چرا جهان هستی وجود دارد؟

MacTavish · 12/3/20

تورم، زمینه را برای بزرگتر شدن جهان و تبدیل ِ انرژی کیهانی به ماده فراهم کرد. اما به احتمال زیاد مقدار یکسانی ماده و پادماده به وجود آورده است. علتش مشخص نیست، اما محققان بر این نظریه تاکید دارند که تغییر فاز پس از تورم کیهانی باعث شد مقدار ماده کمی بیشتر از پادماده شود و ریسمان‌های کیهانی به وجود بیایند. این ریسمان‌ها امواجی را در فضا-زمان ایجاد کردند که از آنها با عنوان امواج گرانشی یاد می‌کنند.

محققان در یکی از مطالعات جدید خود در تلاش هستند تا یکی از بزرگترین اسرار جهان را بررسی نمایند: چرا مقدار ماده بیشتر از پادماده است؟ جواب این سوال می‌تواند نشان دهد که چرا جهان ما وجود دارد (از اتم‌ها گرفته تا سیاهچاله‌ها)؟

میلیاردها سال پیش و اندکی پس از وقوع بیگ‌بنگ، تورم کیهانی، زمینه را برای بزرگتر شدن ِ جهان و تبدیل انرژی کیهانی به ماده فراهم کرد. به باور فیزیکدان‌ها تورم در ابتدا مقدار یکسانی ماده و پادماده به وجود آورد که همدیگر را از بین برده یا با هم تماس برقرار می‌کنند. اما سپس اتفاقاتی روی داد که شرایط را به نفع ماده رقم زد؛ در این شرایط بود که همه چیز به وجود آمد؛ هر چیزی که می‌توانیم مشاهده و لمسش کنیم. بر اساس یکی از مطالعات جدید، توضیحِ این مسئله در امواج فضا-زمان نهفته است.

«جِف درور» محقق فوق دکتری در دانشگاه کالیفرنیا و نویسنده اصلی مقاله و همچنین فیزیکدان در آزمایشگاه ملی لارنس برکلی گفت: «اگر فرض را بر این بگذاریم که در ابتدا ماده و پادماده به میزان یکسانی وجود داشتند، در نهایت این نتیجه بدست می‌آید که هیچ چیزی وجود ندارد، زیرا همه چیز نابود می‌شود. واضح است که همه چیز به ورطه نابودی کشیده نشد و ما محققان به دنبال دلیل ِ آن هستیم. جواب این مسئله شاید به ذرات بنیادی بسیار عجیبی به نام نوترینو بستگی داشته باشد که فاقد بار الکتریکی است و بنابراین می‌تواند بعنوان ماده یا پادماده عمل کند.»

بر طبق یکی از ایده‌ها، تقریباً یک میلیون سال پس از بیگ‌بنگ، جهان سرد شد و یک تغییر فاز را تجربه کرد؛ رویدادی که به تبدیل آب جوش به مایع یا گاز شباهت دارد. این تغییر فاز باعث شد تا نوترینوها تجزیه شده و ماده بیشتری در مقایسه با پادماده به وجود بیاورند. البته این مقدار خیلی ناچیز بود. متاسفانه، راه آسانی برای بررسی این نظریه موجود نیست. اما جِف درور و همکارانش با استفاده از محاسبات و مدل‌های نظری به روشی دست یافتند که شاید نشان دهد این تغییر فاز به چه نحوی اتفاق افتاده است.

تصویری هنری از روند تورم کیهان

آنها پیشنهاد کردند که این تغییر باعث ِ ایجاد طیف نازک و طویلی از انرژی موسوم به «ریسمان‌های کیهانی» شده که کماکان در جهان وجود دارند. “درور” و تیمش دریافتند که این ریسمان‌های کیهانی به احتمال زیاد امواج بسیار ناچیزی را در فضا-‌زمان پدید می‌آورند که به آنها امواج گرانشی گفته می‌شود. ما با شناسایی و کشف این امواج گرانشی می‌توانیم ببینیم که آیا این نظریه درست است یا خیر.

امواج گرانشی در جهان ما زمانی پدید می‌آیند که یک ابرنواختر یا انفجار ستاره رخ دهد؛ یعنی وقتی که دو ستاره بزرگ به دور یکدیگر می‌چرخند؛ یا وقتی که دو سیاهچاله با هم ادغام می‌شوند. اما امواج گرانشیِ پیشنهادی که توسط ریسمان‌های کیهانی به وجود می‌آیند، شاید بسیار کوچکتر از آن چیزی باشند که ما با دستگاه‌های‌مان شناسایی کرده‌ایم.

با این حال، وقتی محققان این تغییر ِ فاز فرضی را تحت شرایط دمایی مختلف مدل‌سازی کردند، به کشف جالبی رسیدند: در تمامی موارد، ریسمان‌های کیهانی به تولید یک سری امواج گرانشی اقدام می‌کنند که تلسکوپ‌های آتی می‌توانند آنها را کشف کنند. «تانمای واچسپاتی» فیزیکدان نظری در دانشگاه ایالتی آریزونا گفت: «اگر این ریسمان‌ها در مقیاس‌های پرانرژی به وجود بیایند، ماحصل آن، تولیدِ امواج گرانشی خواهد بود که رصدخانه‌های پیشرفته قادر به تشخیص آنها هستند.» جزئیات بیشتر این پژوهش در مجله Physical Review Letters منتشر شده است.

انجمن رمان نویسی