بیگ بنگ: کرمچاله‌ها نقش مهمی در بسیاری از فیلم‌های علمی-تخیلی ایفا می‌کنند، آنها اغلب میانبری بین دو نقطه‌ی دوردست در فضا هستند. اگرچه این تونل‌ها در فضا-زمان مطلقاً فرضی هستند، اما بتازگی محققان یک مدل نظری ارائه دادند که نسبت به نظریات قبلی، کرمچاله‌ها را دست‌یافتنی‌تر کرده است.

به گزارش بیگ بنگ، کرمچاله‌ها نیز همانند سیاهچاله‌ها در معادلات نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین در سال 1916 ظاهر شدند. یک فرض مهمِ نظریه اینشتین این است که جهان چهار بُعد دارد – سه بعد فضایی و یک بعد زمانی. این چهار بعد با همدیگر فضا-زمان را تشکیل می‌دهند. می‌توان فضا-زمان را با اجرام پرجرمی مثل ستارگان انحنا و کش داد، درست مثل یک ورق لاستیکی که وقتی یک توپ فلزی به درون آن فرو می‌رود، انحنا پیدا می‌کند.

انحنای فضا-زمان طریقه‌ی حرکتِ فضاپیماها و سیارات و همچنین نور درون آن را مشخص می‌کند. فیزیکدان “بلازکوز-سالسدو” گفت: «از لحاظ نظری، فضا-زمان نیز بدون اجرام پرجرم می‌تواند خم شود و انحنا پیدا کند.» در این سناریو، یک کرمچاله یک ناحیه‌ی به شدت خمیده در فضا-زمان است که شبیه دو قیفِ بهم پیوسته است و دو نقطه‌ی دوردست در فضا را مثل یک تونل بهم متصل می‌کند. این فیزیکدان افزود: «از دیدگاه ریاضیاتی، چنین میانبری امکانپذیر خواهد بود، اما هیچ‌کس تاکنون یک کرمچاله واقعی را ندیده است.»

به گفتۀ محققان چنین کرمچاله‌ای ناپایدار خواهد بود. اگر مثلاً قرار بود یک فضاپیما به درون یک کرمچاله پرواز کند، فوراً درون یک سیاهچاله سقوط خواهد کرد – جایی که ماده ناپدید می‌شود و دیگر هرگز دیده نمی‌شود. همچنین ارتباطی که کرمچاله با مکان‌های دیگر در جهان برقرار کرده نیز قطع خواهد شد. مدل‌های قبلی نشان می‌دهند که تنها راه برای باز نگه داشتن کرمچاله استفاده از “جرم منفی” است، یا به عبارت دیگر، وزن آن کمتر از هیچ است و فقط از لحاظ نظری وجود دارد. با این حال، محققان در مدل جدید خود اثبات کردند که کرمچاله‌ها نیز می‌توانند بدون چنین ماده‌ای قابل عبور باشند.

این دانشمندان یک رویکرد سادۀ «نیمه کلاسیک» را انتخاب کردند. آنها عناصر نظریه نسبیت را با عناصر نظریه کوانتوم و نظریه الکترودینامیک ترکیب کردند. آنها در مدل خود ذرات ابتدایی خاصی مثل الکترون‌ها و بار الکتریکی آنها را به عنوان ماده‌ای که باید از درون کرمچاله عبور کند در نظر گرفتند. آنها برای توصیف ریاضیاتی، مدل دیراک را انتخاب کردند، فرمولی که تابع تراکم احتمال یک ذره را، بر اساس نظریه کوانتومی و نسبیت توصیف می‌کند و به اصطلاح «میدان دیراک» نامیده می‌شود.

به گزارش فیزیکدانان در این مطالعه، درج میدان دیراک در مدلشان موجب شد، ماده بتواند از درون یک کرمچاله عبور کند، به شرطی که نسبت بین بار الکتریکی و جرم کرمچاله در یک حد مشخص باشد. علاوه بر ماده، سیگنال‌ها – مثلاً امواج الکترومغناطیسی – نیز می‌توانند از تونل‌های کوچک در فضا-زمان عبور کنند. کرمچاله‌های میکروسکوپیِ فرضیِ این تیم احتمالاً برای سفر میان‌ستاره‌ای مناسب نخواهند بود. همچنین، این مدل باید باز هم اصلاح شود تا مشخص شود که آیا چنین ساختارهای غیرعادی در واقعیت می‌توانند وجود داشته باشند. “بلازکوز-سلاسدو” گفت: «ما تصور می‌کنیم که کرمچاله‌ها می‌توانند در یک مدل کامل نیز وجود داشته باشند.» جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Physical Review Letters منتشر شده است.

ترجمه: سحر الله‌وردی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: phys.org