دوام نمی‌آورند. وقتی توپ‌های کیو ناپدید می‌شوند، جهان را با ماده بیشتری نسبت به پادماده پر می‌کنند و آنقدر ناگهانی این کار را انجام می‌دهند که امواج صوتی تولید می‌کنند.
مطالعه جدید پیشنهاد کرد که این امواج صوتی به عنوان منبعی برای امواج در فضا-زمان معروف به امواج گرانشی عمل می‌کنند. تیم وایت استدلال می‌کند که اگر آن امواج گرانشی وجود داشته باشد، می‌توان آن‌ها را در اینجا روی زمین توسط آشکارساز‌هایی مانند آرایه فضایی تداخل سنج لیزری ناسا (LISA) و تلسکوپ زیرزمینی اینشتین اندازه گیری کرد.
این تنها نظریه‌ای نیست که عدم تقارن ماده-پادماده جهان را توضیح می‌دهد. اما وایت گفت که اشکالی ندارد، زیرا ما در نقطه هیجان انگیزی هستیم که اگر یکی از این پارادایم‌ها درست باشد، احتمالاً می‌توانیم آن را ثابت کنیم. وایت می‌گوید: «مجموعه‌ای از ماشین‌ها وجود دارند که ما در دهه ۲۰۳۰ روشن می‌کنیم که امیدواریم این امواج گرانشی را ببینند.اگر ما آن‌ها را ببینیم، واقعا هیجان انگیز است اما حتی اگر دستگاهها نتوانند این امواج Q-ball را بیابند این نیز خبر خوبی است، زیرا به این معنی که احتمالاً نظریه‌های ساده‌تر درست هستند. بنابراین از برخی جهات این یک ماجرای بدون باخت است.
منبع: باشگاه خبرنگاران جوان
