سیاه چاله ها، دام هایی برای ذرات نایافته

* توان مالی برای ساختن یک آشکارساز ذرات را ندارید؟ از یک سیاهچاله کمک بگیرید. دانشمندان بر این باورند که می توانند این هیولاهای ویرانگر را به خدمت دانش در آورند.

دانشمندان بر این باورند که می توانند راهی برای یافتن ذراتی که تاکنون آشکار نشده اند بیابند: با مشاهده ی آن ها در حالی که از لبه های یک سیاهچاله آویزان شده اند!
برداشتی هنرمندانه از یک سیاهچاله با اکسیون هایی که در حال انبوه شدن به گرد آن و پدید آوردن امواج گرانشیند
یافتن ذرات تازه معمولن نیاز به انرژی فراوان دارد - شتابدهنده های غول پیکری که می توانند ذرات را تا سرعت های نزدیک به سرعت نور شتاب دهند به همین دلیل ساخته شده اند. ولی این فرآیند هزینه ی هنگفتی هم می طلبد - برای نمونه، برخورد دهنده‌ی بزرگ هادرونی را ببینید که ساخته شدنش 30 سال زمان برد و هزینه ای حدود 5.8 میلیارد دلار در بر داشت.

ولی راه نوآورانه ی دیگری نیز برای یافتن ذرات تازه وجود دارد: دانشمندان دانشگاه فناوری وین برای اثبات وجود ذرات فرضی "اکسیون"، یک راهکار ارایه کرده اند. این ذرات با جرمی بسیار اندک، می توانند دور یک سیاهچاله روی هم انباشته شده و انرژی را از آن بیرون بکشند. این فرآیند می تواند به تابیدن امواج گرانشی بیانجامد، پس از آن هم می توان این امواج را اندازه گرفت.

اکنون دانیل گرومیلر و گابریلا موکانو از این دانشگاه بر آنند تا [با این روش] به آشکارسازی ذرات بپردازند. دکتر گرومیلر که یک فیزیکدان نظریست می گوید: «وجود اکسیون ها ثابت نشده، ولی احتمال بسیاری برای وجودشان در نظر گرفته شده است.» به باور آنان اکسیون ها می توانند به گرد یک سیاهچاله بچرخند، همانگونه که الکترون ها به گرد هسته ی اتم می چرخند، به غیر از این که در این مورد به جای نیروی الکترومغناطیسی، نیروی گرانشی است که این دو را در کنار هم نگه می دارد.

نگاهی کوتاه به جهان فیزیک کوانتوم بیندازیم: در فیزیک کوانتوم، هر ذره با یک موج توصیف می شود. طول موج نماینده ی انرژی [یا جرم] ذره است. ذرات سنگین دارای طول موج کوتاهی هستند ولی اکسیون ها که انرژی [و جرم] پایینی دارند می‌توانند طول موجی به بلندی چندین کیلومتر داشته باشند. 

دستاوردهای گرومیلر و موکانو نشان می دهد که اکسیون ها می توانند به گرد یک سیاهچاله بچرخند، همسان با چرخش الکترون‌ها به گرد هسته ی یک اتم. با این حال، تفاوتی بسیار مهم میان الکترون ها در یک اتم و اکسیون ها به گرد یک سیاهچاله وجود دارد: الکترون ها فرمیون هستند، بدین معنی که دو تای آن ها هرگز نمی توانند در یک حالت (state) انرژی باشند. ولی اکسیون ها بوزونند، شمار بسیاری از آن ها می تواند در یک زمان، یک حالت کوانتوم را اشغال نماید. آن ها می توانند یک "ابر بوزونی" پیرامون یک سیاهچاله پدید آورند. درست مانند ازدحام زنبورها پیرامون یک کندو.
اگر ابر اکسیونی فرو بپاشد، چین و شکن هایی در فضا و زمان باید حس شود - و رصدگران زمینی توانایی آشکارسازی آن ها را خواهند داشت.
این ابر به گونه ای پیوسته انرژی را از سیاهچاله می مکد و [بدین ترتیب] بر شمار اکسیون های درون ابر افزوده می شود. ولی چنین ابری لزومن پایدار نیست. به گفته ی دانیل گرومیلر، درست مانند یک توده ی سست شنی که می تواند با افزوده شدن یک دانه شن اضافی، ناگهان بلغزد و از هم بپاشد، این ابر بوزونی هم می تواند ناگهان فرو بپاشد. نکته ی هیجان انگیز درباره ی چنین فروپاشیی اینست که این "بوز- نواختر" (bose-nova) را می توان اندازه گرفت. این رویداد باعث لرزش و ارتعاش فضا و زمان شده و به گسیل امواج گرانشی می انجامد.

در حال حاضر آشکارسازهای امواج گرانشی ساخته شده اند و انتظار می رود تا سال 2016 به دقتی برسند که بتوانند امواج گرانشی را به روشنی آشکار نمایند. محاسبات تازه در وین نشان می دهد که این امواج گرانشی نه تنها دیدگاهی تازه از اخترشناسی برای ما فراهم می کنند بلکه می توانند برایمان درباره ی گونه های تازه ای از ذرات نیز بگویند.


واژه نامه:
accelerator - black hole - Large Hadron Collide - axion - gravity wave - Daniel Grumiller - Gabriela Mocanu - electron - nucleus - atom - gravity - electromagnetic - quantum physics - wavelength - fermion - boson - boson-cloud

منبع: dailymail

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه