اگر سیر تاریخی شکل‌گیری نظریه کوانتوم را مطالعه کنید، یکی از اولین مواردی که با آن مواجه خواهید شد، جسم سیاه خواهد بود. جسم سیاه یکی از اولین جرقه‌های تولد مکانیک کوانتومی بود. وقتی ماکس پلانک در سال ۱۹۰۰ برای حل معمای تابش جسم سیاه، پای کوانتش انرژی را به فیزیک باز کرد. حالا دانشمندان موفق به کشف نیروی جسم سیاه جدیدی شده‌اند. نتیجه این پژوهش جالب در مجله EPL منتشر شده است. با دیپ لوک همراه باشید…
در سال ۲۰۱۳، گروهی از فیزیکدانان اتریشی، وجود یک نیروی جدید و غیرمعمول به نام نیروی جسم سیاه را پیشنهاد کردند. اجسام سیاه، اشیایی هستند که تمام نور واردشده به خود را جذب می‌کنند و بنابراین در دمای اتاق، سیاه به‌نظر می‌رسند. این اشیا دارای تابشی به نام تابش جسم سیاه هستند که اشیای کوچک (مانند اتم‌ها و ملکول‌ها) در نزدیکی خودشان را دفع می‌کنند، اما فیزیکدانان نشان دادند که اجسام سیاه، به لحاظ نظری، یک نیروی جاذبه‌ای هم بر این اشیا وارد می‌کنند. آنها این نیرو را نیروی جسم سیاه نامیدند و نشان دادند که این نیرو می‌تواند قوی‌تر از تابش جسم سیاه باشد و برای ذرات بسیار ریز، حتی از گرانش هم قوی‌تر است!
حالا و در این پژوهش تازه، تیم دیگری از فیزیکدانان، به‌لحاظ نظری ثابت کردند که نیروی جسم سیاه، نه تنها به هندسه‌ی خود جسم سیاه، بلکه هم به توپولوژی و هم به هندسه‌ی فضا-زمان بستگی دارد. در واقع احتساب این دو عامل آخر، قدرت نیروی جسم سیاه را به‌طور قابل توجهی افزایش می‌دهد. این نتایج در اخترفیزیک و به ویژه درتشکیل ستاره یا سیاره بسیار حایز اهمیت است. محققان این پژوهش می‌گویند:
این پژوهش، نیروی جسم سیاه کشف‌شده در سال ۲۰۱۳ را در یک چارچوب مفهومی گسترده‌تر قرار می‌دهد. چارچوبی که منابع قوی گرانشی و اشیای عجیب مانند رشته‌های کیهانی و همچنین گونه‌های ماده چگال را دربرمی‌گیرد
دانشمندان در سال ۲۰۱۳ نشان دادند، وقتی گرما توسط یک جسم سیاه، جذب می‌شود، نیروی جسم سیاه باعث می‌شود تا جسم سیاه، امواج الکترومغناطیسی تابش کند که سطوح انرژی اتم‌ها و ملکول‌ها را جابه‌جا می‌کند. این جابه‌جایی باعث می‌شود تا اتم‌ها و ملکول‌ها به دلیل شدت زیاد تابشی که آنها را به سمت یکدیگر می‌کشد، جذب جسم سیاه جذب شوند.
در این پژوهش جدید، فیزیکدانان اجسام سیاه کروی و استوانه‌ای را بررسی کرده و نشان دادند که چگونه توپولوژی و خمیدگی محلی فضا-زمان، نیروی جسم سیاه را تحت تاثیر قرار می‌دهد. آنها نشان دادند که اجسام سیاه کروی مافوق چگال مانند یک ستاره نوترونی (جاییکه فضا-زمان بسیار خمیده شده) به دلیل خمیدگی، نیروی جسم سیاه قوی‌تری را در مقایسه با اجسام سیاه در فضا-زمان مسطح تولید می‌کنند. آنها معتقدند این پدیده به آن دلیل اتفاق می‌افتد که گرانش، هم دمای جسم سیاه و هم زاویه‌ای که اتم‌ها و ملکول‌های نزدیک، جسم سیاه را می‌بینند، تغییر می‌دهد. از طرف دیگر، یک جسم سیاه با چگالی کمتر مانند خورشید (که فضا-زمان کمتر خمیده‌شده‌ای دارد) یک نیروی جسم سیاه تولید می‌کند که بسیار شبیه به حالت مسطح است.
محققان سپس یک تک قطبی (یک شی کروی که ویژگی‌های کلی فضا را تغییر می‌دهد) را بررسی کردند و اثر متفاوتی را پیدا کردند. در حالیکه برای سایر اجسام سیاه کروی، تاثیر فضا-زمان، گرانشی است و با فاصله نسبت به جسم سیاه، کاهش می‌یابد، در مورد تک قطبی، این اثر، ماهیتی توپولوژیکی دارد که با فاصله کاهش می‌یابد، اما سرانجام به یک مقدار ثابت می‌رسد.
در نهایت، دانشمندان با بررسی نیروی جسم سیاه اجسام سیاه استوانه‌ای (که دارای فضا-زمان مسطح محلی هستند)، هیچ تصحیح گرانشی برای دما پیدا نکردند، اما به‌طور شگفت‌انگیزی، آن اثر را روی زوایای اشیای نزدیک، پیدا کردند. وقتی یک جسم سیاه استوانه‌ای، بی‌نهایت بی باریک می‌شود، به یک رشته کیهانی فرضی تبدیل شده و نیروی جسم سیاه به‌طور کامل، از بین می‌رود. به طور کلی، دانشمندان انتظار دارند که این اثرات توپولوژیکی و هندسی تازه کشف‌شده نیروی جسم سیاه به روشن کردن نقش این نیروی غیرعادی روی اشیای کل جهان، کمک کند. دانشمندان می‌گویند:
ما فکر می‌کنیم که نیروی جسم سیاه ناشی از منابع مافوق چگال می‌تواند به شیوه‌ای قابل آشکارسازی، روی پدیده‌های همراه با آنها مانند تابش ذرات بسیار پرانرژی و تشکیل دیسک‌های پیوسته‌ی حول سیاه چاله ها اثر بگذارد. این نیرو می‌تواند به آشکارسازی تابش هاوکینگ نیز کمک کند، زیرا می‌دانیم که چنین تابشی از طیف جسم سیاه پیروی می‌کند. ما علاقه داریم تا رفتار این نیرو را در فضا-زمان های دیگر و در ابعاد بالاتر بررسی کنیم.
مقاله اصلی را در زیر مشاهده کنید:
[gview file=”http://www.deeplook.ir/wp-content/uploads/2017/05/10.1209@0295-5075@117@60001.pdf” save=”1″]
