امواج رادیویی، ریزموج‌ها و حتی خود نور، همگی حالت‌هایی از میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی هستند. نظریه کلاسیکی الکترومغناطیس در دهه ۱۸۶۰ توسط جیمزکلارک ماکسول کامل شد. در آن زمان، نظریه ماکسول، انقلابی بود و چارچوب متحدی برای درک الکتریسیته، مغناطیس و اپتیک فراهم کرد. حالا دانشمندان، راز بسیار جالبی در مورد تقارن میدان الکترومغناطیسی کشف کرده‌اند که می‌تواند فرضیات تولد جهان را هم تحت تاثیر قرار دهد. نتایج این پژوهش اخیرا در مجله Physical Review Letters منتشر شده است. با دیپ لوک همراه باشید…
نظریه ماکسول، یک ویژگی بسیار مهم دارد: در غیاب بار و جریان، این نظریه نسبت به تبادل میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی ناورداست (تغییری نمی‌کند). این تقارن، دوگانگی الکتریکی-مغناطیسی نامیده می‌شود. همه‌ی ما می‌دانیم که بارهای الکتریکی در طبیعت وجود دارند، اما بارهای مغناطیسی هرگز مشاهده نشده‌اند، تنها چیزهایی که دیده‌ایم چندقطبی‌های مغناطیسی هستند (مانند یک آهنربای ساده که دو قطب شمال و جنوب دارد). منطق می‌گوید اگر بارهای مغناطیسی وجود ندارند، پس چنین تقارنی هم نمی‌تواند وجود داشته باشد. این راز، فیزیکدانان را بر آن داشت تا به دنبال بارهای مغناطیسی یا تک قطبهای مغناطیسی باشند، اما این تلاش‌ها با شکست مواجه شد. حالا دانشمندان عامل این شکست را کشف کرده‌اند. آنها می‌گویند:
گرانش، تقارن را بدون توجه به اینکه تک قطب های مغناطیسی وجود دارند یا نه، از بین می‌برد. این واقعا شوک‌آور است، در نتیجه این تقارن نمی‌تواند در سطح بنیادی جهان وجود داشته باشد، زیرا گرانش، همه جا هست! پس نیازی هم به وجود تک قطبهای مغناطیسی یا بارهای مغناطیسی نیست، چون در مقیاس بنیادی، پای تقارنی در کار نیست!
گرانش همراه با اثرات کوانتومی، دوگانگی الکتریکی-مغناطیسی یا تقارن میدان الکترومغناطیسی را از بین می‌برد. همانطور که می‌دانید فوتون ذره تشکیل‌دهنده نور و سایر امواج الکترومغناطیسی است. فوتون یک بوزون است، اما دانشمندان این کشف را با بررسی نظریات موجود در مورد فرمیون ها بدست آوردند. در واقع آنها نظریات موجود در مورد فرمیونها را برای فوتون ها (که نوعی بوزون هستند) به کار گرفتند. آنها می‌گویند:
ما توانسته‌ایم نظریه میدان الکترومغناطیسی را به روشی بسیار شبیه به نظریه فرمیونها بنویسیم. این روش، غیاب تقارن را با استفاده از تکنیک‌های قدرتمندی که برای فرمیونها توسعه داده شده بود، ثابت می‌کند. این کشف جدید می‌توانند فرضیات تولد جهان را به چالش بکشد.
عدم تقارن میدان الکترومغناطیسی و بیگ بنگ
ماهواره‌ها، همواره داده‌هایی را از تابش باقی‌مانده از بیگ بنگ (همان تابش زمینه کیهانی یا CMB) جمع‌آوری می‌کنند. این تابش دارای اطلاعات ارزشمندی در مورد تاریخچه جهان است. با اندازه‌گیری CMB، اطلاعات دقیقی در مورد چگونگی رخ دادن بیگ بنگ بدست می‌آوریم. دانشمندان با تجزیه تحلیل این داده‌ها، فرض کرده‌اند که قطبش فوتون‌ها در CMB، تحت تاثیر میدان گرانشی جهان، قرار نمی‌گیرد. از طرفی این فرض، فقط زمانی درست است که تقارن میدان الکترومغناطیسی وجود داشته باشد، اما با توجه به اینکه یافته‌های جدید نشان می‌دهند تقارن میدان الکترومغناطیسی در سطح بنیادی وجود ندارد، قطبش CMB، می‌تواند تحول کیهان را تغییر دهد. دانشمندان باید هنگام تجزیه تحلیل داده‌ها به این عامل مهم توجه کنند. در حال حاضر آنها به دنبال مقدار تاثیر این عامل هستند. پس باید منتظر باشیم و ببینیم این یافته چگونه فرضیات مربوط به تولد جهان را تغییر خواهد داد…
مقاله اصلی را در زیر مشاهده کنید:
[gview file=”http://www.deeplook.ir/wp-content/uploads/2017/04/agullo2017_2.pdf” profile=”3″ save=”1″]
