جاذبه زمین از قوانین کوانتومی تبعیت نمی‌کند!

فیزیک‌دانان می‌خواهند تا نظریه “theory of everything” را ایجاد کنند که بتواند جهان را به‌عنوان یک مجموعه یا کل، کوچک و قابل مشاهده، نشان دهد.

کد خبر: ۱۱۹۹۷

تاریخ: ۱۸ آبان ۱۳۹۵ - ۱۲:۲۸

به گزارش آراس؛ احتمالا شنیده‌اید که فیزیک‌دانان می‌خواهند دو فرضیه جاذبه و کوانتوم را یکی کنند تا نظریه "theory of everything” را ایجاد کرده و بتوانند جهان را با یک مجموعه معادلات کوچک و تمیز به عنوان یک مجموعه یا کل، کوچک و قابل مشاهده، نشان دهند.

فیزیک‌دانان نشان دادند که جاذبه، تحت تاثیر دنیای کوانتوم نیست. جاذبه چیزی است که تقریبا بر همه چیز در جهان تاثیر می‌گذارد و باعث می‌شود سیارات و ستارگان بچرخند. ستارگان سیاه چاله‌ها را بچرخانند و نهایتا ما بتوانیم بر روی سیاره ثابت بمانیم.

در حالی‌که تمام اجرام عظیم موجود در جهان بر جاذبه تاثیر می‌گذارند، محققان بار دیگر نتوانستند ارتباطی میان جاذبه و مکانیک کوانتوم پیدا کنند. به بیان دیگر به نظر می‌رسد جاذبه کاری با مکانیک کوانتوم ندارد و این به نوعی مایه نا امیدی در قبال فرضیه‌های ما برای تمام چیزها می‌شود.

بیایید کمی به عقب برگردیم، چرا که مسائل کوانتومی طبقه‌بندی شده می‌تواند باعث سردرگمی شوند.

اساسا در فیزیک دو فرضیه وجود دارد که می‌تواند جهان را توضیح دهد.

اول، فیزیک باستان که شامل تمام کارهای انجام شده قبل از قرن ۲۰ است و می‌تواند تقریبا رفتار تمام چیزهایی که می‌بینید، نظیر سیارات، ستارگان، انسان و غیره را توضیح دهد.

دوم، مکانیک کوانتوم؛ راهکاری جدیدتر و مدرن تر است و تلاش می‌کند رفتارهای عجیب کوچک‌ترین ذرات موجود در جهان مانند فوتون‌ها، الکترون‌ها و هیگ بوسون‌های فرار را توضیح دهد.

اما احتمالا شنیده‌اید که فیزیک‌دانان می‌خواهند این دو فرضیه را یکی کنند تا نظریه "theory of everything” را ایجاد کنند که بتواند جهان را با یک مجموعه معادلات کوچک و تمیز به‌عنوان یک مجموعه یا کل، کوچک و قابل مشاهده، نشان دهد.

آخرین تحقیق انجام شده هم در این راستا صورت گرفته و گروهی از دانشمندان چینی از دانشگاه علوم و فناوری هاژونگ در ووهان از فناوری جدید برای ردیابی هر گونه ارتباطی میان جاذبه و چرخش کووانتوم استفاده کردند که در این صورت شواهد فیزیک باستان و فیزیک کوانتوم با هم مرتبط خواهند شد.

در نتیجه طبق نظریه نسبیت کلی، فرضیه تعریف شده از فیزیک باستان و تاثیر جاذبه بر تمام اشیاء، قابل شناسایی و مشخص است. این امر تحت عنوان قانون هم ارزی(تعادل) شناخته شده است.

جاذبه، اساسا به این معنی است که اگر اشیاء با حجم مشابه، در خلاء آزادانه رها شوند، مسیر یکسانی را دنبال خواهند کرد.

همان‌گونه که عجیب به‌نظر می‌رسد، ما برای چندین بار این امر را مشاهده کردیم. از زمانی که گالیله برای اولین‌بار آن را در برج پیزا در سال ۱۵۸۹ امتحان کرد.

اما دانشمندان این‌طور فرض می‌کنند که اگر ارتباطی میان فیزیک باستان و مکانیک کووانتوم وجود داشته باشد، در نتیجه حداقل یا تا حدی، جاذبه باید با توجه به گردش کوانتوم مواد متفاوت عمل کند.

گردش کوانتوم یک حرکت زاویه دار درونی است که عملکرد الکترون یا اتم را توضیح می‌دهد و به‌طور اساسی، اگر بتوانیم مشخص کنیم که بر جاذبه تاثیر دارد، در نتیجه می‌توانیم منتظر فرضیه واحدی در آینده باشیم.

دانشمندان در گذشته تلاش کردند که تاثیر کوانتوم بر جاذبه را مشخص کنند؛ ولی موفق نشدند، اما در این چند آزمایش اخیر، تیم چینی در مقیاس بسیار بسیار کوچکتری آزمایش معروف سقوط آزاد از برج پیزا گالیله را بازسازی و امتحان کرند.

آن‌ها دو اتم روبیدیم با گردش‌های مخالف را گرفتند، آن‌ها را تا چند میلیونیم درجه بالای صفر مطلق آرام کردند و در لوله خلاء قرار دادند. سپس با نور لیزر از پایین ضربه کوچکی به آن‌ها زدند که آن‌ها را در لوله به سمت بالا حرکت داد. قبل از این‌که در نهایت سقوط کنند، آبشاری از اتم‌ها که به پایین و بالا می‌رفتند را ایجاد کردند.

محققان با استفاده از روشی به نام تداخل سنج اتمی، که موج طبیعی اتم‌ها را برای نظارت بر روی حرکاتشان با جزییات کامل استخراج می‌کند، سرعت اتم‌ها را در هر سقوط اندازه گرفتند.

آن‌ها متوجه شدند که علی‌رغم گردش مخالف، تقویت سقوط آزاد دو اتم در یک بخش از ۱۰ میلیون با همدیگر موافق هستند که تا حد زیادی برابر هستند. هم چنین پیشنهاد می‌کند که جاذبه کوچک‌ترین ارتباطی با گردش کوانتوم ندارد که برای فرضیه واحد پیش رو مشکل ساز خواهد بود.

اما این مطالعه نشان داده است که هیچ تاثیر قابل اندازه‌گیری بر جاذبه وجود ندارد و همان‌طور که تاریخ نشان داده است، دانشمندان به مرور در اندازه گیری اشیاء در حال پیشرفت هستند.

در نتیجه کلاهتان را سفت بچسبید و برای شمار بیشتری از این‌گونه تحقیقات در سال جدید آماده شوید.

اگر کسی تغییری در رفتار جاذبه پیدا کند یک قدم به فرضیه "theory of everything” نزدیک‌تر می‌شویم.

این پژوهش در مجله Physical Review Letters منتشر شده است.