نشانه‌های “فیزیک جدید” در کهن‌ترین نور کیهان

0
1094

بیگ بنگ: گروهی از اخترفیزیکدانان با استفاده از داده‌های قطبش ماهواره پلانک (متعلق به آژانس فضایی اروپا) که مأموریت آن مطالعه‌ی تابش زمینه‌ی کیهانی یا کهن‌ترین نور کیهان بود، موفق شدند نشانه‌های خیره‌کننده‌ای از فیزیک جدید را در فراسوی مدل استاندارد ذرات و میدان‌های بنیادین آشکار کنند.

image e CMB Polarizationهنگامی که تابش پس زمینه کیهانی(شکل سمت چپ) سرتاسر کیهان را طی می‌کند تا از روی زمین رصد شود (شکل سمت راست)، جهتی که موج الکترومغناطیسی در آن نوسان می‌کند (خطوط نارنجی) به اندازۀ زاویه β می‌چرخد؛ بنابراین چرخشی که علت آن می‌تواند برهم‌کنش “ماده تاریک” یا “انرژی تاریک” با تابش پس زمینه کیهانی باشد سبب تغییر الگوی قطبش می‌شود (خطوط سیاه داخل تصاویر)؛ نواحی قرمز و آبی در تصاویر به ترتیب نماینده نواحی داغ و خنک تابش پس زمینه کیهانی است.

به گزارش بیگ بنگ، دکتر “یوتو مینامی” از سازمان تحقیقات شتاب دهنده انرژی بالا در ژاپن(KEK) و دکتر “ایچیرو کوماتسو” از انیستیتوی فیزیک و ریاضیات کیهانی کاولی و موسسه اخترفیزیک ماکس پلانک عنوان کردند: «چنین به نظر می‌رسد که قوانین فیزیکی حاکم بر کیهان هرگاه در آینه وارونه شوند باز هم بدون تغییر باقی می‌مانند. برای مثال، قوانین الکترومغناطیس خواه در یک سیستم اصلی به کار روند و خواه در تصویر آینه‌ای آن سیستم که در آن همه‌ی مختصات‌های فضایی وارونه شده‌اند باز هم عملکرد یکسانی دارند.»

این محققان افزودند: «بنابراین اگر این تقارن یا پاریته به نوعی نقض شود، چه بسا درک ماهیت گریزپای “ماده تاریک” و “انرژی تاریک” نیز که به ترتیب ۲۵ و ۷۰ درصد انرژی کیهان امروزی را شامل می‌شوند، آسان گردد. با وجود آنکه هر دو پدیده را تاریک می‌نامیم، اما هرکدام در تکامل کیهان عکس هم عمل می‌کنند: “ماده تاریک” تمایل دارد همه چیز را جذب کند، در حالی که “انرژی تاریک” موجب ِ انبساط سریع‌تر کیهان می‌شود.»

پژوهشگران نشانه‌هایی از نقض پاریته تقارن را در تابش پس زمینه کیهانی(CMB) کشف کردند. پژوهشگران عنوان کردند: « چهارصد هزار سال پس از بیگ بنگ، تابش CMB در هنگام پراکنش توسط الکترون‌ها پلاریزه شد. از آنجایی که این نور در مدت 13.8 میلیارد سال سرتاسر کیهان را درنوردیده است، پس برهم‌کنش آن با “ماده تاریک” یا “انرژی تاریک” می‌تواند منجر به چرخش صفحه‌ی قطبش آن به اندازه‌ی زاویه β شود.»

دکتر مینامی عنوان کرد: «اگر “ماده تاریک” یا “انرژی تاریک” با تابش پس زمینه کیهانی برهم‌کنش کند، به طوری که پاریته تقارن نقض شود، آنگاه می‌توانیم شناسه‌ی این برهم‌کنش را در داده‌های قطبش ردیابی کنیم.» گروه پژوهشی برای اندازه‌گیری زاویه چرخش β به آشکارسازهایی نیاز داشتند که مثل آشکارسازهای مستقر بر ماهواره پلانک به نور پلاریزه حساس باشند و همچنین باید مقادیر زاویه پلاریزاسیون مطلق را می‌دانستند.

دکتر مینامی گفت: «روش جدیدی را ابداع کردیم تا با استفاده از نور پلاریزۀ منتشر شده از غبار موجود در راه شیری بتوانیم مقدار زاویه‌ی چرخش مصنوعی را تعیین کنیم. با این روش به دقتی دست یافتیم که دو برابر دقت کارهای قبلی بود و بنابراین سرانجام توانستیم مقدار β را اندازه‌گیری کنیم.»

به گفته دانشمندان: «فاصله‌ای که نور از میان غبار درون راه شیری می‌پیماید، بسیار کوتاه‌تر از فاصله‌ای است که تابش پس زمینه کیهانی طی می‌کند. بدین معنی که نور ساطع‌‌شده از غبار تحت تأثیر “ماده تاریک” یا “انرژی تاریک” قرار نمی‌گیرد و بنابراین در حالی‌ که چرخش مصنوعی بر هر دو تابش اثر می‌گذارد، مقدار زاویه چرخش β فقط در تابش CMB مشاهده می‌شود. بنابراین، با محاسبه‌ی اختلاف زاویه‌ی قطبش اندازه‌گیری‌شده بین دو منبع نوری می‌توان مقدار β را تعیین کرد.»

اخترفیزیکدانان با بکارگیری این روش جدید موفق شدند مقدار β را 0.35 درجه تعیین کنند و بنابراین با سطح اطمینان 99.2٪ مقدار β معادل صفر نخواهد بود. دکتر کوماتسو عنوان کرد: «واضح است که ما هنوز شواهد قاطعی بر وجود فیزیک جدید نیافته‌ایم و برای اثبات این نشانه به شواهد آماری قانع‌کننده‌تری نیاز داریم. اما این یک کشف بسیار هیجان‌انگیز است، زیرا توانستیم با روشی جدید، این اندازه‌گیری «ناممکن» را ممکن سازیم و چه بسا همین کشف جدید اشاره‌ای به “فیزیک جدید” باشد.» جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Physical Review Letters منتشر شده است.

ترجمه: محمد نوده فراهانی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sci-news.com



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.