انتشار این مقاله


دستاوردهای عظیم (۷۰): کشف انرژی تاریک و انبساط شتاب‌دار جهان

انرژی تاریک پیشران اصلی انبساط شتاب‌دارجهان هستی است، اما ماهیت این انرژی مرموز، که سه چهارم جهان را تشکیل می‌دهد، همچنان یکی از معماهای بزرگ تاریخ است.

 ۳ اخترشناس، که دو تن ار آن‌ها آمریکایی بودند، به پاس “کشف گسترش شتاب‌دار جهان به واسطه مشاهدات خود از سوپرنواهای دور” برنده نوبل فیزیک ۲۰۱۱ شدند و در یک اتفاق غیرمنتظره جایزه شیمی آن سال به مطالعه‌ای تعلق یافت که در ژورنال فیزیک چاپ شده‌بود.

در اواسط دهه ۹۰، دو تیم از محققان به ترتیب با سرکردگی Perlmutter و Riess and Schmidt برای اندازه‌گیری میزان گسترش جهان تصمیم گرفتند تا میزان سرخگرایی‌های سوپرنواخترها را اندازه‌گیری کنند. هر دو گروه نتایج یافته‌های خود را به طور مشتقل در سال ۱۹۹۸ به چاپ رساندند که نتایج غافل‌گیرکننده‌ای را به دنبال داشت: به نظر می‌رسید که جهان به صورت شتاب‌دار در حال گسترش بود. این اکتشاف در این زمینه بسیار غیرمنتظره بود، به طوری که علت آن همچنان به عنوان یکی از رازهای بزرگ نجوم‌شناسی مطرح است. 

Perlmutter در مصاحبه‌ای با Nobel Media کمی پس از اعلام جایزه‌شان گفت:

نه تنها هنوز نمی‌دانیم که انرژی تاریک دقیقا چه می‌تواند باشد، که باعث می‌شود جهان با شتاب بیشتر و بیشتر گسترش یابد، بلکه حتی نمی‌دانیم که آیا پاسخ این معما می‌تواند یک نوع انرژی جدید باشد یا نه. البته ممکن است که ما فقط در واقع فقط یک ناهمواری را در تئوری نسبیت اینشتین کشف کرده‌باشیم که آخرین نتیجه واقعی خواهد بود. ولی در این نقطه باید به عنوان مشاهده‌گران به جایگاه خود رفته تا با داده‌های بیشتری برگردیم تا بتوانیم محدوده احتمالی جواب را تنگ‌تر کنیم.

Schmidt در مصاحبه‌ای با Nobel Media گفت:

فکر کنم که ایده گسترش شتاب‌دار جهان، نشان‌دهنده این است که چیز بزرگ‌تری در جهان وجود دارد، سوای همه آن‌هایی که جاذبه نرمال دارند، همانی که اگر وجود داشت،تمامی مشکلات موجود در نجوم شناسی در سال ۱۹۹۸  حل می‌شد. بنابراین افراد زیادی وجود دارند، به خصوص تئوریسین‌ها، که می‌خواستند جهان از لحاظ هندسی مسطح باشد، که به این معنی است که هنوز موارد زیادی وجود دارند که از ان‌ها بی‌خبریم ولی وجود دارند. و این اکتشاف مشکل را حل می‌کند و ماده اضافی را که جهان به آن نیاز داشت تا مسطح باشد، فراهم می‌کند.

اما انرژی تاریک چیست؟

بیشتر از اینکه شناخته شده‌باشد، اغلب ناشناخته‌است. همین قدر می‌دانیم که وجود دارد چون بر گسترش جهان تاثیر می‌گذارد. بقیه‌اش کاملا ناشناخته‌است. ولی راز مهمی است، چون معلوم شده که نزدیک ۶۸% جهان را تشکیل می‌دهد و ماده تاریک ۲۷% بقیه را تشکیل می‌دهد و آنچه برای ماده‌ای که ما می‌شناسیم باقی می‌ماند حدود ۵% جهان است.خب حالا اگر یکم فکر کنیم با توجه به اینکه درصد ناچیزی از جهان رو این ماده به اصطلاح نرمال تشکیل می‌دهد، شایدم آن قدر هم که فکر می‌کنیم نرمال نباشد نه؟

یک توضیح برای ماهیت انرژی تاریک مربوط به ویژگی فضا می‌شود. اینشتین اولیم کسی بود که فهمید فضا تهی مطلق نیست. فضا ویژگی‌های بسیار جالبی دارد که هنوز تازه درک می‌شوند. اولین چیزی که اینشتین کشف کرد این بود که ممکن است فضای خیلی بیشتری در کار باشد. بعد یک نسخه‌ای از تئوری جاذبه اینشتین، نسخه‌ای که ثابت کیهانی را در بردارد، پیش‌بینی دومی را مطرح می‌کند: “فضای خالی” می‌تواند انرژی خود را داشته‌باشد. چون این انرژی ویژگی خود فضاست، با گسترش آن ضعیف‌تر نمی‌شود. وقتی فضای موجود زیادتر می‌شود، انرژی فضا هم متعاقب با آن زیادتر می‌شود. درنتیجه این فرم از انرژی خود باعث گسترش جهان با شتاب بیشتر از قبل می‌شود. متاسفانه، هنوز کسی نمی‌داند که چرا باید اصلا ثابت کیهانی داشته‌باشیم و چرا باید دقیقا همان مقداری باید باشد که باعث گسترش حهان با شتاب مشاهده‌شده شود.

توضیح دیگر منبع انرژی فضا، تئوری کوانتومی ماده است. در این تئوری، در واقع فضای به اصطلاح خالی در حقیقت پر از ذرات مجازی موقتی است که مرتبا پدید و ناپدید می‌شوند. ولی هنگامی که فیزیکدانان سعی کردند تا انرژی را که فضا از این طریق دارا می‌شود، مجاسبه کنند، جواب اشتباه درآمد-خیلی اشتباه. تقریبا ۱۰۱۲۰ برابر آنچه که باید می‌بود، یک با ۱۲۰ تا صفرجلوی آن که به سختی می‌شد ان را به عنوان پاسخ قبول کرد. پس به صورت یک راز باقی‌ماند.

توضیح بعدی انرژی تاریک این است که می‌گویند یک نوع جدید از شارش انرژی دینامیک وجود دارد که تمام فضا را می‌پوشاند و تاثیر ان بر انبساط جهان، عکس تاثیر ماده و انرژی عادی است. برخی تئوریسین‌ها آن را  quintessence نامیده‌اند که در فلسفه یونان باستان نام پنجمین عنصر می‌باشد. ولی اگر این توضیح جواب باشد، هنوز نمی‌دانیم که quintessence چه شکلی است، تعاملش با مواد دیگر چیست و اینکه چرا وجود دارد. و همچنان راز باقی است.

آخرین احتمال این است که شاید تئوری جاذبه اینشتین صحیح نباشد. که اگر این را پذیریم نه تنها توضیح انبساط حهان را تحت تاثیر قرار می‌دهد، بلکه توضیح رفتار مواد نرمال را نیز مخدوش می‌کند.این راه حل یک راه پیش پای ما می‌گذارد که تصمیم بگیریم که آیا پاسخ به معمای انرژی تاریک به منزله ایجاد یک تئوری جاذبه جدید است یا نه: ما توانستیم مشاهده کنیم که کهکشان‌ها در خوشه‌ها تجمع می‌یابند و به هم نزدیک می‌شوند. ولی خب اگر تئوری جدیدی نیاز باشد، چه نوع تئوری باید باشد؟ چند مورد را ارائه داده‌اند ولی هیچکدام متقاعدکننده به نظر نمی‌آید. و همچنان راز باقی است. چیزی که در اخر باید تصمیم‌گیری شود، هر چه که باشد، نیازمند داده‌های بیشتری است.

محمد امین اکبرزاده


نمایش دیدگاه ها (0)
دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *