دنیای فیزیک در سال ۲۰۱۸ : سردرگمی توام با کورسوی افق‌های نو!

اگر واقع‌بینانه‌ نگاه کنیم، سال ۲۰۱۸ از آن سال‌های طلایی فیزیک نبود، شکی نیست که امروزه با شتاب خارق‌العاده‌ای که در دنیای علم می‌بینیم، پیشرفت‌ها و اکتشافات مهمی در دنیای فیزیک در سال ۲۰۱۸ اتفاق افتاد، اما نمی‌توان آنها را یک کشف یا نظریه‌ی انقلابی نامید، منظور من آن شور و هیجانی است که در سال ۲۰۱۲ با مشاهده‌ی بوزون هیگز یا در سال ۲۰۱۶ با مشاهده‌ی امواج گرانشی در دنیای فیزیک تجربه کردیم. اما در هر صورت سروکله‌ی چیزهای تازه‌ای پیدا شد که چه بسا بنیان اکتشافات طلایی آینده باشند. ضمن تبریک سال نو میلادی، از شما دعوت می‌کنیم تا در بررسی مهم‌ترین اتفاقات فیزیک در سال ۲۰۱۸ از نگاه وب‌سایت کوانتامگزین با دیپ لوک همراه باشید…

یک دهه پیش، وحی منزل در میان فیزیکدانان این بود که جهان با یک گسترش ناگهانی فضا به نام تورم کیهانی آغاز شده است. آنها به ماده تاریک مفقود کیهان (شامل ابرهای نامرئی و سنگین ذرات بی‌اثری به نام ویمپ) معتقد بودند و باور داشتند قوانین طبیعت به ابرتقارن (یا همان آینه‌ای بودن ذرات و نیروها) احترام می‌گذارند. بنابراین تنها چیزی که باقی مانده بود، جمع‌آوری مدارکی برای این پاسخ‌های بزرگترین سوالات فیزیک بود. اما ماجرا به اینجا ختم نشد؛ چرا که این مدارک هیچگاه بدست نیامدند. امروز، داستان منشا کیهان، هنوز سوال‌برانگیز است، ماهیت ماده تاریک، تنها یک حدس بسیار مبهم است و ابرتقارن، ایده‌ای است که دیگر از میدان خارج شده است؛ پس باز هم ما مانده‌ایم و این سوالات بی‌پاسخ. تازه به این لیست باید راز انرژی تاریک، پارادوکس‌های سیاه چاله ها و شگفتی‌های کوانتومی را هم اضافه کنیم. فیزیک بنیادی در حال تجربه‌ی نوعی سردرگمی و البته نوعی گشادگی فکری برای پذیرش ایده‌های جدید است. فیزیک در سال ۲۰۱۸ سرنخ‌ یا پاسخ‌ واضحی به هیچ یک از این سوالات نداد، بلکه آنها را عمیق‌تر کرد. در مقابل، فیزیکدانان ماده چگال (کسانی که رفتارهای ظهوریافته‌ی عجیب تعداد زیادی ذره را مطالعه می‌کنند) و منجمان (به کمک تلسکوپ‌های جدید قدرتمند)، در حال شنا کردن در داده‌ها و اکتشافات هستتد!

فیزیک در سال ۲۰۱۸ : چرا معمای سیاه چاله‌ی استیون هاوکینگ هنوز یک معما باقی مانده است؟

فیزیکدان بزرگ بریتانیایی، استیون هاوکینگ، در ۱۴ مارس ۲۰۱۸ و در سن ۷۶ سالگی دیده از جهان فروبست. هاوکینگ عاشق شرط‌بندی بود و دائما با دوستان و همکارانش در مورد سوالات کلیدی فیزیک نظری شرط‌‌بندی می‌کرد. او در سال ۱۹۹۱ شرط بست اطلاعاتی که در سیاه‌چاله می‌افتند، تخریب شده و هیچگاه نمی‌توانند بازگردانی شوند. او این شرط را باخت. فیزیکدانان اکنون معتقدند اطلاعات به نوعی می‌توانند از سیاه چاله‌ها بگریزند. اما چگونه، سوالی است که با کشف تابش هاوکینگ ایجاد شد و هنوز یکی از انگیزه‌های مهم پژوهش‌های فیزیک بنیادی به شمار می‌رود. یکی از رویکردهایی که برای پاسخ به این سوال، روز به روز محبوب‌تر شده، مطالعه‌ی آن از طریق بررسی سیاه‌ چاله ها به عنوان هولوگرام ها بوده است.

فیزیک در سال ۲۰۱۸ : نجوای نخستین ستارگان، بحث ماده تاریک را آغاز می‌کند

دانشمندان در ماه مارس گزارش کردند که مجموعه‌ای از آنتن‌های کوچک رادیویی در استرالیا (آزمایش EDGES‌) یک نوار طیفی جذبی مربوط به نخستین ستارگان را شناسایی کرد. شدت این سیگنال، به طور غیرمنتظره‌ای بسیار قوی بود و نشان می‌داد چه مقدار نور توسط این ستارگان جذب شده بود. این یافته ثابت کرد کیهان جوان، به طور قابل توجهی از هر آنچه تصور می‌شد، سردتر بود. یک کیهان‌شناس فرضیه‌ای مطرح کرد که طبق آن، گازی که در آن زمان در حال چرخش بود، می‌توانست از طریق برهمکنش‌ با نوع غیراستانداردی از ماده تاریک، سرد شود، اما این فرضیه با بررسی موشکافانه شکست خورد.

فیزیک در سال ۲۰۱۸ : نقاط مداری خارق‌العاده‌ی جدیدی که به سیاره‌ی نهم اشاره دارند

چندین سال بود که منجمان تصور می‌کردند یک سیاره‌ی غول‌پیکر در آنسوی مدار نپتون وجود دارد. در می ۲۰۱۸، یک جسم سنگی کوچکتر و متفاوت کشف شد که مدرکی حقیقی به پرونده‌ی «سیاره‌ نهم» اضافه کرد. در ماه آوریل با رفتن به فراسوی منظومه شمسی، اندازه‌گیری‌‌های دقیق بیش از یک میلیارد ستاره‌ی راه شیری توسط تلسکوپ گایا (Gaia) منجر به درک جدیدی از اینکه چگونه کهکشان ما شکل گرفت و تکامل یافت، گردید. منجمان، جمعیت‌های غیرعادی ستارگانی که به نظر می‌رسید دارای حافظه‌ی یک انفجار بسیار قدیمی بین راه شیری جوان و یک کهکشان کوتوله هستند را تشخیص دادند.

فیزیک در سال ۲۰۱۸ : ریاضی عجیبی که می‌توانست زیربنای قوانین طبیعت باشد

در حالیکه محققان شدیدا درگیر حل معماهای مجموعه‌ی ظاهرا ترسناکی از ذرات بنیادی و نیروها هستند، یافته‌های جدید، یک شک قدیمی را تحریک کرده‌اند که می‌گوید اجزای طبیعت از منطق اعداد هشت جزیی عجیبی به نام اکتانیون‌ها (octonions) نشات می‌گیرند. ریاضی-فیزیکدان کوهل فوری (Cohl Furey)، ارتباطات جدید و جذابی بین ذرات بنیادی و اکتانیون‌ها پیدا کرده، اما باید دید ٖاین ارتباطات منجر به پیشرفتی شگفت خواهند شد یا پایانی مرده خواهند داشت.

فیزیک در سال ۲۰۱۸: انرژی تاریک ممکن است با نظریه ریسمان، ناسازگار باشد

فیزیکدانان از تابستان ۲۰۱۸ در مورد حدسی در حال بحث هستند که به نظر می‌رسد جهان ما را با نظریه ریسمان، دچار اختلاف می‌کند. این حدس می‌گوید همانطور که جهان منبسط می‌شود، چگالی انرژی در خلا فضای خالی باید سریعتر از یک سرعت معین، کاهش یابد. به نظر می‌رسد این قاعده در تمام مدل‌های کوچک جهان‌هایی که مبتنی بر نظریه ریسمان هستند، برقرار بوده و در نتیجه احتمالا در سرتاسر چشم‌انداز جهان‌های ممکنی که این نظریه مجاز می‌داند، درست باشد. اما این قاعده، دو باور گسترده در مورد جهان واقعی را نقض می‌کند: این فرض هم تصویر استاندارد انبساط امروزی کیهان که با انرژی تاریک هدایت می‌شود و هم مدل پیشگام تولد انفجاری آن (تورم کیهانی) را غیرممکن می‌پندارد. این حدس، باعث سردرگمی شده، اما به قول تیم ریز، البته که هیجان زیادی را ایجاد کرده، زیرا پیامدهای مهمی برای کیهان‌شناسی به دنبال خواهد داشت.

فیزیک در سال ۲۰۱۸ : چرا تفسیر بس‌ گیتی مشکلات زیادی دارد

بحثی به قدمت یه قرن در مورد معنی مکانیک کوانتومی، امسال دوباره با چند آزمایش در مورد واقعیت در یک جهان احتمالی داغ شد. تفسیر بس گیتی فرض می‌کند که تقریبا بی‌نهایت جهان، بستر رخداد بی‌‌نهایت احتمال ممکنی هستند که مکانیک کوانتومی آنها را به صورت موازی مجاز می‌داند.

همچنین در سال ۲۰۱۸، فیزیکدانان ماده چگال، نشانه‌‌های یک حد سرعت بنیادی را در مواد کوانتومی پیدا کردند و در مورد پیشنهاد جدیدی به نام اتمسفر کوانتومی، ژرف‌تر اندیشیدند. آزمایش MiniBooNE مدرکی احتمالی از نوع چهارمی از نوترینو را گزارش کرد که اگر تایید شود، فیزیک را منفجر خواهد کرد!