ماهیت گرانش چیست؟ پیشنهاد یک آزمایش جالب برای کشف ماهیت این نیروی عجیب!

0

قوانین نیوتن و اینشتین، ما را از چگونگی عملکرد نیروی گرانش آگاه می‌کنند، اما از منشا پیدایش و ماهیت آن چیزی نمی‌گویند. دانشمندان در پیِ ترکیب دو نظریه‌ی ناسازگارِ نسبیت عام اینشتین و مکانیک کوانتومی یا نظریه میدان کوانتومی با یک نظریه کلی‌ترِ مکانیک کوانتومی، تلاش زیادی برای کشف ماهیت گرانش کرده‌اند. اگرچه پژوهش‌های جدید شواهدی از منشا این نیروی عجیب و تاثیرگذار طبیعت یافته، ولی کلاسیک یا کوانتومی بودن ماهیت گرانش همچنان یک موضوع حل نشده تلقی می‌گردد. با دیپ لوک همراه باشید…

سالهاست فیزیکدانان کوانتومی برای پیوند گرانش (اولین نیروی کیهان‌شناختی کشف شده) با فیزیک کوانتومی ناکام بوده‌اند. اخیرا گروهی از محققان، یک آزمایش جدید پیشنهاد کرده‌اند که می‌تواند تعریف جدیدی از ماهیت گرانش ارائه نموده و درک ما را از نیروهای اساسی جهان تغییر دهد. مکانیک کوانتومی در واقع نظریه‌ی مربوط به تمام ذرات بنیادی و نیروهای بین آن‌ها به جز گرانش در نظر گرفته می‌شود. برای درک آنچه درون یک سیاهچاله رخ می‌دهد یا آنچه طی بیگ بنگ رخ داده، می‌بایست نظریه گرانش و مکانیک کوانتومی با یکدیگر ادغام شوند، اما هرگاه که دانشمندان برای این اتحاد تلاش می‌کنند، دو نظریه، ناسازگار با یکدیگر عمل می‌کنند!

اگر گرانش را به صورت یک نیروی کوانتومی مخفی در نظر بگیریم، آنگاه درهم‌تنیدگی مشاهده شده در فوتونها را می توان برای اجرام در حال سقوط هم به کار برد. به عبارت دیگر اگر دو شی (که علاوه بر موقعیت افقی یکسان، در سایر جهات هم یکسان هستند) در حال سقوط آزاد باشند، اندازه گیری خواص یک شی می تواند بلافاصله بر خواص شی دیگر تأثیر بگذارد. سوگاتو بوز از کالج لندن و همکارانش آزمایش‌هایی برای آزمایش این فرضیه انجام داده اند.

ماهیت گرانش در کوانتوم؟!

یک ذره باردار با جرم ۱۴-۱۰ کیلوگرم را در نظر بگیرید. درون این ذره، ماده‌ای دارای اسپین قرار دارد که می‌تواند بالا یا پایین باشد. اگر این ذره را درون یک میدان مغناطیسی متناوب قرار دهیم، مسیر ذره بر اساس اسپین درونی آن تغییر می‌کند؛ تقریبا مانند شرایطی که ذره به یک انشعاب کیهانی در یک مسیر مغناطیسی برخورد می‌کند: چپ برای اسپین بالا و راست برای اسپین پایین. هنگامی که ذره در حال سقوط است، در برهم نهی هر دو مسیر قرار دارد (مانند گربه شرودینگر). از نظر ریاضی، ذره می تواند هر دو مسیر را اختیار کند (برای این منظور باید محدودیت‌های خطی زمان را در نظر نگیریم). در صورت ترکیب تمام مسیرهای ممکن، ما مسیری را می‌بینیم که نشانگر نزدیکترین مسیری است که ذرات طی می‌کنند.

برای جلوگیری از سایر برهمکنش‌های گرانشی، فاصله بین مسیرها نباید کمتر از ۲۰۰ میکرومتر باشد. آزمایش باید به ما نشان دهد، اگر این جرم‌ها به حالت پایه خود بازگردانده شوند، اجزای اسپینی آنها درهم‌تنیده می‌شوند. بنابراین هدف اصلی انجام این آزمایش، حذف سایر نیروهای مداخله کننده در این فرآیند مانند نیروی کازیمیر (Casimir force) و یا برهمکنش‌های الکترومغناطیسی است. با این حال، باید توجه داشته باشیم که فقدان تداخل مشاهده شده، ثابت نمی‌کند کل گرانش یک موضوع کلاسیک است، مگر اینکه آزمایش به طور قطعی نشان دهد که هیچگونه برهمکنشی با محیط، مانند برخورد با فوتون‌ها یا مولکول‌های سرگردان، در این پدیده دخالت نداشته است.

کیهان کوانتومی

آنتوان تیلوی از اعضای بخش اپتیک کوانتومی موسسه ماکس پلانک نیز، پیشنهاد بالا را تایید کرده، هرچند که یافته‌های مثبت در این زمینه، تنها برخی از نظریه‌های گرانش کلاسیک را از درجه اعتبار ساقط می‌کند. او معتقد است نتایج بدست‌آمده، قطعا شگفت‌انگیز خواهند بود. مانلی درخشانی از دانشگاه اوترخت هلند نیز، استدلال کرده که یک نتیجه نادرست تایید شده را نمی‌توان دلیلی قاطع برای رد منشا کوانتومی گرانش در نظر گرفت. او می‌گوید:

این موضوع، سوالات سخت اما جالبی در مورد نحوه و زمان دقیق آغاز گرانش، در گذار کوانتومی-کلاسیک بودن در یک ماده عادی را مطرح می‌کند. به محض دستیابی به فناوری‌های جدیدتر و شواهد علمی بیشتر، بیش از هر زمان دیگری و برای همیشه پاسخی قاطع به این سوال قدیمی خواهیم داد. با این کار در واقع رویای وحدت فیزیک برای فیزیکدانان محقق خواهد شد.

  • منبع: futurism
  • لینک کوتاه این مطلب: https://goo.gl/gJZNfY

دکترای شیمی معدنی از دانشگاه فردوسی مشهد علاقه مند به بیو شیمی معدنی و شیمی محاسباتی مخصوصا بررسی نقش فلزات در سیستم های زیستی مانند نقش آهن در تالاسمی!

ارسال نظر