اكتشف فريق بحثي من الفيزيائيين أن الجاذبية يمكن أن تتحول إلى ضوء ، ولكن فقط إذا
ما هو النموذج القياسي وكيف يعمل؟
النموذج القياسي هو نظرية حديثة لهيكل وتفاعلات الجسيمات الأولية ، والتي تم اختبارها مرارا وتكرارا تجريبيا.تعتمد النظرية نفسها على عدد صغير جدا من الافتراضات وتسمحتوقع نظريا خصائص الآلاف من العمليات المختلفة في عالم الجسيمات الأولية.تم الانتهاء من الصيغة الحالية في أواخر القرن العشرين بعد تأكيد تجريبي لوجود الكواركات. تم اقتراحه من قبل ثلاثة علماء ويحتوي ، من بين أمور أخرى ، على تفسيرات لأصل كتلة الجسيمات الأولية في إطار آلية كسر التناظر التلقائي التي اقترحها هيغز.
سمة من سمات النموذج الذي "يغير قواعد اللعبة"
واحدة من خصائصه هي أنه يحظر عادة تحويل الجسيمات عديمة الكتلة إلى جزيئات ضخمة.في حين أن الجسيمات في النموذج القياسي تتحول باستمرار إلى بعضها البعض من خلال تفاعلات وعمليات مختلفة ، فإن الفوتون - الناقل عديم الكتلة للضوء - "يبقى نفسه".ولكن ، إذا كانت الظروف مناسبة ، فمن الممكن (على سبيل المثال ، عندما يتفاعل مع ذرة ثقيلة) ، يمكن تنقسم تلقائيا وتصبح إلكترونا وبوزيترون ، وهي جزيئات ضخمة.
مفهوم الجاذبية والثقب الأسود. الصورة: en.freepik.com
أرادوا أن يفهموا ما إذا كان يمكن تحويل الجاذبية نفسها إلى جسيمات أخرى.
التحقق من صحة الفكرة
نعم ، عادة ما ينظر إلى الجاذبية في سياق النسبية العامة ، والتي بموجبها تؤثر منحنيات وانحناءات الزمكانفي هذه الحالة ، من الصعب جدا تخيل كيف يمكن ذلك.الحيلة هي أنه يمكن رؤية الجاذبية من خلال البصريات الكمومية.على الرغم من أن الصورة الحالية للجاذبية الكمومية بعيدة عن الاكتمال ، فمن المعروف أن هذه الجسيمات غير المرئية التي لا تعد ولا تحصى ستكون كذلكتتصرف مثل أي جسيمات أساسية أخرى ، بما في ذلك الجسيمات التي يحتمل أن تكون تحويلية.
لاختبار هذه الفكرة ، درس الفيزيائيون ظروف الكون المبكر جدا - صغير وساخن وكثيف .هناك ، تم تضخيم جميع أشكال المادة والطاقة إلى مستويات لا يمكن تصورها ، أكبر بكثير مما يمكن أن تصل إليه أقوى مصادمات الجسيمات لدينا.
وقد اكتشف العلماء ذلك في هذا المفهومتلعب موجات الجاذبية دورًا مهمًا، وهي تموجات في نسيج الزمكان ناتجة عن الاصطدامات بين الأجسام الأكثر ضخامة في الفضاء. وعادة ما تكون ضعيفة للغاية وقادرة على دفع الذرة لمسافة أقل من عرض نواتها. (في وقت سابق، كتبت شركة Hi-Tech أن الجاذبية هي الأضعف بين القوى الأربع الرئيسية). لكن في بداية الكون، من الممكن أن تكون الموجات أقوى بكثير، وهذا يمكن أن يؤثر بشكل خطير على جميع العمليات والمادة.
انطباع الفنان عن موجات الجاذبية. الصورة مقدمة من R. Hurt / Caltech-JPL
"هذه الموجات المبكرة تناثرت ذهابًا وإيابًا،يشرح بول سوتر، أستاذ الفيزياء الفلكية في جامعة ستوني بروك بجامعة ولاية نيويورك ومعهد فلاتيرون في نيويورك، والذي لم يشارك في الدراسة، أن هذه الظاهرة تتزايد من وقت لآخر. - سيتم التقاط كل شيء آخر في الكون عن طريق دفع وسحب الأمواج، مما قد يؤدي إلى تأثير الرنين. تعمل موجات الجاذبية مثل المضخة، حيث تقوم مرارًا وتكرارًا بدفع المادة إلى كتل كثيفة.
ما هي موجات الجاذبية قادرة على؟
يمكن أن تؤثر موجات الجاذبية أيضًاإلى المجال الكهرومغناطيسي. ولأنها تموجات في الزمكان نفسه، فإن الموجات لا تقتصر على التفاعلات مع الأجسام الضخمة. ومع استمرارها في الضخ، يصل الإشعاع الموجود في الكون إلى طاقات عالية للغاية. يؤدي هذا في النهاية إلى الظهور التلقائي للفوتونات: فالجاذبية نفسها تولد الضوء.
إلى ماذا توصل العلماء؟
ووجد الباحثون أن هذا بشكل عامالعملية غير فعالة تماما. كان الكون المبكر يتوسع، لذلك لم يكن من الممكن أن تستمر النماذج القياسية لموجات الجاذبية لفترة طويلة. ومع ذلك، قال الفيزيائيون إنه إذا كان الكون المبكر يحتوي على ما يكفي من المادة لإبطاء سرعة الضوء (تمامًا كما ينتقل الضوء بشكل أبطأ في الهواء أو الماء)، لكانت الموجات قد بقيت لفترة كافية لتوليد تيارات من الفوتونات الإضافية.
لماذا الدراسة الجديدة مهمة جدا؟
الفيزيائيون لا يفهمون الأمر بشكل كامل بعدالفيزياء المعقدة والمعقدة للفجر الكوني. ومع ذلك، إذا كانت نظرية العلماء صحيحة، فمن المفترض أن الضوء الناتج عن الجاذبية سيؤثر على تكوين المادة وتطور الكون. ولهذا السبب فإن دراسة جميع عواقب هذه العملية المذهلة ستؤدي إلى ثورة في فهمنا للحظات الأولى من عالمنا.
قراءة المزيد:
كانت هناك صورة داخل ثاني أعمق حفرة تحت الماء في العالم
شاهد ما حدث لعطارد عندما اقترب من الشمس قدر الإمكان
العلماء مستعدون للتعرف على الشجرة الجديدة على أنها الأقدم في العالم
على الغلاف: يُظهر انطباع هذا الفنان مجرتين في بداية الكون، والانفجار اللامع على اليسار هو انفجار أشعة جاما.
المؤلف: ESO / L. كلكادا