اثر امواج گرانشی در “حافظه” کیهان می‌ماند

0
1216

بیگ بنگ: کیهان احتمالا می‌تواند امواج گرانشی را دیرزمانی پس از انتشارشان “به یاد بیاورد”. امواج گرانشی موج‌هایی ظریف در بافت فضا و زمان هستند که تازه چند سال است توسط انسان‌ها شکار شده‌اند. این امواج بسیار سریع با سرعت نور منتشر می شوند، اما نویسندگان این پژوهشنامه نشان دادند که آنها پس از انتشار، احتمالا منطقه‌ای که اندکی تغییر کرده را بر جا می‌گذارند- گونه‌ای یاد و خاطره که از گذر آنها در حافظۀ کیهان بر جا می‌ماند.

VizGYgGvAVwBZRpmRdkpj
امواج گرانشی ممکن است خاطره‌ای از خود در حافظۀ کیهان بگذارند

این تغییرات، که پژوهشگران آنها را “جلوه‌های دیداری (نمای-ظاهرِ) ماندگار امواج گرانشی” خوانده‌اند از خودِ امواج گرانشی هم محوترند، ولی اثرهایشان مدت بیشتری می‌پاید: با گذشتن امواج گرانشی از نقطه‌ای، اجرام می‌توانند کمی از جای خود جابجا شوند. جایگاه ذرات در فضا می‌تواند تغییر کند. حتی زمان هم کمی از تنظیم خارج می‌شود و در مکان‌های گوناگونی از زمین به پونه‌ای متفاوت می‌گذرد.

این تغییرات به اندازه‌ای کوچکند که دانشمندان به سختی می‌توانند آشکارشان کنند. پژوهشگران در مقالۀ خود نوشته‌اند ساده‌ترین راهکار برای دیدن این اثرها روشی‌ است که در آن، دو نفر، هر کدام “یک آشکارساز موج گرانشی را با خود حمل کنند”- این چیزی مانند یک جوک است، زیرا این آشکارسازها بسیار بزرگ هستند. ولی راه‌های دیگری برای دیدن احتمالی این خاطره‌ها وجود دارد. یکی از بدیهی‌ترین آنها این است: جستجو برای یافتن جابجایی‌هایی در آینه‌های آشکارساز‌های امواج گرانشیِ لایگو و ویرگو است.

امروزه دانشمندان برای آشکارسازی امواج گرانشی رصدخانه‌هایی را می‌سازند که در آنها، باریکه‌های بسیار آرام و پایداری از لیزر تا مسافت‌های بسیار بلند شلیک می‌شود. اگر این باریکه‌ها اندکی تکان بخورند،یعنی یک موج گرانشی گذر کرده است. فیزیکدانان با بررسی این تکان‌ها می‌توانند این امواج را اندازه بگیرند. نخستین نمونه از چنین آشکارسازی‌هایی در سال ۲۰۱۵ انجام شد، و از آن هنگام، فناوری به گونه‌ای پیشرفت کرده که اغلب هفته‌ای یک بار امواج گرانشی در این رصدخانه‌ها شکار می‌شود.

این امواج از رویدادهایی عظیم در فضای بسیار دوردست، مانند برخورد سیاهچاله‌ها و ستارگان نوترونی سرچشمه می‌گیرند. وقتی این امواج به زمین می‌رسند چندان چشمگیر نیستند و به سختی آشکار می‌شوند. در واقع اثر بلندمدتشان از این هم کمتر است. اما این آینه‌ها پیوسته با چنان دقتی اندازه‌گیری می‌شوند که با گذشت زمان، جابجایی‌های احتمالی که در اثر گذشتنِ امواج گرانشی روی آنها رخ می‌دهد می‌تواند به اندازه‌ای شدید شود که پژوهشگران می‌توانند آنها را ببینند. این دانشمندان یک مدل ریاضی پدید آوردند که پیش‌بینی می‌کند آینه‌ها در درازنای زمان، در اثر هر موج گرانشی چقدر باید جابجا شوند.

روش دیگر برای دیدن این اثرهای بلندمدت، به کار بردن ساعت‌های اتمی و ذرات چرخان(spinning particle) است. ساعت‌های اتمی‌ای که در فاصله‌های دور از هم گذاشته شده باشند می‌توانند یک موج گرانشی را به روشی متفاوت تجربه کنند، از جمله از راه اثرهای تاخیر زمانی: برای یکی از ساعت‌ها، زمان می‌تواند کُندتر از ساعت دیگر شود [در اثر گذشتن موج گرانشی] و بنابراین تغییرات کوچکی که در خوانشِ زمان توسط آنها دیده می‌شود نمونه‌ای از یاد امواج گرانشی در حافظۀ کیهان ِ محلی خواهد بود.

در پایان، یک ذرۀ چرخان کوچک می‌تواند رفتارش پیش و پس از گذشتن یک موج گرانشی با هم تفاوت پیدا کند. آن را در محفظه‌ای در یک آزمایشگاه رها کنید و نرخ و جهت اسپینِ آن را اندازه بگیرید؛ سپس دوباره، پس از گذشتن موج گرانشی هم این نرخ و جهت را اندازه بگیرید. تفاوت در رفتار این ذره می‌تواند گونۀ دیگری از خاطره‌های موج گرانشی در یاد کیهان را نشان دهد. این پژوهشنامۀ نظری، می تواند به دانشمندان روش تازه‌ای برای ساختن آزمایشگاه‌های “امواج گرانشی” ارائه دهد. این پیش‌فرض یک مقالۀ نظری است که در شماره‌ ۲۵ آوریل ۲۰۱۹ نشریه‌ Physical Review D منتشر شده است.


ارسال یک پاسخ

لطفا دیدگاه خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.