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 شاید بتواند 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. مساله‌ی 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]
مساله‌ی افق: هنگامی که به تابش زمینه‌ی کیهان نگاه می‌کنیم، می‌بینیم از فاصله‌ی همراه ۴۶ میلیارد سال نوری می‌آید. ولی زمانی که این نور تابیده شد، کیهان بسیار جوان‌تر بود (تنها ۳۰۰ هزار سال داشت). در آن زمان، نو تنها می‌بایست به اندازه‌ی دایره‌های کوچک‌تر پیش می‌رفته. این دو نقطه که روی نمودار نشان داده شده نمی‌توانسته‌اند با هم تماس داشته باشند زیرا کره‌های ویژه‌شان با یکدیگر همپوشانی نداشته.

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.

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 شده است.

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 زمینه‌ی 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.

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.»

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.

--------------------------------------------
به تلگرام یک ستاره در هفت آسمان بپیوندید:

واژه نامه:
fundamental constant - speed of light - Joao Magueijo - Imperial College - London - horizon problem - photon - conundrum - inflation - Physical Review - Niayesh Afshordi - Perimeter Institute - Canada - big bang - cosmic microwave background - CMB - spectral index - Planck satellite - Peter Coles - Cardiff University - UK - John Webb - University of New South Wales - Sydney - Australia - quantum gravity

منبع: newscientist
برگردان: یک ستاره در هفت آسمان- با سپاس از مهران مرتضایی عزیز

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه