آزمودن نسبیت عام اینشتین می‌تواند چهره نیروی پنجم طبیعت را نمایان کند!

بحث کشف نیروی پنجم طبیعت، یکی زمینه‌های داغ پژوهشی این روزهای فیزیک است که گروه‌های تحقیقاتی زیادی، سودای یافتن آن را در سر دارند؛ اما حالا تیمی از دانشمندان، روش تازه و جالبی برای کشف نیروی پنجم پیدا کرده‌اند. آنها این کار را با استفاده از آزمودن نسبیت عام اینشتین و به کمک داده‌های قوی‌ترین تلسکوپ جهان، یعنی تلسکوپ کک (Keck) انجام داده‌اند. نتیجه این پژوهش جالب در آخرین شماره مجله Physical Review Letters منتشر شده است. با دیپ لوک همراه باشید…

همانطور که بارها در دیپ لوک اشاره کرده‌ایم، چهار نیروی بنیادی در طبیعت وجود دارد: هسته‌ای قوی، هسته‌ای ضعیف،‌ الکترومغناطیس و گرانشی. فیزیکدانان می‌دانند چگونه سه نیروی اول را با یکدیگر متحد کنند، چیزی که به نام نظریه وحدت بزرگ یا GUT‌ شناخته می‌شود، اما متحدکردن گرانش با سه نیروی دیگر، هنوز میسر نشده است. دانشمندان معتقدند پنجمین نیروی طبیعت می‌تواند گرانش سرکش را با سایر نیروها متحد کند، اما این ادعا هنوز ثابت نشده است. آنها می‌گویند:

این واقعا هیجان‌انگیز است. ما بیست سال تلاش کرده‌ایم تا به اینجا برسیم، اما حالا پژوهش جدیدمان در مورد ستاره‌های مرکز کهکشانمان، راه جدیدی را برای ما باز کرده است: روشی که به ما می‌گوید گرانش چگونه کار می‌کند

دانشمندان تصاویر فوق‌العاده دقیق مرکز کهکشانمان که توسط تلسکوپ کک گرفته شده را تجزیه تحلیل کردند. آنها این کار را برای ردیابی مدارهای ستاره‌های نزدیک سیاه چاله‌های ابرسنگینی که در مرکز راه شیری قرار گرفته‌اند، انجام دادند. این مدارهای ستاره‌ای که توسط گرانش ناشی از سیاه چاله ابرسنگین هدایت می‌شود، می‌تواند سرنخ‌های نیروی پنجم را بدست دهد (آزمودن نسبیت عام). محققان می‌گویند:

با تماشای ستارگانی که در طول ۲۰ سال با استفاده از کک با دقت بسیار زیاد اندازه‌گیری شده بودند، می‌توانید چگونگی کارکرد گرانش مورد آزمون قرار دهید. اگر گرانش با چیزی غیر از نظریه نسبیت عام اینشتین کار کند، انحرافات کوچکی در مسیرهای مداری ستارگان خواهید دید!

این نخستین بار است که نظریه نیروی پنجم طبیعت در یک میدان گرانشی قوی مانند میدانی که توسط سیاهچاله‌ی ابرسنگین در مرکز راه شیری ساخته شده،‌ آزموده شده است. در واقع از نظر تاریخی، قبلا میدان‌های گرانشی منظومه شمسی که توسط خورشید ایجاد می‌شوند، برای آشکارسازی پنجمین نیروی طبیعت، استفاده شده بود، اما آن تلاش موفق نبود، زیرا میدان گرانشی خورشید، نسبتا ضعیف است. محققان می‌گویند:

انجام این کار بسیار هیجان‌انگیز است، زیرا می‌توانیم یک سوال بسیار بنیادی بپرسیم، گرانش چگونه کار می‌کند؟ نظریه اینشتین آن را به زیبایی توصیف می‌کند، اما مشاهدات بسیاری وجود دارد که نشان می‌دهد که این نظریه، کامل نیست و کاستی‌هایی دارد. وجود سیاه چاله‌های ابرسنگین به ما می‌گوید نظریه‌های کنونی برای توضیح کارکرد جهان و چیستی سیاه چاله، ناکافی است.

محققان این پژوهش در انتظار تابستان ۲۰۱۸ هستند، زمانی است که ستاره S0-2 در نزدیکترین فاصله به سیاه چاله ابرسنگین کهکشان ما قرار می‌گیرد. این نزدیکی به دانشمندان اجازه می‌دهد تا این ستاره را زمانیکه تحت بیشترین قدرت گرانشی است (یعنی نقطه‌ای که بیشترین انحراف‌ها نسبت به نظریه نسبیت انتظار می‌رود)، بررسی کنند.

مقاله اصلی را در زیر مشاهده کنید:

[gview file=”http://www.deeplook.ir/wp-content/uploads/2017/05/PhysRevLett.118.211101.pdf” save=”1″]