پاد ماده و پاد گیتی ها (قسمت دوم)

بیگ بنگ: اولین بار دیراک مدعی شد که برای هر ذره مادی، پاد ذره ای به همان جرم ولی با بار مخالف وجود دارد. از پیوند این پاد ذره ها، پاد اتم پدید می آید و پاد اتم ها می توانند پاد ماده هایی متناظر با اجسام دنیای مادی بسازند. یعنی مثلاً امکان وجود پاد ستاره ها، پاد کهکشان ها و حتی پاد گیتی ها وجود دارد. در قسمت پیشین با تاریخچه پاد ماده و با گمانه زنی ها در مورد پاد گیتی ها آشنا شدید، حال ادامه ماجرای فاینمن، پاد گرانش و پاد گیتی ها را تقدیمتان می کنیم.

redwormhole-5
به گزارش بیگ بنگ، به نظر می رسد که طبیعت تعداد ذرات زیر اتمی در گیتی را بدون دلیل خوبی دو برابر کرده است. معمولا طبیعت کاملا صرفه جو است، اما اکنون که از پاد ماده آگاهیم ، طبیعت واقعا اسراف کار به نظر می رسد. باز هم این پرسش را تکرار می کنیم که آیا واقعا پاد گیتی و پاد گرانش هم می توانند وجود داشته باشد؟

پاد گرانش و پاد گیتی ها

پاد ذره ها دارای بار مخالف با ماده ی معمولی اند. ولی ذراتی که هیچ باری ندارند ( مانند فوتون، ذره ی نور یا گراویتون، که ذره ی گرانش است) نیز می توانند پاد ذره ی خود را داشته باشند. می بینیم که گرانش پاد ماده ی خودش را دارد؛ به بیان دیگر گرانش و پاد گرانش یک چیزند. بنایراین پاد ماده تحت گرانش باید پایین بیفتند، نه این که بالا بروند. ( البته هیچ وقت در آزمایشگاه دیده نشده است. )

نظریه دیراک به پرسش هایی ژرف نیز پاسخ می دهد: چرا طبیعت پاد ماده را مجاز می شمارد؟ آیا به معنی وجود پاد گیتی هاست؟ پس از پرسش های ریچارد فاینمن مبنی بر اینکه، فرض کنید روزی تماسی رادیویی با فضاییها در سیاره ای دور دست بر قرار می کنیم ولی نمی توانیم آنها را ببینیم. آیا می توانیم با رادیو تفاوت چپ و راست را بگوییم؟ اگر قوانین فیزیک، جهان p- وارون را مجاز بدارند، آنگاه بیان این مفاهیم باید امکان ناپذیر باشد.  اما وقتی دو دانشمند به نام های سی. ان یانگ و تی. لی.، از دانشگاه کلمبیا ، این قضیه پر و بال گرفته را رد کردند شوکی به دنیای فیزیک وارد شد. آنان با بررسی ماهیت ذرات زیر اتمی نشان دادند که گیتی آینه ای p- وارون نمی تواند وجود داشته باشد. برای این نتیجه ی زیر و رو کننده که « سرنگونی پاریته* » خوانده می شود، یانگ و لی برنده ی جایزه ی نوبل فیزیک در سال ۱۹۵۸ شدند. برای فاینمن این نتیجه گیری بدین معنا بود که اگر داریم با رادیو با فضاییان حرف می زنیم، می توان آزمایشی ترتیب داد که فقط از طریق آن ما را قادر می سازد که تفاوت گیتی ها چپ گرد و راست گرد را توضیح دهیم.

سپس فاینمن نشستی تاریخی را که سرانجام بین فضاییان و انسان ها برقرار می شود را تصور کرد. ما در نخستین برخورد به فضاییان می گوییم ، دست راست خود را دراز کنید و بعد با آنعا دست می دهیم. اگر فضاییان واقعا دست راست خود را دراز کردند، آنگاه می فهمیم که در انتقال «چپ- راست» و « ساعت گرد- پاد ساعت گرد» به آنها موفق بوده ایم. ولی فاینمن بعدا پرسش نگران کننده ای را مطرح کرد. اگر فضاییان دست چپ خود را دراز کردند چه؟ این یعنی که ما اشتباهی مرگبار انجام داده ایم، یعنی که نتوانستیم مفهوم چپ و راست را منتقل کنیم. بدتر از همه اینکه فضاییان عملا از پاد ماده ساخته شده اند و تمام آزمایشات را وارون انجام داده اند و در نتیجه چپ و راست را قاطی کرده اند. این یعنی که وقتی با آنها دست دهیم، منفجر خواهیم شد!

universe

تا دهه ۱۹۶۰ فهم ما بر این منوال بود. گفتن تفاوت بین گیتی ما و گیتی که در آن همه چیز از پاد ماده ساخته شده و پاریته – وارون است، امکان ناپذیر بود. اگر هر دوی پاریته و بار را وارون می کردیم، گیتی حاصل از قوانین فیزیک پیروی می کرد. پاریته به خودی خود سرنگون شده بود، ولی بار و پاریته کماکان تقارن خوبی از گیتی به شمار می رفت، بنابراین گیتی وارون کماکان ممکن است. این بدان معناست که اگر ماتلفنی با فضاییان صحبت مر کردیم نمی توانستیم به آنان درباره ی تفاوت بین گیتی معمولی و گیتی ای که در آن هم پاریته و هم بار وارون بود ( یعنی چپ و راست جا به جا شده اند و تمام ماده به پاد ماده تبدیل شده است ) چیزی بگوییم.

سپس در سال ۱۹۶۴ شوک دوم به فیزیکدان ها وارد شد: گیتی منفی وارون نمی توانست وجود داشته باشد. با تجزیه و تحلیل خواص ذرات زیر اتمی، اگر با رادیو با این گیتی وارون صحبت کنیم، کماکان می توانیم به بیان تفاوت چپ – راست ، ساعتگرد- پاد ساعتگرد بپردازیم. برای این نتیجه، جیمز کرونین و وال فیچ جایزه ی نوبل ۱۹۸۰ را بردند. در نهایت آیا پاد گیتی های وارون امکان پذیرند؟ پاسخ آری است. حتی اگر پاد گیتی های وارون امکان پذیر نباشند، پاد گیتی کماکان امکان پذیر است، ولی چیزی عجیب و غریب خواهد بود. اگر ما بارها، پاریته و روند زمان را وارون کنیم، آنگاه گیتی حاصل از تمام قوانین فیزیک پیروی خواهد کرد.

نویسندگان داستان علمی ، تخیلی بر این باورند که در آینده می توان با استفاده از ماده و پاد ماده ، فضاپیماهایی را به جلو راند. یک فضاپیمای مجهز به موتور ماده – پاد ماده در کسری از مدت زمان که امروزه یک فضاپیمای مجهز به موتور هیدروژن مایع لازم دارد تا به ستارگان همسایه خورشید برسد، ما را به آن سوی مرزهای منظومه شمسی خواهد برد. سرعت این چنین فضاپیمایی در مقایسه با سرعت شاتلهای فضاهای کنونی هم ، چون سرعت یک یوزپلنگ در مقابل لاک پشت است. این فضاپیما میتواند سفر یازده ماهه جستجوگر سیاره مریخ را یک ماهه به انجام رساند. دیگر توانایی پاد ماده در ایجاد سرعتهای بسیار بالا و نزدیک به سرعت نور است. اما این بار به جای سفر در کیهان ، سفر در زمان مورد نظر است. این تصور جدید از زمان ، به ما می آموزد که میتوان با سرعت گرفتن ، نقطه خاصی از فضا- زمان را کمتر منتظر گذاشت و این همان جایی است که پاد ماده به کمک ما می آید.

پی نوشت:

*پاریته: پاریته یک خاصیت فیزیکی تابع موج یک ذره است. یک تعریف و قرارداد است. هر سه محور مختصات را نسبت به مبدا برعکس کنید. اگه تابع موج تحت این کار (یعنی منفی کردن هر چه x داریم و هر چه y داریم و هرچه z داریم) علامتش تغییر نکرد یعنی اینکه ککش هم نگزیده که همه چیز قرینه شده. پس پاریته اش ۱ است. اگر تابع در علامت منفی شد پاریته اش ۱- است. اگر حسابی شکلش به هم ریخت پاریته ندارد. پاریته یک جور معیار برای تقارن است. به پاریته ی ۱ پاریته ی زوج هم می گویند یعنی تابع موج زوج است. به پاریته ی ۱- پاریته ی فرد می گویند. یعنی تابع موج فرد است.

پایان

مطالعه بیشتر در: Physics Of The Impossible , Antimatter , Paul Dirac , Richard Feynman

image_pdfimage_print
(11 نفر , میانگین : 5٫00 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=11425

سمیر الله وردی

کارشناس عمران، علاقمند به نجوم، کیهان شناسی، فیزیک و تکنولوژی های جدید می باشد و بعنوان نویسنده علمی- نجومی در وب سایت بیگ بنگ فعالیت می کند.

شما ممکن است این را هم بپسندید

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *