خانه | دانش و فن‌آوری

تأییدی تازه برای نسبیت عام

جمعه, 1390-07-08 18:13
نسخه قابل چاپنسخه قابل چاپ
پل گیلستر (Paul Gilster)
برگردان: 
احسان سنایی
احسان سنایی - پس از اظهارات هفته گذشته دانشمندان سازمان تحقیقات هسته‌ای اروپا (CERN) مبنی بر احتمال نقض ریشه‌ای‌ترین اصل نسبیت خاص توسط چندین نوترینوی فراری طی آزمایش OPERA (رجوع کنید به «ذره‌ای سریع‌تر از سرعت نور؟»)، نام این تئوری معروف آلبرت اینشتین به صدر خبرهای مهم جهان دانش راه پیدا کرد.
 
اینکه دقیقاً در جریان این آزمایش چه رخ داده، مسئله‌ای‌ست که نیاز به بازبینی‌های فراوان و زمان‌بر دارد، اما هیاهوی خبرگزاری‌های جهان در این‌ زمینه چنان بالا گرفته که ذهن متخصصان آزمایش مربوطه هم آشفته شده است. شاید اندکی طول بکشد تا فیزیکدانان احتمالاً این‌بار از طریقی متقاعدکننده به تکرار این آزمایش بپردازند، اما بد نیست بدانید همزمان با همین هیاهوها، جنبه‌ای دیگر از فرضیات انقلابی اینشتین، یعنی تئوری نسبیت عام، از آزمایشی در چهارچوب مقیاس‌های سرسام‌آور کیهانی سربلند بیرون آمد.
 
در اینجا ما دیگر از سرعت نور حرف نمی‌زنیم، بلکه محور بحث‌مان نحوه واکنش نور به میدان‌های گرانشی‌ است. پژوهشگران انیستیتو نیلزبور دانشگاه کپنهاگ دانمارک به تازگی اعلام کرده‌اند که صحت نظریه نسبیت عام را این‌بار در مقیاسی معادل ده به توان 22 بار بزرگ‌تر از آزمایش‌های زمینی به تأیید رسانده‌اند. رادک وژتاک (Radek Wojtak) از اخترفیزیکدانان مؤسسه مزبور، به اتفاق جمعی از همکارانش اقدام به ارزیابی نور بالغ بر هشت‌هزار خوشه کهکشانی کردند که هرکدام‌شان میزبان هزاران کهکشان منفرد هستند، کهکشان‌هایی که با نیروی گرانش خود همدیگر را محکم گرفته‌اند.
 
تمرکز تیم دانمارکی، به‌ویژه بر "انتقال به سرخ" (یا Redshift) کهکشان‌ها بود، پدیده‌ای که در جریان آن امواج نوری کهکشان‌های دور، به تبع ابعاد فاصله‌شان از ناظر، به قسمت سرخ طیف نور می‌گراید. فاکتور انتقال به سرخ، اکثراً برای محاسبه میزان انبساط جهان از زمانی‌که نور دریافتی، منبع خود را ترک گفته به‌کار می‌رفته است و می‌رود. معمولاً هم بر این گمانیم که انتقال به سرخ یک شیئی نورانی، نتیجه افزایش فاصله مابین منبع نور و ناظر حین حرکت هردوی‌شان در پهنه فضاست. این به "انتقال دوپلری" معروف است که یا از آن می‌توان به عنوان انتقال به سرخ تعبیر کرد؛ یا اگر این دو جسم به هم نزدیک و نزدیک‌تر شوند، "انتقال به آبی" (Blueshift).
 
نوع دیگری از انتقال به سرخ را هم هنگام انبساط خود فضا می‌توان در نظر گرفت. در اینجا نیز فاصله مابین منبع نورانی دوردست و ناظر در حال افزایش است، اما به‌سبب ماهیت این افزایش فاصله، ما در توصیف این قرمزشدگی، به‌جای عبارت "انتقال دوپلری"، از عنوان "انتقال به سرخ کیهان‌شناختی" (Cosmological Redshift) استفاده می‌کنیم. نیروی گرانش نیز از طرفی می‌تواند عاملی برای انتقال به سرخ باشد: هنگامی‌که نور تابش‌شده از یک جسم سنگین‌وزن همچون ستاره‌های غول‌پیکر، تحت تأثیر کشش گرانشی سرسام‌آور جسم، "کش می‌یابد"، به تبع رشد طول موج، اندکی قرمزتر به‌ نظر می‌رسد. این فقدان انرژی فوتون‌ها هم انتقال به سرخی را موجب می‌شود که به "انتقال به سرخ گرانشی" (Gravitational Redshift) معروف است.
 
می‌توان از معادلات نسبیت عام، به‌منظور پیش‌بینی نحوه تأثیرپذیری نور- و لذا انتقال به سرخ آن- از اجرام سنگین‌وزنی نظیر خوشه‌های کهکشانی استفاده کرد. در این پژوهش تازه، دانشمندان با مقایسه نور کهکشان‌های واقع در نواحی مرکزی هر خوشه با آن‌هایی که در حواشی‌اش جای گرفته‌اند، هم انتقال به سرخ کیهان‌شناختی و هم انتقال به سرخ گرانشی خوشه را مورد ارزیابی قرار دادند. وژتاک در این‌ زمینه می‌گوید: "می‌توانستیم اختلافات جزئی انتقال به سرخ کهکشان‌ها را پیدا کنیم و ببینم که چگونه نور تابش‌شده توسط کهکشان‌های مرکزی خوشه، از میان میدان‌های گرانشی کهکشان‌های پیرامون به بیرون می‌خزد، حال‌آنکه نور کهکشان‌های پیرامونی، بدون مواجهه با چنین موانعی به بیرون راه پیدا می‌کند."
 
این تیم، با محاسبه جرم سرتاسری هر خوشه توانست از طریق معادلات نسبیت عام اینشتین، به محاسبه انتقال به سرخ گرانشی کهکشان‌های منفرد پراکنده در پهنه هر خوشه بپردازد. نتیجه آنکه محاسبات نظری انتقال به سرخ گرانشی بر پایه تئوری نسبیت عام، با آنچه از مشاهدات تلسکوپی حاصل آمده بود، موافق از آب درآمد. وژتاک در ادامه می‌افزاید: "آنالیز خودمان از رفتار این خوشه‌های کهکشانی نشان می‌دهد که انتقال به سرخ [کیهان‌شناختی] نور دریافتی، به نسبت مشخصی از انتقال به سرخ گرانشی ناشی از برآیند تأثیر گرانش کهکشان‌های خوشه، متمایز است. به دیگر سخن، آنچه ما دیدیم، مهر تأییدی بر تئوری نسبیت بود."
 
ولی آیا ارزیابی تئوری نسبیت عام، آن‌هم در مقیاسی کیهانی، هیچ اطلاعاتی راجع به ماده تاریک یا حتی همدم مرموزتر آن، یعنی انرژی تاریک هم به دست می‌دهد؟ از این منظر اگر بررسی‌های اخیر تیم انیستیتو نیلز بور را بنگریم، نتایجی بیش از آنچه در مقاله حاضر بدان‌ها اشاره شده است خواهیم گرفت. این پژوهش، علاوه بر تأیید تئوری نسبیت عام، نه‌تنها مهر تأییدی را هم بر پیشانی مدل فعلی جهان هستی که وجود ماده و انرژی تاریک را به رسمیت می‌شناسد نشانده، بلکه چشم‌اندازهای تازه‌ای را هم به روی درک ماهیت ماده تاریک یا نحوه عملکرد انرژی تاریک گشوده که گمان می‌رود حدود 72 درصد از ساختار جهان‌مان را به خود اختصاص داده است. ما می‌توانیم از طریق درک رفتار چیزهایی که به چشم می‌بینیم، استنتاجاتی از نحوه عملکرد جهان هستی صورت دهیم، اما هنوز تا درک ماهیت اجزای تاریک جهان هستی، راه درازی در پیش است.
 
منبع: Centauri Dreams
 
در همین زمینه:
 
 
توضیح تصویر:
خوشه کهکشانی Abell 1989 / منبع: STScI
 
Share this
Share/Save/Bookmark

ارسال کردن دیدگاه جدید

محتویات این فیلد به صورت شخصی نگهداری می شود و در محلی از سایت نمایش داده نمی شود.

نظر شما پس از تایید دبیر وب‌سایت منتشر می‌شود.

لطفا به زبان فارسی کامنت بگذارید.
برای نوشتن به زبان فارسی می توانید از ادیتور زمانه استفاده کنید.

کامنتهایی که حاوی اتهام، توهین و یا حمله شخصی باشد هرز محسوب می شود و
منتشر نخواهد شد.

 

لینک به ادیتور زمانه:         

برای عبور از سد فیلترینگ

پرونده ۱۳۹۱ / چشم‌انداز ۱۳۹۲

مشخصات تازه دریافت برنامه های رادیو زمانه  از ماهواره:

ماهواره  :Eutelsat

هفت درجه شرقی

پولاریزاسیون افقی 

سیمبول ریت ۲۲

فرکانس ۱۰۷۲۱مگاهرتز

همیاران ما