گام جدید دانشمندان یونانی برای حل معمای گرانش کوانتومی
ایزو وب: افزودن ابعاد اضافی به نظریه «گرانش فازی» ممکنست به پر کردن شکاف بین «مکانیک کوانتومی» و «نسبیت عام» کمک نماید.
به گزارش ایزو وب به نقل از ایسنا، پژوهش جدید دانشمندان یونانی برای حل کردن یکی از بزرگ ترین معماهای فیزیک گام برداشته که شامل همه ذرات شناخته شده و تعاملات موجود در نظریه گرانش کوانتومی است.
به نقل از ادونسد ساینس نیوز، راه حل این است که توصیف کوانتومی گرانش موسوم به «گرانش فازی» را با معرفی ابعاد اضافی به فضا-زمان اصلاح نماییم. در این نظریه، فضا-زمان نه به عنوان یک پدیده پیوسته، بلکه در قالب شبکه ای از نقاط گسسته در نظر گرفته می شود و افزودن ابعاد اضافی به این شبکه، شکل گرفتن میدان ها و ذرات دیگر را به همراه دارد.
اصل چالش در توسعه نظریه کوانتومی گرانش، در ناسازگاری نظریه کوانتوم با نظریه «نسبیت عام» اینشتین است که گرانش را به عنوان انحنای فضا-زمان توصیف می کند.
از طرف دیگر، «مکانیک کوانتومی» رفتار ذرات را در کوچک ترین مقیاس ها کنترل می کند. تلاش ها برای یکسان سازی این چارچوب ها اغلب به پیش بینی ها و نتایج بی مدلول منتج شده اند که به وضوح با واقعیت مشاهده شده در تضاد هستند.
دلیل مشکلات پیش آمده این است که هر چه مقیاس های مورد استفاده جهت بررسی هندسه فضا-زمان با بهره گیری از ساختارهای ریاضی ترکیبی نسبیت عام و مکانیک کوانتومی کوچک تر می شوند، نوسانات کوانتومی در خاصیت های این هندسه وحشی تر می شوند و به وقوع پیش بینی های بی مدلول در مورد تعامل میدان گرانشی با خود و با میدان ها و ذرات دیگر می انجامند.
دانشمندان «دانشگاه ملی فنی آتن»(NTUA) در این پژوهش تصمیم گرفتند که یک فرضیه خاص و جذاب به نام «گرانش فازی» را بررسی نمایند. برخلاف مفهوم نسبیت، گرانش فازی نشان میدهد که فضا-زمان ممکنست بیشتر گسسته باشد تا پیوسته و همچنین، از تعداد بی شماری از نقاط جداشده و غیر قابل جابه جایی تشکیل شده است.
بااینکه گرانش فازی بدون نقص نیست اما نکته مهم درباره ی آن این است که توصیف کوانتومی ثابتی را از گرانش ارائه می دهد، نه از سایر تعاملات فیزیکی اساسی. یک نظریه واقعا بنیادین درباره ی جهان زیراتمی باید همه چیز را در بر بگیرد.
گروه پژوهشی دانشگاه ملی فنی آتن در کوشش برای حل کردن این مشکل، یک روش کلی را برای یکپارچه سازی تعاملات بوسیله در نظر گرفتن فضا-زمان با ابعاد بالاتر دنبال کردند. این ایده نخستین بار نزدیک به یک قرن پیش در «نظریه کالوزا-کلین»(Kaluza-Klein theory) ارائه شد.
دانشمندان دریافتند که اگر زمان و سه بعد فضایی توسط جهت های اضافی گسسته و غیرجابه جایی گسترش داده شوند، تعامل آنها با یکدیگر و با فضا-زمان چهاربعدی معمول، به تعامل ذرات بنیادی بسیار شبیه به آن چه مشاهده می نماییم منجر خواهد شد.
مانند خیلی از کوشش های انجام شده برای توسعه نظریه کوانتومی گرانش، مدل این گروه پژوهشی پیش بینی می کند که انحرافات قابل توجهی از نسبیت عام فقط در مقیاس های فوق العاده کوچک -تقریبا ۱۰ تا ۳۵ متر- رخ می دهند. این تقریباً ۲۰ برابر کوچک تر از مقیاسی است که حتی توسط قوی ترین شتاب دهنده های ذرات مانند «برخورددهنده هادرونی بزرگ» بررسی می شود. در نتیجه، تأیید تجربی این مدل نظری همچنان یک کار فوق العاده چالش برانگیز باقی می ماند.
به رغم این چالش ها، امید می رود که اثرات گرانش کوانتومی در نهایت بوسیله آزمایش های در دسترس تر بررسی شود. گروه پژوهشی دانشگاه ملی فنی آتن هیچ برنامه ای برای توقف تحقیقات خود ندارند. آنها قصد دارند به بررسی این مساله ادامه دهند که آیا روش آنها یا روش های مشابه می توانند ذرات و تعاملات مشاهده شده در طبیعت را بطور کامل توضیح دهند.
دانشمندان در مقاله این پژوهش نوشتند: برنامه ما این است که طرح های یکسان سازی مورد بحث در پژوهش حاضر و همین طور طرح های بررسی شده در پژوهش های پیشین را که نسخه پیوسته نظریه گرانش بشمار می رود و در اینجا مورد بررسی قرار گرفته است، از جنبه پدیدارشناسی و کیهان شناسی بررسی نماییم.
این پژوهش در مجله «Progress of Physics» به چاپ رسید.
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب