«نظریه تازه: سرعت نور در آغاز کیهان بیشتر از گرانش بوده»
—----------------------------------------------------------------
* سرعت نور را بنیادی‌ترین ثابت فیزیکی می‌دانند، ولی بر پایه‌ی نظریه‌ای تازه، شاید همیشه هم سرعتش به اندازه‌ی امروز نبوده. این نظریه می تواند دانش استاندارد ما از جهان هستی را زیر و رو کند.
در سال ۱۹۹۸، ژوا ماگیژو در کالج سلطنتی لندن برای حل چیزی که کیهان‌شناسان "مساله‌ی افق" می‌نامند، متغیر بودن #سرعت_نور را پیشنهاد کرد. #مساله_افق می‌گوید کیهان بسیار پیش از آن که فوتون‌های گرمابَر که سرعت نور دارند به چهار گوشه‌ی کیهان برسند، به تعادل گرمایی رسیده بوده. [تصویر را ببینید]
روش استاندارد برای توضیح این معما نظریه‌ایست که به نام پَندام (تورم) شناخته می‌شود و بر پایه‌ی آن، جهان هستی در نخستین گام پیدایش، در یک چشم بر هم زدن گسترشی ناگهانی یافت- پس دما هنگامی یکنواخت شد و به تعادل رسید که جهان بسیار کوچک‌تر بود، و سپس ناگهان بزرگ شد. ولی ما هنوز نمی‌دانیم #پندام چرا آغاز شد و چرا پایان یافت. به همین دلیل ماگیژو به جستجوی جانشینی برای این نظریه پرداخت.
@onestar_in_sevenskies
اکنون وی و نیایش افشردی [دانشمند ایرانی-م] از بنیاد پریمتر کانادا نگارش تازه‌ای از این نظریه را مطرح کرده‌اند- و این نسخه آزمون‌پذیر هم هست. آنها پیشنهاد دادند که در آغاز کیهان، نور و #گرانش با سرعت‌هایی متفاوت منتشر می‌شدند. پژوهشنامه آنها در شماره‌ی ۲۸ نوامبر نشریه‌ی فیزیکال ریویو منتشر خواهد شد.
به گفته‌ی آنها، اگر فوتون‌ها درست پس از #مهبانگ سریع‌تر از گرانش حرکت می‌کردند می‌توانستند به اندازه‌ی کافی دور بشوند تا کیهان بسیار سریع‌تر به دمای یکنواخت برسد.
یک نظریه‌ی آزمون‌پذیر
چیزی که واقعا در این نظریه ماگیژو را به هیجان آورده اینست که یک پیش‌بینی ویژه برای تابش #زمینه_ریزموج_کیهانی (CMB) دارد. این تابش که سرتاسر کیهان را پر کرده، اندکی پس از مهبانگ پدید آمد و یک ردپای "فسیل شده" از شرایط آغاز کیهان را در خود دارد.
در مدل ماگیژو و افشردی، برخی جزییات از CMB شیوه‌ی تغییر سرعت نور و سرعت گرانش به هنگام تغییرات دمای کیهان را باز می‌تاباند. آنها دریافتند که در نقطه‌ای خاص، تغییری ناگهانی رخ داده بوده، زمانی که نسبت سرعت نور و گرانش به سرعت به بی‌نهایت رسید.
@onestar_in_sevenskies
این یک مقدار به نام شاخص طیفی (spectral index) که امواج چگالی آغازین در کیهان را توصیف می‌کند را تعیین کرد: ۰.۹۶۴۷۸ -مقداری که در سنجش‌های آینده می‌تواند بررسی شود. آخرین اندازه‌گیری بر پایه‌ی داده‌های تلسکوپ پلانک که نقشه‌ی CMB را تهیه می‌کند، در سال ۲۰۱۵ این عدد را حدود ۰.۹۶۸ تعیین کرد که به گونه‌ی وسوسه‌انگیزی به اندازه‌گیری ماگیژو و افشردی نزدیک است.
اگر داده های بیشتر یک ناهمخوانی را نشان دهند، این نظریه رد خواهد شد. ماگیژو می‌گوید: «عالی می‌شود. دیگر مجبورنخواهم بود که دوباره به این نظریه‌ها فکر کنم. کل این دسته از نظریه‌ها که در آنها سرعت نور و گرانش با هم تفاوت دارند کنار گذاشته خواهند شد.»
ولی هیچ اندازه‌گیری‌ای نمی‌تواند نظریه‌ی پندام (#تورم) را به کلی کنار بگذارد، زیرا هیچ چیز خاصی را پیش‌بینی نمی‌کند. پیتر کولز از دانشگاه کاردیف بریتانیا می‌گوید: «پندام برای نظریه‌پردازی بسیار جا دارد که همین آزمایش ایده‌ی بنیانی آن را بسیار دشوار می‌کند. آزمایش آن کار حضرت فیل است!»
وی می‌افزاید که به همین دلیل کاوش برای یافتن نظریه‌های جایگزین مانند متغیر بودن سرعت نور اهمیت بسیار دارد.
جان وب از دانشگاه نیو ساوث ولز در سیدنی استرالیا سال‌هاست که بر روی نظریه‌ی متغیر بودن احتمالی ثابت‌ها کار می‌کند. نظریه‌ی ماگیژو و افشردی وی را بسیار تحت تاثیر قرار داده. وی می‌گوید: «نظریه‌ای که بشود آن را آزمود نظریه‌ی خوبیست.»
@onestar_in_sevenskies
این نظریه می‌تواند پیامدهایی بسیار ژرف داشته باشد. فیزیکدانان مدت‌هاست که می‌دانند یک ناهمخوانی در کارکرد کیهان در کوچک‌ترین اندازه‌ها و بالاترین انرژی‌ها وجود دارد، و در پی یافتن نظریه‌ای برای #گرانش_کوانتومی بوده‌اند که بتواند آنها را با هم یکپارچه و متحد کند. اگر نظریه‌ی ماگیژو سازگاری خوبی با مشاهدات داشته باشد، می‌تواند پلی بر روی این شکاف بزند و بر شناخت ما از نخستین لحظه‌های کیهان بیفزاید....
—----------------------------------------------------------------
* سرعت نور را بنیادی‌ترین ثابت فیزیکی می‌دانند، ولی بر پایه‌ی نظریه‌ای تازه، شاید همیشه هم سرعتش به اندازه‌ی امروز نبوده. این نظریه می تواند دانش استاندارد ما از جهان هستی را زیر و رو کند.
در سال ۱۹۹۸، ژوا ماگیژو در کالج سلطنتی لندن برای حل چیزی که کیهان‌شناسان "مساله‌ی افق" می‌نامند، متغیر بودن #سرعت_نور را پیشنهاد کرد. #مساله_افق می‌گوید کیهان بسیار پیش از آن که فوتون‌های گرمابَر که سرعت نور دارند به چهار گوشه‌ی کیهان برسند، به تعادل گرمایی رسیده بوده. [تصویر را ببینید]
روش استاندارد برای توضیح این معما نظریه‌ایست که به نام پَندام (تورم) شناخته می‌شود و بر پایه‌ی آن، جهان هستی در نخستین گام پیدایش، در یک چشم بر هم زدن گسترشی ناگهانی یافت- پس دما هنگامی یکنواخت شد و به تعادل رسید که جهان بسیار کوچک‌تر بود، و سپس ناگهان بزرگ شد. ولی ما هنوز نمی‌دانیم #پندام چرا آغاز شد و چرا پایان یافت. به همین دلیل ماگیژو به جستجوی جانشینی برای این نظریه پرداخت.
@onestar_in_sevenskies
اکنون وی و نیایش افشردی [دانشمند ایرانی-م] از بنیاد پریمتر کانادا نگارش تازه‌ای از این نظریه را مطرح کرده‌اند- و این نسخه آزمون‌پذیر هم هست. آنها پیشنهاد دادند که در آغاز کیهان، نور و #گرانش با سرعت‌هایی متفاوت منتشر می‌شدند. پژوهشنامه آنها در شماره‌ی ۲۸ نوامبر نشریه‌ی فیزیکال ریویو منتشر خواهد شد.
به گفته‌ی آنها، اگر فوتون‌ها درست پس از #مهبانگ سریع‌تر از گرانش حرکت می‌کردند می‌توانستند به اندازه‌ی کافی دور بشوند تا کیهان بسیار سریع‌تر به دمای یکنواخت برسد.
یک نظریه‌ی آزمون‌پذیر
چیزی که واقعا در این نظریه ماگیژو را به هیجان آورده اینست که یک پیش‌بینی ویژه برای تابش #زمینه_ریزموج_کیهانی (CMB) دارد. این تابش که سرتاسر کیهان را پر کرده، اندکی پس از مهبانگ پدید آمد و یک ردپای "فسیل شده" از شرایط آغاز کیهان را در خود دارد.
در مدل ماگیژو و افشردی، برخی جزییات از CMB شیوه‌ی تغییر سرعت نور و سرعت گرانش به هنگام تغییرات دمای کیهان را باز می‌تاباند. آنها دریافتند که در نقطه‌ای خاص، تغییری ناگهانی رخ داده بوده، زمانی که نسبت سرعت نور و گرانش به سرعت به بی‌نهایت رسید.
@onestar_in_sevenskies
این یک مقدار به نام شاخص طیفی (spectral index) که امواج چگالی آغازین در کیهان را توصیف می‌کند را تعیین کرد: ۰.۹۶۴۷۸ -مقداری که در سنجش‌های آینده می‌تواند بررسی شود. آخرین اندازه‌گیری بر پایه‌ی داده‌های تلسکوپ پلانک که نقشه‌ی CMB را تهیه می‌کند، در سال ۲۰۱۵ این عدد را حدود ۰.۹۶۸ تعیین کرد که به گونه‌ی وسوسه‌انگیزی به اندازه‌گیری ماگیژو و افشردی نزدیک است.
اگر داده های بیشتر یک ناهمخوانی را نشان دهند، این نظریه رد خواهد شد. ماگیژو می‌گوید: «عالی می‌شود. دیگر مجبورنخواهم بود که دوباره به این نظریه‌ها فکر کنم. کل این دسته از نظریه‌ها که در آنها سرعت نور و گرانش با هم تفاوت دارند کنار گذاشته خواهند شد.»
ولی هیچ اندازه‌گیری‌ای نمی‌تواند نظریه‌ی پندام (#تورم) را به کلی کنار بگذارد، زیرا هیچ چیز خاصی را پیش‌بینی نمی‌کند. پیتر کولز از دانشگاه کاردیف بریتانیا می‌گوید: «پندام برای نظریه‌پردازی بسیار جا دارد که همین آزمایش ایده‌ی بنیانی آن را بسیار دشوار می‌کند. آزمایش آن کار حضرت فیل است!»
وی می‌افزاید که به همین دلیل کاوش برای یافتن نظریه‌های جایگزین مانند متغیر بودن سرعت نور اهمیت بسیار دارد.
جان وب از دانشگاه نیو ساوث ولز در سیدنی استرالیا سال‌هاست که بر روی نظریه‌ی متغیر بودن احتمالی ثابت‌ها کار می‌کند. نظریه‌ی ماگیژو و افشردی وی را بسیار تحت تاثیر قرار داده. وی می‌گوید: «نظریه‌ای که بشود آن را آزمود نظریه‌ی خوبیست.»
@onestar_in_sevenskies
این نظریه می‌تواند پیامدهایی بسیار ژرف داشته باشد. فیزیکدانان مدت‌هاست که می‌دانند یک ناهمخوانی در کارکرد کیهان در کوچک‌ترین اندازه‌ها و بالاترین انرژی‌ها وجود دارد، و در پی یافتن نظریه‌ای برای #گرانش_کوانتومی بوده‌اند که بتواند آنها را با هم یکپارچه و متحد کند. اگر نظریه‌ی ماگیژو سازگاری خوبی با مشاهدات داشته باشد، می‌تواند پلی بر روی این شکاف بزند و بر شناخت ما از نخستین لحظه‌های کیهان بیفزاید....
«کیهان بخشی از ماده تاریکش را از دست داده»
—------------------------------------------------
*بر پایه‌ی پژوهشی تازه، جهان آغازین شاید بیش از امروز ماده‌ی تاریک در بر داشته. این یافته‌ها می‌تواند به دانشمندان در بهتر شناختن کیهان در زمانی درست پس از #مهبانگ (بیگ بنگ) کمک کند.
بیشتر ماده‌ی موجود در کیهان نادیدنی و تا حد بسیاری توصیف‌ناپذیر است؛ کهکشان‌ها را در کنار هم نگاه داشته و تنها از راه نیروی گرانشی که بر ماده‌ی معمولی وارد می‌کند خود را به ما نشان می‌دهد. پژوهشگران این جوهره‌ی شگفت‌انگیز را #ماده_تاریک نامیده‌اند، و یکی از بزرگ‌ترین پرسش‌ها برای اخترفیزیک‌دانان چیستی آن در زمان کنونی و چگونگی تکامل یا فروپاشی احتمالی آن در گذر زمان است.
پژوهش تازه‌ای که به دست گروهی از دانشمندان روس انجام شده ممکن است بینش‌هایی درباره‌ی این پرسش فراهم کند. دیمیتری گربونف، ایگور تکاچیف، و آنتون چودایکین این را بررسی کردند که آیا گونه‌ای ماده‌ی تاریک ناپایدار می‌توانسته از آغاز کیهان تاکنون واپاشیده و ذره یا ذراتی که سازنده‌ی ماده‌ی تاریک هستند -خود این هنوز روشن نیست- را به ذرات سبک‌تر تبدیل کرده باشند؟
تکاچوف در بیانیه‌ای گفت: «ما اکنون توانسته‌ایم -برای نخستین بار- محاسبه کنیم که چه مقدار ماده‌ی تاریک می‌توانسته از دست برود و درصد ناپایدار آن چقدر می‌توانسته باشد.»
محاسبه‌های تازه‌ی این گروه نشان می‌دهد که مقدار ماده‌ی تاریک از دست رفته از مهبانگ تاکنون، نمی‌توانسته بیش از ۵ درصد مقدار کنونی بوده باشد.
به گفته‌ی این دانشمندان، پژوهش آنها افزون بر پیشنهاد ویژگی‌های تازه برای ماده‌ی تاریک، می‌تواند برای کمک به پژوهشگران در شناخت دگرگونی‌های جهان هستی در گذر زمان اهمیت داشته باشد. برای نمونه، این یافته‌ها شاید بگویند که نرخ #گسترش_کیهان چگونه تغییر کرده و در چند صدهزار سال نخست پس از مهبانگ، زمانی که ماده از گونه‌ای که می‌شناسیم آغاز به ساخت اتم کرد چه روی داده بوده.
@onestar_in_sevenskies
ماده رازگونه
ماده‌ی تاریک گونه‌ای از ماده است که جرم دارد، پس کشش گرانشی وارد می‌کند. ولی هیچ برهم‌کنش الکترومغناطیسی با ماده‌ی معمولی ندارد، از همین رو ناپیداست، یعنی هیچ نوری را نه باز می‌تاباند و نه در می‌آشامد (جذب می‌کند). نبود بار الکتریکی هم ماده‌ی تاریک را ناملموس کرده. فیزیکدانان هنوز در پی یافتن ذرات سازنده‌ی ماده‌ی تاریکند، ولی بیشتر پژوهشگران بر این همرَایَند که این ماده حدود چهار-پنجم ماده‌ی موجود در جهان هستی را تشکیل داده.
به گفته‌ی دانشمندان، داده‌های ماهواره‌ی پلانک نشان می‌دهد که تنها حدود ۴.۹ درصد از کیهان از ماده‌ی معمولی تشکیل شده، حدود ۲۶.۸ درصد از ماده‌ی تاریک، و ۶۸.۳ باقیمانده هم از انرژی تاریک، که به سرعت گسترش (انبساط) کیهان شتاب بخشیده.
این یافته‌ها می توانند به دانشمندان در شناخت چگونگی دگرگونی‌های کیهان در گذر زمان کمک مهمی کنند. برای نمونه، این پژوهش می‌تواند تغییرات در نرخ گسترش (انبساط) کیهان و این که در چندصد هزار سال نخست تاریخ گیتی، زمانی که ماده‌ی معمولی آغاز به ساختن اتم کرد چه رخ داده بوده. در آن دوره، نخستین فوتون‌ها (نور) توانسته بودند برای نخستین بار به نسبت آزادانه در کیهان جابجا شوند.
@onestar_in_sevenskies
جهان ناپایدار
دانشمندان در این پژوهش داده‌های #ماهواره_پلانک را بررسی کردند که از فاصله‌ی حدود ۱.۵ میلیون کیلومتری زمین، تابش #زمینه_ریزموج_کیهانی (#CMB) را می‌سنجد. تابش زمینه‌ی ریزموج کیهانی یک "پژواک" از مهبانگ است؛ فوتون‌هایی (نوری) است که نخستین بار آزادانه در کیهان آغاز به حرکت کردند. با بررسی نوسان‌های درون این تابش، می‌توان مقدار پارامترهای گوناگون را محاسبه کرد، مانند سرعت گسترش کیهان در زمان آزاد شدن این تابش.
چیزی که آنها دریافتند این بود که کیهان در نخستین روزهایش -حدود ۳۰۰ هزار سال پس از پیدایش- رفتارش کمی متفاوت با رفتار امروزش بوده. این نتیجه‌گیری از محاسبه‌ی نرخ گسترش کیهان، و همچنین شمار کهکشان‌های درون خوشه‌ها به دست می‌آید که اگر مقدار ماده‌ی تاریک ۲ تا ۵ درصد بیش از امروز در نظر گرفته شود، توضیحشان آسان‌تر خواهد بود.
دانشمندان برای یافتن پاسخ، کیهان واقعی را با دو مدل بررسی کردند: یک کیهان با فرض پایدار بودن ماده‌ی تاریک و یک کیهان با فرض تغییرپذیر بودن "مقدار کل" ماده‌ی تاریک.
مدل دومی بهتر به پیدایش جهانی مانند آنچه که امروزه می‌بینیم می‌انجامید. به گفته‌ی پژوهشگران، بنابراین احتمالا ماده‌ی تاریکِ کیهان آغازین از دو بخش تشکیل شده بوده: یک بخش که به ذرات دیگر وامی‌پاشد و یک بخش که در درازنای میلیاردها سال پایدار می‌ماند... ادامه در پست بعد👇🏼👇🏼👇🏼
—------------------------------------------------
*بر پایه‌ی پژوهشی تازه، جهان آغازین شاید بیش از امروز ماده‌ی تاریک در بر داشته. این یافته‌ها می‌تواند به دانشمندان در بهتر شناختن کیهان در زمانی درست پس از #مهبانگ (بیگ بنگ) کمک کند.
بیشتر ماده‌ی موجود در کیهان نادیدنی و تا حد بسیاری توصیف‌ناپذیر است؛ کهکشان‌ها را در کنار هم نگاه داشته و تنها از راه نیروی گرانشی که بر ماده‌ی معمولی وارد می‌کند خود را به ما نشان می‌دهد. پژوهشگران این جوهره‌ی شگفت‌انگیز را #ماده_تاریک نامیده‌اند، و یکی از بزرگ‌ترین پرسش‌ها برای اخترفیزیک‌دانان چیستی آن در زمان کنونی و چگونگی تکامل یا فروپاشی احتمالی آن در گذر زمان است.
پژوهش تازه‌ای که به دست گروهی از دانشمندان روس انجام شده ممکن است بینش‌هایی درباره‌ی این پرسش فراهم کند. دیمیتری گربونف، ایگور تکاچیف، و آنتون چودایکین این را بررسی کردند که آیا گونه‌ای ماده‌ی تاریک ناپایدار می‌توانسته از آغاز کیهان تاکنون واپاشیده و ذره یا ذراتی که سازنده‌ی ماده‌ی تاریک هستند -خود این هنوز روشن نیست- را به ذرات سبک‌تر تبدیل کرده باشند؟
تکاچوف در بیانیه‌ای گفت: «ما اکنون توانسته‌ایم -برای نخستین بار- محاسبه کنیم که چه مقدار ماده‌ی تاریک می‌توانسته از دست برود و درصد ناپایدار آن چقدر می‌توانسته باشد.»
محاسبه‌های تازه‌ی این گروه نشان می‌دهد که مقدار ماده‌ی تاریک از دست رفته از مهبانگ تاکنون، نمی‌توانسته بیش از ۵ درصد مقدار کنونی بوده باشد.
به گفته‌ی این دانشمندان، پژوهش آنها افزون بر پیشنهاد ویژگی‌های تازه برای ماده‌ی تاریک، می‌تواند برای کمک به پژوهشگران در شناخت دگرگونی‌های جهان هستی در گذر زمان اهمیت داشته باشد. برای نمونه، این یافته‌ها شاید بگویند که نرخ #گسترش_کیهان چگونه تغییر کرده و در چند صدهزار سال نخست پس از مهبانگ، زمانی که ماده از گونه‌ای که می‌شناسیم آغاز به ساخت اتم کرد چه روی داده بوده.
@onestar_in_sevenskies
ماده رازگونه
ماده‌ی تاریک گونه‌ای از ماده است که جرم دارد، پس کشش گرانشی وارد می‌کند. ولی هیچ برهم‌کنش الکترومغناطیسی با ماده‌ی معمولی ندارد، از همین رو ناپیداست، یعنی هیچ نوری را نه باز می‌تاباند و نه در می‌آشامد (جذب می‌کند). نبود بار الکتریکی هم ماده‌ی تاریک را ناملموس کرده. فیزیکدانان هنوز در پی یافتن ذرات سازنده‌ی ماده‌ی تاریکند، ولی بیشتر پژوهشگران بر این همرَایَند که این ماده حدود چهار-پنجم ماده‌ی موجود در جهان هستی را تشکیل داده.
به گفته‌ی دانشمندان، داده‌های ماهواره‌ی پلانک نشان می‌دهد که تنها حدود ۴.۹ درصد از کیهان از ماده‌ی معمولی تشکیل شده، حدود ۲۶.۸ درصد از ماده‌ی تاریک، و ۶۸.۳ باقیمانده هم از انرژی تاریک، که به سرعت گسترش (انبساط) کیهان شتاب بخشیده.
این یافته‌ها می توانند به دانشمندان در شناخت چگونگی دگرگونی‌های کیهان در گذر زمان کمک مهمی کنند. برای نمونه، این پژوهش می‌تواند تغییرات در نرخ گسترش (انبساط) کیهان و این که در چندصد هزار سال نخست تاریخ گیتی، زمانی که ماده‌ی معمولی آغاز به ساختن اتم کرد چه رخ داده بوده. در آن دوره، نخستین فوتون‌ها (نور) توانسته بودند برای نخستین بار به نسبت آزادانه در کیهان جابجا شوند.
@onestar_in_sevenskies
جهان ناپایدار
دانشمندان در این پژوهش داده‌های #ماهواره_پلانک را بررسی کردند که از فاصله‌ی حدود ۱.۵ میلیون کیلومتری زمین، تابش #زمینه_ریزموج_کیهانی (#CMB) را می‌سنجد. تابش زمینه‌ی ریزموج کیهانی یک "پژواک" از مهبانگ است؛ فوتون‌هایی (نوری) است که نخستین بار آزادانه در کیهان آغاز به حرکت کردند. با بررسی نوسان‌های درون این تابش، می‌توان مقدار پارامترهای گوناگون را محاسبه کرد، مانند سرعت گسترش کیهان در زمان آزاد شدن این تابش.
چیزی که آنها دریافتند این بود که کیهان در نخستین روزهایش -حدود ۳۰۰ هزار سال پس از پیدایش- رفتارش کمی متفاوت با رفتار امروزش بوده. این نتیجه‌گیری از محاسبه‌ی نرخ گسترش کیهان، و همچنین شمار کهکشان‌های درون خوشه‌ها به دست می‌آید که اگر مقدار ماده‌ی تاریک ۲ تا ۵ درصد بیش از امروز در نظر گرفته شود، توضیحشان آسان‌تر خواهد بود.
دانشمندان برای یافتن پاسخ، کیهان واقعی را با دو مدل بررسی کردند: یک کیهان با فرض پایدار بودن ماده‌ی تاریک و یک کیهان با فرض تغییرپذیر بودن "مقدار کل" ماده‌ی تاریک.
مدل دومی بهتر به پیدایش جهانی مانند آنچه که امروزه می‌بینیم می‌انجامید. به گفته‌ی پژوهشگران، بنابراین احتمالا ماده‌ی تاریکِ کیهان آغازین از دو بخش تشکیل شده بوده: یک بخش که به ذرات دیگر وامی‌پاشد و یک بخش که در درازنای میلیاردها سال پایدار می‌ماند... ادامه در پست بعد👇🏼👇🏼👇🏼