آزمودن نظریه ریسمان با یاری داده های تلسکوپ چاندرا

به گزارش مجله پریها، ترکیب همه نیروها، ذرات و برهم کنش ها در یک نظریه و چهارچوب یکی از عظیم ترین ایده ها در علم فیزیک است. از میان ایده های ارائه شده در این رابطه نظریه ریسمان یکی از بهترین طرح ها برای رسیدن به نظریه همه چیز است که البته آزمودن و تایید آن کار آسانی نیست.

آزمودن نظریه ریسمان با یاری داده های تلسکوپ چاندرا

برای رسیدن به این انقلاب عظیم در علم فیزیک هنوز راهی طولانی باقی مانده است. نسخه های مختلفی از نظریه ریسمان در چند دهه اخیر ارائه شده است اما آزمایش های عملی انجام شده بسیار محدود بوده اند. اکنون اما اخترشناسان با استفاده از تلسکوپ پرتو ایکس چاندرا گام بلندی در این زمینه برداشته اند.

اخترشناسان با جست وجو در خوشه های کهکشانی کوشش کردند تا یک ذره مخصوص که وجود آن در بسیاری از مدل های نظریه ریسمان پیش بینی شده را آشکار نمایند. پژوهشی که البته منجر به کشف این ذره نشد، اما نتایج آن به نظریه پردازان در اصلاح نظریات شان یاری خواهد نمود.

Christopher Reynolds، یکی از پژوهشگران این مطالعه از دانشگاه کمبریج انگلستان، در این رابطه گفته: آشکار شدن این ذرات فیزیک را برای همواره تغییر خواهد داد.

ذره ای که Reynold و همکارانش در جست وجوی آن هستند آکسیون (axion) نام دارد. بر اساس نظریات این ذره که هنوز آشکار نشده جرم بسیار کمی دارد. دانشمندان بازه دقیق جرم این ذره را نمی دانند. اما در بسیاری از نظریات جرم این ذره چیزی بین حدود یک میلیونیم جرم الکترون تا صفر پیش بینی شده است. بعضی از پژوهشگران احتمال می دهند که آکسیون ها می توانند پاسخی برای معمایی عظیم در اخترشناسی، یعنی ماده تاریک، باشد. ماده تاریک نوعی جرم ناپیدا است که درصد قابل توجهی از ماده موجود در عالم را تشکیل می دهد.

یکی از ویژگی های عجیب این ذرات کم جرم امکان تبدیل آن ها به فوتون است. بر اساس نظریات ارائه شده آکسیون ها با گذر از میدان های مغناطیسی به فوتون تبدیل می شوند. مسیری که عکس آن نیز امکان پذیر است و فوتون ها هم می توانند تحت شرایط خاصی به آکسیون تبدیل شوند.

بعضی از پژوهشگران نیز احتمال وجود رده دیگری از ذرات بسیار کم جرم را مطرح نموده اند که ویژگی هایی شبیه به آکسیون ها دارند. این ذرات آکسیون مانند اما در قابلیت تبدیل با آکسیون ها تفاوت دارند.

ممکن است جست وجو برای یافتن ذرات کوچکی همچون آکسیون ها در ساختارهای غول پیکری مانند خوشه های کهکشانی عجیب به نظر برسد، اما خوشه های کهکشانی مکانی عالی برای جست وجوی این ذرات هستند. این گفته David Marsh از دانشگاه استکهلم سوئد است که در این پژوهش مشارکت داشته. او اضافه نموده خوشه های کهکشانی میزبان میدان های مغناطیسی در فواصل بسیار عظیم هستند و می توانند میزبان منابع پرتو ایکس درخشانی نیز باشند. این ویژگی ها می تواند شانس آشکارسازی تبدیل ذرات آکسیون مانند را افزایش دهد.

پژوهشگران برای یافتن این ذرات داده های رصدخانه پرتو ایکس چاندرا از سقوط مواد در یک ابرسیاهچاله در مرکز خوشه کهکشانی برساوش را مورد آنالیز قرار دادند. آن ها به دقت طیف یا میزان تابش پرتو ایکس در انرژی های مختلف را آنالیز کردند. رصدهای طولانی چاندرا و منبع پرتو ایکس درخشان مورد نظر حساسیت کافی برای آشکارسازی ردپای ذرات آکسیون مانند را برای دانشمندان فراهم کرد. در واقع ثبت اعوجاجات حاصل از وجود این ذرات امکان پذیر بود. هر چند که در این پژوهش دانشمندان پیروز به آشکارسازی این ذرات نشدند.

مسئله ای که شاید در نگاه اول ناامیدنماینده به نظر برسد، اما این دقیقا همان روشی است که علم با آن به پیش می رود. عدم آشکارسازی ردپای این ذرات احتمال وجود بسیاری از انواع ذرات آکسیون مانند که جرم شان در محدوده حساسیت رصدها بود را کاهش داد. از سوی دیگر نتایج این پژوهش می تواند به نظریه پردازان تئوری ریسمان یاری کند تا نظریات خود را اصلاح نمایند.

در هر صورت می توان برداشت های مختلفی از نتایج این پژوهش داشت. از عدم وجود ذرات آکسیون مانند گرفته تا وجود داشتن آن ها با ویژگی هایی متفاوت نسبت به آن چه پژوهشگران به دنبال آن بودند.

در هر حال برای تکمیل شدن قطعات این پازل احتیاج به فعالیت های نظری و آزمایشی بیشتری است.

عکس کاور: تصویر رصدخانه پرتو ایکس چاندرا از خوشه کهکشانی برساوش.

Credit: NASA/CXC/Univ. of Cambridge/C. Reynolds et al

منبع: دیجیکالا مگ
انتشار: 23 اردیبهشت 1399 بروزرسانی: 23 اردیبهشت 1399 گردآورنده: pariha.ir شناسه مطلب: 916

به "آزمودن نظریه ریسمان با یاری داده های تلسکوپ چاندرا" امتیاز دهید

امتیاز دهید:

دیدگاه های مرتبط با "آزمودن نظریه ریسمان با یاری داده های تلسکوپ چاندرا"

* نظرتان را در مورد این مقاله با ما درمیان بگذارید