الکترومغناطیس شکسته می شود

بیگ بنگ: درحالیکه در نگاه نخست، صدای انفجار الکترومغناطیس و کشمکش نامرئی مغناطیس به نظر چیزهای کاملأ متفاوتی هستند، به مدت تقریبأ ۱۵۰ سال دانشمندان پذیرفته بودند که هر دو، جنبه های بنیادیِ یک پدیدۀ یکسان هستند. اما رازی در این دوگانگیِ الکترومغناطیسی وجود دارد – اگر میدان های الکتریکی دارای بارهای الکتریکی باشند، آنگاه چرا میدان های مغناطیسی چیزی مشابه با یک بار مغناطیسی نداشته باشند؟ دانشمندان در حال حاضر تصور می کنند که پاسخ آن را یافته اند.

به گزارش بیگ بنگ،  تحقیقات جدیدِ دانشمندان دانشگاه دولتی لوئیزیانا حاکی از آن است که گرانش، تقارن را از بین می برد زیرا در غیر این صورت، این تقارن به بارهای ِ مغناطیسی – یا تک قطبی های مغناطیسی – نیاز پیدا می کرد. رهبر تیم ایوان آگولو گفت: «گرانش صرف نظر از اینکه تک قطبی های مغناطیسی وجود دارند یا خیر، تقارن را از بین می برد. این کار هولناک است. نتیجه این است که تقارن نمی تواند در سطح بنیادی در جهان ما وجود داشته باشد، زیرا گرانش همه جا حضور دارد.»

تمام این سخنان در مورد تک قطبی های مغناطیسی و تقارن کمی گیج کننده هستند، بنابراین برای یک ثانیه یک قدم به عقب برمی داریم و مبانی را مرور می کنیم. در میانه ی قرن نوزدهم، یک دانشمند اسکاتلندیِ بی دست و پا اما باهوش به نام جیمز کلرک مکسول از ریاضیات موجود در آن زمان برای کارهای آزمایشی یک دانشمند برجسته ی دیگر به نام مایکل فارادی استفاده کرد.

درحالی که فارادی سعی داشت کاری کند که آهن رباها با جریانات الکتریکی چرخش کنند و جریانات الکتریکی را با چرخش آهن رباها ایجاد کند، مکسول اعداد را خرد می کرد تا نشان دهد که میدان های مغناطیسی و الکتریکی – خطوط فلش هایی که معلم فیزیک دبیرستانتان در اطراف آهن رباهای میله ای می کشید – می توانند با هم عوض شوند و هیچ یک از دیگری داناتر نبود. این امر خاصیتی از جهان را نشان می دهد که تقارن نامیده می شود – چیزهایی که یکسان به نظر می رسند، صرف نظر از اینکه  چگونه آنها را می چرخانید، چه زمانی آنها را مشاهده می کنید یا کجا ایستاده اید.

این تقارن الکترومغناطیسی فقط زمانی کار می کند که جریانات و بارها را نادیده بگیرید؛ میدان های الکتریکی از نقاط نیرو به نام بارهای الکتریکی ساخته شده اند که در طول یک بردار وجود دارند (به عبارت دیگر، بار دارای جریان است)، اما صرف نظر از اینکه این میدان ها دارای نوعی «شمال-جنوب/مثبت-منفی» یکسان هستند، میدان های مغناطیسی فاقد بارهای مغناطیسی هستند که تقارن را از بین می برند. و اگر یک چیز وجود داشته باشد که ریاضیدانان و فیزیکدانان نظری از آن متنفر باشند، آن همان زشتیِ تقارنِ از بین رفته است!

فیزیکدان نظری پل دیراک معتقد بود که اگر یک تک قطبی مغناطیسی پیدا شود می تواند توضیح دهد که چرا بار الکتریکی اینگونه وجود دارد. چیزهایی مشابه با تک قطبی ها تحت شرایط آزمایشگاهی خاصی با استفاده از اتم های فوق العاده سرد ساخته شده اند اما چیزی که همان رفتارِ یک تک قطبی مغناطیسی را داشته باشد ضرورتأ یکسان نیست، یعنی هنوز شواهد تجربی که نشان دهند این تک قطبی های مغناطیسی وجود دارند را در اختیار نداریم. و اکنون آخرین مطالعه نشان می دهد که وجود آنها غیرممکن است. برای اینکه بهتر متوجه شویم محققان چگونه به این نتیجه رسیدند که گرانش مسئول در هم شکستنِ دوگانگیِ الکترومغناطیسی است، بهتر است پدیده ی دیگر را در این بحث وارد کنیم – نور.

نور از ذرات کوچکی به نام فوتون تشکیل شده است که کم و بیش یک واحد اطلاعاتی در میدان الکترومغناطیسیِ حامل نیروی الکترومغناطیسی هستند. فرکانس های مختلف این کوانتومِ الکترومغناطیس مسئول رنگ های گوناگون می باشند؛ ریزموج ها، امواج رادیویی و پرتوهای ایکس لازم به ذکر نیستند. فوتون ها نوعی ذره به بوزون هستند که به این صورت تعریف می شوند: دو یا چند ذره ی مشابه می توانند یک حالت کوانتومی یکسان را به خود بگیرند. ذرات دیگری به نام فرمیون وجود دارد که شامل الکترون ها و کوارک هایی هستند که پروتون ها و نوترون ها را تشکیل می دهند؛ این پروتون ها و نوترون ها نمی توانند این کار را انجام دهند که متوجه می شویم چرا نمی توانند در فضای فیزیکی بر روی هم همپوشانی داشته باشند.

بنابراین، محققان مشاهده کردند گرانش چگونه تقارن های دیگر را مختل می کند، از جمله آنهایی که شامل فرمیون هستند و یک راه را برای پرداختن مجدد به این نظریۀ بنیادی پیدا کردند؛ آنها میدان الکترومغناطیسی که در عوض برای فوتون ها اعمال کردند را توضیح دادند. شواهد نشان داد که ممکن است تک قطبی های مغناطیسی پنهان نشده باشند – از آنجاییکه گرانش در کل جهان نفوذ کرده، تقارنِ در هم شکسته شده بین بارهای الکتریکی و تک قطبی های مغناطیسی در سطح بنیادی وجود دارد.

آگولو گفت: « توانستیم نظریه ی میدان الکترومغناطیسی را به گونه ای بنویسیم که بسیار مشابه با نظریه ی فرمیون ها است و این غیابِ تقارن را با استفاده از تکنیک های قدرتمندی که برای فرمیون ها طراحی شده اند اثبات می کند.» اگر مطالعه ی جدید تأیید شود، این یک خبر نسبتأ بزرگ است، نه فقط برای شکارچیانِ تک قطبی مغناطیسی، بلکه اخترفیزیکدانان باید در مطالعه ی پژواک های نورِ جهان اولیه آن را در نظر بگیرند. فوتون هایی که تابش های بیگ بنگ را تشکیل داده اند – پس زمینه مایکروویو کیهانی نیز نامیده می شوند – نشانه های مهمی را درباره ی ماهیت جهان با خود حمل می کنند.

تاکنون اخترفیزیکدانان نسبت به اثراتِ گرانش بر قطبشِ فوتون ها نگران نبوده اند اما این فرضیه را مطرح کرده اند که چیزی مثل تقارن الکترومغناطیسی وجود دارد. مرحله ی بعدی این است که محققان ببینند آیا تقارنِ در هم شکسته شده به این معنا است که قطبش نور با پیر شدنِ جهان تغییر کرده و آیا اطلاعات جدیدی را درباره ی تاریخچه ی کیهانی ما ارائه می دهد. این تحقیق در مجله Physical Review Letters منتشر شده است.

ترجمه: سحر  الله وردی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com

image_pdfimage_print
(10 نفر , میانگین : 4٫50 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=65501
سحر الله وردی

سحر الله وردی

کارشناس مترجمی زبان انگلیسی و کارشناس ارشد آموزش زبان انگلیسی. علاقمند به علوم مختلف از جمله نجوم، کیهان شناسی و فیزیک می باشد و به عنوان نویسنده و مترجم متون تخصصی در وب سایت بیگ بنگ فعالیت می کند.

شما ممکن است این را هم بپسندید

۲ پاسخ‌ها

  1. jafar گفت:

    هرکی زیادفکر کند یادیوانه می شود یافیلسوف

  2. jafar گفت:

    تک قطبی هم وجود دارد اماکجا چه جوری

پاسخ دهید

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