بیگ بنگ: گروهی از محققان با آزمایشی 16 ساله سعی کردند نظریه نسبیت عام اینشتین را به چالش بکشند. نتایج آزمون‌های این گروه نشان می‌دهد که این نظریه علمی باز هم از یک چالش سخت دیگر سربلند شده است.

به گزارش بیگ بنگ به نقل از ایندیپندنت، نظریه نسبیت عام که آلبرت اینشتین در سال ۱۹۱۵ منتشر کرد، مبنای دانسته‌های دانشمندان درباره گرانش است: اینکه اجرام بزرگ و کوچک ساختار چهار بعدی فضا-زمان را خم می‌کنند. با وجود آنکه نظریه نسبیت عام اینشتین می‌تواند حرکت‌های کیهان را توضیح دهد، متاسفانه این نظریه نمی‌تواند رفتارهای کوچک‌ترین مقیاس‌ها در جهان ما را توضیح دهد. چنین رفتارهایی در قالب فیزیک کوانتومی بررسی می‌شود و ارائه نظریه‌ای در آینده که چه‌ بسا بتواند این دو نظریه را با هم تلفیق کند، به ما کمک خواهد کرد که جایگاه خود را در جهان درک کنیم.

دکتر “رابرت فردمن” از دانشگاه ایست انگلیا گفت: «نظریه نسبیت عام اینشتین به‌طور شگفت‌انگیزی از آزمایش‌ها سربلند بیرون آمده است، اما می‌دانیم که این نظریه حرف آخر در نظریه گرانشی نیست.» بیش از 100 سال پس از ارائه این نظریه، دانشمندانی در سراسر جهان به تلاش‌های خود برای یافتن کاستی‌ها و نقطه‌ضعف‌های آن ادامه می‌دهند.

در یک مطالعه جدید فیزیکدانان، با استفاده از هفت تلسکوپ رادیویی در سراسر جهان طی سال‌های ۲۰۰۳ تا ۲۰۱۹، حرکت‌های دو تپ‌اختر(pulsar) عظیم را‌ بررسی کردند. تپ اختر نوعی ستاره نوترونی است که از قطب‌های خود پرتوهای الکترومغناطیسی می‌تابد‌.

دوگانه تپ‌اختری که محققان به بررسی آن پرداختند در فاصله‌ی ۲۴۰۰ سال نوری از زمین قرار دارند. این تپ‌اخترها اگرچه جرمی بیشتر از خورشید دارند، طول آن‌ها فقط ۲۴ کیلومتر است. یکی از این تپ‌اخترها ۴۴ بار در ثانیه می‌چرخد، در حالی که هر چرخش تپ‌اختر دیگر ۲.۸ ثانیه طول می‌کشد. این دو جرم آسمانی با سرعت حیرت‌آور یک میلیون کیلومتر بر ساعت، هر ۱۴۷ دقیقه یک بار به دور یکدیگر می‌چرخند. همین حرکت است که باعث می‌شود این دو ستاره ارزش رصد کردن داشته باشند.

دکتر “فردمن” می‌گوید: «این تپ‌اختر دوگانه اولین بار در سال ۲۰۰۳ کشف شد، اما کشف چنین چیزی برای اینشتین و سایر فیزیکدانان هم‌عصر او قابل تصور نبود. این دقیق‌ترین آزمایشگاهی است که دانشمندان برای آزمودن نظریه او در اختیار دارند.»

دانشمندان توانستند در مقیاسی هزار برابر بهتر از فناوری‌های موجود بررسی و آزمایش کنند که امواج گرانشی چگونه انرژی را منتقل می‌‌کنند. دانشمندان نه‌ تنها دریافتند که نظریه اینشتین پابرجا است، بلکه توانستند اثری را مشاهده کنند که پیش از آن هرگز بررسی نشده بود.

پروفسور “دیک منچستر”، از سازمان ملی پژوهش‌های علمی استرالیا(CSIRO)، می‌گوید: «سوای امواج گرانشی و انتشار نور، دقت آزمایش‌های ما همچنین این امکان را به ما می‌دهد که اثر اتساع زمان، یعنی اثری را که باعث می‌شود ساعت‌ها در میدان‌های گرانشی کندتر کار کنند، اندازه‌گیری کنیم.»

« هنگام بررسی اثر تابش الکترومغناطیسی ساطع شده از تپ‌اختر با چرخش سریع در حرکت مداری آن، ما حتی باید معادله مشهور اینشتین، یعنی E=mc۲ را لحاظ کنیم. این تابش مربوط می‌شود به از دست دادن جرم هشت میلیون تن بر ثانیه! در حالی که این رقم به نظر زیاد می‌رسد، اما این فقط کسر کوچکی- سه قسمت از هزار میلیارد میلیارد(!)- از جرم تپ‌اختر در ثانیه است.»

همچنین محققان با دقت 1 قسمت در میلیون(!) – تغییر مدار این تپ اخترها را اندازه‌گیری کردند. این یک اثر نسبیتی است که پیش از این در مدار سیارۀ عطارد نیز به خوبی شناخته شده، اما در اینجا 140 هزار برابر قوی‌تر و قابل اطمینان‌تر است. به طور کلی تمامی هفت پیش‌بینی آزمایش شده در این مطالعه به اثبات رسید و بنابراین نظریه نسبیت عام اینشتین شکست‌ناپذیر باقی ماند.

دانشمندان می‌گویند در حالی که میزان دقت آن‌ها در اندازه‌گیری بی‌سابقه بوده، در آزمایش‌های آتی با استفاده از تلسکوپ‌های بزرگ، عالم با دقتی حتی بیشتر از این بررسی خواهد شد و ممکن است- روزی تخطی و انحراف از نظریه اینشتین کشف شود. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Physical Review X منتشر شده است.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: scitechdaily.com