چه چیزی باعث جاذبه می شود؟
در ژرف ترین اعماق فضا، جاذبه، مواد را به هم آورده و باعث تشکیل کهکشانها، ستاره ها، چاله های سیاه و غیره می شود. اما جاذبه به رغم کشش بی نهایتی که در فضا دارد، هنوز یکی از ناشناخته ترین نیروهای گیتی است.
همین ضعف در دانش بشر باعث گردیده تا جاذبه به یکی از مرموز ترین نیروها مبدل شده و دانشمندان نتوانند در آزمایشگاه آن‌گونه که تاثیر آن‌را بر سیارات و ستارگان محاسبه می کنند، خود این نیرو را اندازه گیری کنند. مثلا نیروی دافعه میان دو پروتون دارای بار مثبت ۱۰ به توان ۳۶ برابر بیشتر از جاذبه میان آنها است یعنی جاذبه میان این دو پروتون برابر عددی متشکل از یک و ۳۶ صفر در مقابلش، ضعیفتر از نیروی دافعه میان آنها است.
فیزیکدانان می خواهند این نیروی دیر آشنا را به زور در قالب مدل استاندارد قرار بدهند - یعنی همان تئوری ای که در واقع تاج مرصع فیزیک مدرن است و سه نیروی اصلی در فیزیک را توضیح می دهد. اما هیچکدام از تلاشهای آنان در این خصوص موفق نبوده است. وقتی سخن از تئوری اینشتین به میان می آید که جاذبه را تنها در سطحی گسترده توضیح داده، این نیرو مانند عضو ناجور یک گروه از میهمانان می ماند که به بقیه نمی آید و مقررات در باره آن صدق نمی کند.
یک کارشناس فیزیک نظری به نام مارک جکسون از دانشگاه فرمیلب در ایلینوی آمریکا می گوید:”جاذبه با تمام نیروهای توضیح داده شده در مدل استاندارد کاملا فرق دارد. وقتی در باره فعل و انفعالات جاذبه های اندک محاسبات ریاضی انجام می دهیم به نتایج مسخره ای می رسیم. به سادگی باید بگوییم که ریاضی و حساب در مورد جاذبه کاربرد ندارد.”
اعداد شاید در مورد جاذبه کاربرد نداشته باشند، اما فیزیکدانان در مورد عامل ایجاد این نیروی مرموز یک احساس درونی دارند و آن اینکه در عالم ذرات ریز بدون جرمی به نام “گرویتون” وجود دارد که میدانهای جاذبه ای ایجاد می کنند.
بدین ترتیب که هر ذره فرضی هر قطعه از ماده در گیتی را با سرعت نور به سمت خود می کشد. اما اگر جهان هستی مملو از این ذرات است پس چرا فیزیکدانان تا کنون آنها را پیدا نکرده اند؟
کیهان شناسی به نام مایکل ترنر از دانشگاه شیکاگو در این باره می گوید:”ما به خوبی می توانیم ذرات بدون جرم مانند پروتون ها را شناسایی کنیم، اما گرویتون ها از دید ما پنهان می مانند چرا که فعل و انفعالاتی که با ماده دارند بسیار ضعیف است. به سادگی باید گفت ما نمی دانیم چطور باید آنها را شناسایی کنیم.”
با این حال ترنر در باره نتیجه جستجوی بشر برای یافتن گرویتون ها ناامید نیست. به نظر او انسان بالاخره خواهد توانست چند ذره پنهان از این نوع را که در سایه ذراتی قابل شناسایی قرار دارند پیدا کند.
ترنر می گوید:”این‌کار واقعا به تکنولوژی بستگی دارد.” اما هم اکنون فیزیکدانان برای کشف گرویتون ها از مهارتهای مکانیکی استفاده نمی کنند. در حال حاضر تلاشهای دانشمندان معطوف بر تائید وجود ذرات موسوم به هیگس بوسون است که به نوعی هم خانواده گرویتون ها محسوب می شوند و عامل جرم داشتن ماده هستند.
شلدون گلاشو برنده جایزه نوبل فیزیک در سال ۱۹۷۹ زمانی فرضیه وجود ذرات هیگس را “توالت” مدل استاندارد برای تعریف ذرات فیزیکی نامید.
ترنر توضیح می دهد گلاشو از این رو این اصطلاح را اختراع کرد که قضیه وجود فرضی ذرات هیگس وظیفه ای اساسی دارد و آن حفظ اعتبار مدل استاندارد، لااقل به شیوه ای معنوی.
ترنر می گوید:”مسئله وجود هیگس به واقع مانند لوله کشی است که با نوار چسب مدل استاندارد را سرپا نگه داشته است. قضیه هیگس بسیاری از ناهنجاری های مدل استاندارد را در خود گرفته و پوشانده است.”
او خاطر نشان می سازد که این کار کار درستی است چرا که لازم است بدین ترتیب دیگر نیروهای دست اندرکار در کار جرم، مانند جاذبه معنا پیدا کنند.
ترنر با این فرض که آن ذره بالاخره کشف می شود می گوید:”در عین حال موضوع ذره هیگس ممکن است ناامید کننده باشد چرا که چیز زیادی در باره جاذبه به دست نمی دهد.”
کشف ذرات ناپیدا مانند ذرات هیگس، مانند سفر در زمان است. مهندسان برای شبیه سازی انرژی های موجود در اوایل تشکیل جهان، با دستگاههای شتاب دهنده بسیار بزرگ ذرات را به سرعت هایی نزدیک به سرعت نور رسانده و بعد آنها را به یکدیگر می کوبند.
بنا بر این دریافته اند که در اوایل تشکیل جهان هستی، ذرات انرژی فوق العاده زیادی داشته اند و به هم چسبیده و ذرات آشناتری ماننده پروتونها، نوترونها و امثال آن‌را شکل داده اند.
محیط دستگاه عظیم شتاب دهنده ذرات مرکز فرمیلب، به نام “تواترون”، ۶۳۰۰ متر است. به گفته فیزیکدانانی که با این دستگاه کار می کنند احتمال دارد که اطلاعات به‌دست آمده از کار این دستگاه وجود ذرات هیگس را اثبات کرده باشد. اما به گفته ترنر دستگاه شتاب دهنده ۲۷ کیلومتری دیگری که به تازگی در زیر زمین، میان فرانسه و سوئیس ساخته شده باید ظرف چند سال آینده به روشنی وجود این ذرات را تائید کند.
او می گوید:”فکر می کنم وقتی ذره هیگس کشف شود همه یک نفس راحت بکشند اما آیا دستگاههای شتاب دهنده قادر خواهند بود روزی ذرات گرویتون را نیز کشف کنند؟”
خاویر زیمنس، از نظریه پردازان در باره جاذبه در دانشگاه ویسکانسین درمیلواکی آمریکا می گوید، برای اینکه نشان دهیم جاذبه مانند موج عمل می کند این اتفاق باید یک بار عملا رخ بدهد.
زیمنس که همچنین از اعضای رصد خانه لیزری اینترفرومتری امواج جاذبه ای است می گوید:”به‌طور کلاسیک، ما می توانیم امواج را اندازه گیری و محاسبه کنیم و امواج هم متشکل از ذرات هستند.” با شناسایی امواج جاذبه ای زمینه ای پدید خواهد آمد که بتوان با استفاده از آن وجود ذرات گرویتون را اثبات و جستجو برای یافتن آنها را آغاز کرد.
زمینس می گوید:”در حال حاضر این موضوع مانند داستانهای تخیلی است. به‌طور نظری ما باید بتوانیم در آینده ذرات گرویتون را کشف کنیم. اما سوال بزرگ این است که چگونه باید این کار را انجام دهیم؟”
در ژرف ترین اعماق فضا، جاذبه، مواد را به هم آورده و باعث تشکیل کهکشانها، ستاره ها، چاله های سیاه و غیره می شود. اما جاذبه به رغم کشش بی نهایتی که در فضا دارد، هنوز یکی از ناشناخته ترین نیروهای گیتی است.
همین ضعف در دانش بشر باعث گردیده تا جاذبه به یکی از مرموز ترین نیروها مبدل شده و دانشمندان نتوانند در آزمایشگاه آن‌گونه که تاثیر آن‌را بر سیارات و ستارگان محاسبه می کنند، خود این نیرو را اندازه گیری کنند. مثلا نیروی دافعه میان دو پروتون دارای بار مثبت ۱۰ به توان ۳۶ برابر بیشتر از جاذبه میان آنها است یعنی جاذبه میان این دو پروتون برابر عددی متشکل از یک و ۳۶ صفر در مقابلش، ضعیفتر از نیروی دافعه میان آنها است.
فیزیکدانان می خواهند این نیروی دیر آشنا را به زور در قالب مدل استاندارد قرار بدهند - یعنی همان تئوری ای که در واقع تاج مرصع فیزیک مدرن است و سه نیروی اصلی در فیزیک را توضیح می دهد. اما هیچکدام از تلاشهای آنان در این خصوص موفق نبوده است. وقتی سخن از تئوری اینشتین به میان می آید که جاذبه را تنها در سطحی گسترده توضیح داده، این نیرو مانند عضو ناجور یک گروه از میهمانان می ماند که به بقیه نمی آید و مقررات در باره آن صدق نمی کند.
یک کارشناس فیزیک نظری به نام مارک جکسون از دانشگاه فرمیلب در ایلینوی آمریکا می گوید:”جاذبه با تمام نیروهای توضیح داده شده در مدل استاندارد کاملا فرق دارد. وقتی در باره فعل و انفعالات جاذبه های اندک محاسبات ریاضی انجام می دهیم به نتایج مسخره ای می رسیم. به سادگی باید بگوییم که ریاضی و حساب در مورد جاذبه کاربرد ندارد.”
اعداد شاید در مورد جاذبه کاربرد نداشته باشند، اما فیزیکدانان در مورد عامل ایجاد این نیروی مرموز یک احساس درونی دارند و آن اینکه در عالم ذرات ریز بدون جرمی به نام “گرویتون” وجود دارد که میدانهای جاذبه ای ایجاد می کنند.
بدین ترتیب که هر ذره فرضی هر قطعه از ماده در گیتی را با سرعت نور به سمت خود می کشد. اما اگر جهان هستی مملو از این ذرات است پس چرا فیزیکدانان تا کنون آنها را پیدا نکرده اند؟
کیهان شناسی به نام مایکل ترنر از دانشگاه شیکاگو در این باره می گوید:”ما به خوبی می توانیم ذرات بدون جرم مانند پروتون ها را شناسایی کنیم، اما گرویتون ها از دید ما پنهان می مانند چرا که فعل و انفعالاتی که با ماده دارند بسیار ضعیف است. به سادگی باید گفت ما نمی دانیم چطور باید آنها را شناسایی کنیم.”
با این حال ترنر در باره نتیجه جستجوی بشر برای یافتن گرویتون ها ناامید نیست. به نظر او انسان بالاخره خواهد توانست چند ذره پنهان از این نوع را که در سایه ذراتی قابل شناسایی قرار دارند پیدا کند.
ترنر می گوید:”این‌کار واقعا به تکنولوژی بستگی دارد.” اما هم اکنون فیزیکدانان برای کشف گرویتون ها از مهارتهای مکانیکی استفاده نمی کنند. در حال حاضر تلاشهای دانشمندان معطوف بر تائید وجود ذرات موسوم به هیگس بوسون است که به نوعی هم خانواده گرویتون ها محسوب می شوند و عامل جرم داشتن ماده هستند.
شلدون گلاشو برنده جایزه نوبل فیزیک در سال ۱۹۷۹ زمانی فرضیه وجود ذرات هیگس را “توالت” مدل استاندارد برای تعریف ذرات فیزیکی نامید.
ترنر توضیح می دهد گلاشو از این رو این اصطلاح را اختراع کرد که قضیه وجود فرضی ذرات هیگس وظیفه ای اساسی دارد و آن حفظ اعتبار مدل استاندارد، لااقل به شیوه ای معنوی.
ترنر می گوید:”مسئله وجود هیگس به واقع مانند لوله کشی است که با نوار چسب مدل استاندارد را سرپا نگه داشته است. قضیه هیگس بسیاری از ناهنجاری های مدل استاندارد را در خود گرفته و پوشانده است.”
او خاطر نشان می سازد که این کار کار درستی است چرا که لازم است بدین ترتیب دیگر نیروهای دست اندرکار در کار جرم، مانند جاذبه معنا پیدا کنند.
ترنر با این فرض که آن ذره بالاخره کشف می شود می گوید:”در عین حال موضوع ذره هیگس ممکن است ناامید کننده باشد چرا که چیز زیادی در باره جاذبه به دست نمی دهد.”
کشف ذرات ناپیدا مانند ذرات هیگس، مانند سفر در زمان است. مهندسان برای شبیه سازی انرژی های موجود در اوایل تشکیل جهان، با دستگاههای شتاب دهنده بسیار بزرگ ذرات را به سرعت هایی نزدیک به سرعت نور رسانده و بعد آنها را به یکدیگر می کوبند.
بنا بر این دریافته اند که در اوایل تشکیل جهان هستی، ذرات انرژی فوق العاده زیادی داشته اند و به هم چسبیده و ذرات آشناتری ماننده پروتونها، نوترونها و امثال آن‌را شکل داده اند.
محیط دستگاه عظیم شتاب دهنده ذرات مرکز فرمیلب، به نام “تواترون”، ۶۳۰۰ متر است. به گفته فیزیکدانانی که با این دستگاه کار می کنند احتمال دارد که اطلاعات به‌دست آمده از کار این دستگاه وجود ذرات هیگس را اثبات کرده باشد. اما به گفته ترنر دستگاه شتاب دهنده ۲۷ کیلومتری دیگری که به تازگی در زیر زمین، میان فرانسه و سوئیس ساخته شده باید ظرف چند سال آینده به روشنی وجود این ذرات را تائید کند.
او می گوید:”فکر می کنم وقتی ذره هیگس کشف شود همه یک نفس راحت بکشند اما آیا دستگاههای شتاب دهنده قادر خواهند بود روزی ذرات گرویتون را نیز کشف کنند؟”
خاویر زیمنس، از نظریه پردازان در باره جاذبه در دانشگاه ویسکانسین درمیلواکی آمریکا می گوید، برای اینکه نشان دهیم جاذبه مانند موج عمل می کند این اتفاق باید یک بار عملا رخ بدهد.
زیمنس که همچنین از اعضای رصد خانه لیزری اینترفرومتری امواج جاذبه ای است می گوید:”به‌طور کلاسیک، ما می توانیم امواج را اندازه گیری و محاسبه کنیم و امواج هم متشکل از ذرات هستند.” با شناسایی امواج جاذبه ای زمینه ای پدید خواهد آمد که بتوان با استفاده از آن وجود ذرات گرویتون را اثبات و جستجو برای یافتن آنها را آغاز کرد.
زمینس می گوید:”در حال حاضر این موضوع مانند داستانهای تخیلی است. به‌طور نظری ما باید بتوانیم در آینده ذرات گرویتون را کشف کنیم. اما سوال بزرگ این است که چگونه باید این کار را انجام دهیم؟”