آشکارساز تازه موج گرانشی سیگنال‌هایی احتمالی از آغاز تاریخ کیهان دریافت کرده
 |
| موج‌های گرانشی چین‌هایی غول‌پیکر در بافت فضازمان هستند- تصویر در اندازه‌ی بزرگ‌تر |
دو سیگنال فریبنده که در یک آشکارساز کوچکِ موج گرانشی دیده شده‌اند می‌توانند نشان‌دهنده‌ی همه گونه از پدیده‌های شگفت‌انگیز و بیگانه باشند- از فیزیکی نوین گرفته تا برهمکنش ماده‌ی تاریک با سیاهچاله‌ها و نوسان‌هایی از روزگار نزدیک به آغاز کیهان. ولی به دلیل تازگی این آزمایشگاه، پژوهشگران درباره‌ی ادعای یافته شدن هر گونه پدیده‌ای دوراندیشی (احتیاط) می‌کنند.
دستگاه‌هایی مانند رصدخانه‌ی تداخل‌سنج لیزری موج گرانشی (لایگو) از آشکارسازهای لیزری غول‌آسا برای جستجوی موج‌های غول‌پیکر در بافت فضازمان، به نام امواج گرانشی بهره می‌گیرند. این موج‌ها از برخوردهای میان سیاهچاله‌ها و ستارگان نوترونی در دوردست‌های کیهان می‌آیند، رویدادهایی آنچنان نیرومند که فضازمان را می‌لرزانند و چین‌هایی با طول موج‌های چند صد مایلی می‌گسیلند.
مدت‌ها پیش از آن که این رصدخانه‌های غول‌پیکری ساخته شوند، دانشمندان به این گمان افتاده بودند که موج‌های گرانشی با چنین اندازه‌هایی وجود داشته باشند، زیرا می‌دانستند که سیاهچاله‌ها و ستارگان نوترونی باید گاهی با هم برخورد کنند؛ این را میکائیل توبار، فیزیکدان دانشگاه استرالیای باختری در پرت می‌گوید.
وی می‌افزاید: «ولی هیچ سرچشمه‌ی به خوبی شناخته شده‌ای برای موج‌های گرانشی با طول موج‌های کوتاه‌ترِ میانِ چند فوت و چند مایل وجود ندارد.»«هرچند همیشه در کیهان چیزهایی هست که انتظارشان را نداریم.»
در این چند سال گذشته بیننده‌ی ساختِ آشکارسازهایی بوده‌ایم که می‌توانند این امواج گرانشیِ کوچک‌تر را جستجو کنند، از جمله آشکارسازی که توبار و همکارانش ساخته‌اند. دستگاه آنها دربردارنده‌ی یک قرص (دیسک) ساخته شده از کوارتز بلوری به قطر ۱ اینچ (۳ سانتیمتر) است، با یک اتاقک بازآوایی (تشدید، رزونانس) که هرگاه با بسامدهایی ویژه به لرزه بیفتد، یک سیگنال الکتریکی تولید می‌کند.
 |
| در این تصویر قلب بلوری کوچک آشکارساز موج گرانشی را می‌بینیم، یک بازآوای (تشدیدگرِ) برهنه که هیچ الکترودی به آن وصل نشده- تصویر در اندازه‌ی بزرگ‌تر |
توبار این دستگاه را به یک زنگ یا یک سازِ "گونگ" تشبیه کرد که در یک نَواک (زیروبمی) ویژه به صدا در می‌آید. وی می‌گوید: «اگر یک موج گرانشی به آن بخورد، آن را برمی‌انگیزاند.» این زنگ در قرص بلوری سپس توسط حسگرهای الکتریکی به عنوان یک سیگنال الکترومغناطیسی دریافت می‌شود.
این پژوهشگران آشکارساز خود را برای حافظت در برابر میدان‌های الکترومغناطیسی پس‌زمینه پشت چندین سپر تابشی گذاشتند و برای به کمینه رساندنِ لرزش‌های گرمایی در دستگاه، آن را تا دماهای بی‌اندازه پایین سرد کردند. در درازنای این آزمایشِ ۱۵۳ روزه، بلور دو بار زنگ زد، هر بار تا یک یا دو ثانیه.
دانشمندان اکنون در تلاشند تا بفهمند چه چیزی باعث این نتایج شده. توبار می‌گوید ذرات بارداری که به نام پرتوهای کیهانی شناخته می‌شوند و از فضا می‌آیند یک توضیح احتمالی هستند. وی می‌گوید توضیح احتمالی دیگر می‌توانسته یک گونه‌ی پیشتر ناشناخته از نوسان‌های گرمایی در بلور باشد که می‌بایست به دلیل دمای بی‌اندازه پایین آن در کمترین اندازه هم بوده باشد.
به نوشته‌ی پژوهشگران، ولی چشم‌اندازهای شگرف و بیگانه‌ی فراوانی وجود دارد، از جمله گونه‌ای از ماده‌ی تاریک که به عنوان یک اکسیون که به گردِ یک سیاهچاله می‌چرخد شناخته می‌شود و امواج گرانشی می‌گسیلد [درباره‌ی آنها اینجا خواندید: * بوزون‌های فراسبک می‌توانند با چرخش به گرد سیاهچاله‌ها امواج گرانشی آزاد کنند].
توبار می‌گوید توضیح‌های بسیاری می‌توانند نیازمند فیزیکِ پیشتر-ناشناخته‌ای فراتر از مدل استاندارد باشند که تقریبا همه‌ی ذرات زیراتمی و نیروهای کیهان را توصیف می‌کنند.
فرانچسکو مویا، فیزیکدان نظری در دانشگاه کمبریج انگلستان که در این پژوهش همکاری نداشت به لایوساینس می‌گوید: «کیهان‌شناسان فکر می‌کنند اندک زمانی پس از مهبانگ، کیهان وارد دوره‌ای به نام پندام (تورم) شد که در آن، کیهان ناگهان گسترده شده و اندازه‌اش رشدی نمایی یافت.»
وی می‌افزاید در پایان این دوره، کیهان ممکن است یک گذار فاز (حالت) را پشت سر گذاشته باشد، چیزی مانند تغییر حالت آب به هنگام جوشیدن از مایع به گاز. اگر این رخ داده بوده، این گذار احتمالا مقدار فراوانی انرژی در بافت فضازمان ته‌نشین کرده و موج‌های گرانشی‌ای تولید کرده باشد که می‌توانسته در این آزمایش دیده شوند.
او فکر نمی‌کند هنوز شواهد بسنده‌ای برای بیان آنچه در بلور رخ داده، با هر برداشتی، وجود داشته باشد، ولی برای این آزمایش و آزمایش‌های مانندش که در آینده‌ی نزدیک به کار می‌افتند هیجان‌زده است.
توبار با مویا همرای است. وی می‌گوید: «خوب می‌شود اگر اینها موج گرانشی باشند، ولی کسی چه می‌دارند؟»
وی می‌افزاید اکنون که پژوهشگران تجربه‌ی این آشکارسازی را دارند، می‌توانند حسگرهای بیشتری مانند این یکی بسازند. اگر چندین دستگاه یک سیگنال را همزمان ببینند، احتمالا می‌تواند نشانگرِ چیزی در کیهان بیرون باشد و کمک کند تا فرآیندهای درونی‌ای مانند نوسان‌های گرمایی درون بلور کنار گذاشته شوند.
این گروه یافته‌های خود را در شماره‌ی ۱۲ اوتِ نشریه‌ی فیزیکال ریویو لترز منتشر کردند.
-------------------------------------------------
telegram.me/onestar_in_sevenskies
twitter.com/1star_7sky
facebook.com/1star7sky
واژه‌نامه:
منبع: لایوساینس
0 دیدگاه شما:
ارسال یک نظر