بیگ بنگ: زمانی که پای فهم کیهان به میان می‌آید فیزیکدان‌ها به فیلسوف شبیه می‌شوند. دکتر دونالد چانگ از دانشگاه علوم و تکنولوژی هنگ کنگ تلاش می‌کند تا توضیح دهد که آیا کیهان می‌تواند یک چارچوب ثابت داشته باشد یا نه.

به گزارش بیگ بنگ، بر اساس نظریه‌ی نسبیت خاص اینشتین، چارچوب ثابت (rest frame) نباید در کیهان وجود داشته باشد. از آنجایی که در چنین فرضی خلاء به عنوان یک فضای خالی در نظر گرفته نمی‌شود، می‌تواند با مدل استاندار کیهان‌شناسی در تضاد باشد. دکتر چانگ در مقاله‌ای توضیح می‌دهد: « در آزمایش معروفی که در قرن 19 توسط مایکلسون و مورلی انجام شد مشخص شد که انتشار نور، مستقل از حرکات سیستم آزمایشگاهی است. این یافته توسط اینشتین به عنوان نشانگری از اینکه قوانین فیزیکی حاکم بر انتشار نور در تمامی دستگاه‌های لخت ثابت هستند، تعبیر شد.»

در سال 1905، آلبرت اینشتین در مقاله‌ای این یافته را به یک فرض تبدیل کرد و اظهار داشت که قوانین الکترودینامیک و اپتیک یکسانی برای تمامی دستگاه‌های مرجع معتبر است. این فرض به عنوان یک فرض مهم در نظریه‌ی نسبیت خاص شناخته می‌شود. این فرض از نظریه‌ی نسبیت ابتدا فقط در مورد اپتیک و الکترودینامیک به کار برده شد اما بعدا به تمام قوانین فیزیک عمومیت داده شد.

سوال بسیار مهمی که پیش می‌آید این است که آیا این عمومیت دادن قابل توجیه است؟ نتایج آزمایش مایکلسون-مورلی فقط مشخص می‌کرد که انتشار نور از قوانین نسبیت پیروی می‌کند. در مورد ذرات با جرم نامتغییر(rest mass) چه می‌توان گفت؟ آیا می‌توان گفت رفتار فیزیکی ذرات سنگین نیز از فرض اول نسبیت پیروی می‌کند؟ این اصل از نسبیت بر این دلالت دارد که دستگاه رِست در کیهان ما وجود ندارد. چرا که اگر وجود داشت قادر بودیم مشخص کنیم که کدام دستگاه ثابت و کدام دستگاه در حال حرکت است.

این بدان معناست که خلاء در کیهان ما باید یک فضای خالی باشد و نمی‌تواند به عنوان یک دستگاه مرجع مورد استفاده قرار گیرد. چنین التزامی با دیدگاه امروزی در مورد خلاء در تضاد است. خلاء در مدل استاندارد کیهان‌شناسی مدرن با خالی بودن بسیار فاصله دارد. در این مقاله دکتر چانگ پیشنهاد می‌دهد که جرم دو ذره‌ی باردار شده که در جهات مخالف حرکت می‌کنند را به صورت دقیق اندازه بگیرند.

تفکر مرسوم این است که دستگاه لخت به طور یکسان برای هر دو ذره اعمال می‌شود. اگر این درست باشد تفاوت قابل تشخیص جرم بین این دو ذره به وجود نخواهد آمد. با این وجود اگر مخالف این درست باشد و یک دستگاه رِست در کیهان وجود داشته باشد، محققان انتظار دارند تا تفاوت جرم که وابسته به جهت دستگاه آزمایشگاهی می‌باشد را مشاهده کنند.

این آزمایش که نسبتا از آزمایش مایکلسون- مورلی الهام گرفته شده است می‌تواند با استفاده از تکنیک‌های تجربی موجود انجام بگیرد. دکتر چانگ می‌گوید: «برای سادگی می‌توان از یک الکترون به عنوان ذره‌ی باردار در آزمایش استفاده کرد. البته می‌توان همین آزمایش را با پروتون نیز انجام داد که به دلیل جرم نامتغییر بیشتر پروتون، دقت بیشتری را نتیجه می‌دهد.» جزئیات بیشتر این پژوهش در  European Physical Journal Plus منتشر شده است.

ترجمه: معصومه رحیمی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sci-news.com