اگر بُعدهای دیگری هم در کیهان باشد، بسیار بسیار کوچک خواهند بود

آیا در جهان هستی بیش از سه بُعد وجود دارد؟

بر پایه‌ی پژوهشی تازه، این بعدهای بیشتر اگر هم وجود داشته باشند شاید در مقیاس‌های بزرگ نباشند. گزارش این پژوهش در شماره‌ی ۲۳ ژوییه‌ی نشریه‌ی کاسمولوجی اند آستروپارتیکل فیزیکز منتشر شده. این پژوهش می‌گوید در فاصله‌های بلند، کیهان به احتمال بسیار تنها در همین سه بعدی که روی زمین حس می‌کنیم کار می‌کند. این بررسی همچنین به دانشمندان در بهتر شناختنِ سرشت معماگونه‌ی انرژی تاریک کمک می‌کند، پدیده‌ای رازآلود که شتاب گسترش (انبساط) کیهان به آن نسبت داده شده.

 

در اکتبر ۲۰۱۷، دانشمندان به کمک رصدخانه‌ی لایگو یک موج گرانشی را دریافت کردند که در برخورد دو ستاره‌ی نوترونی پدید آمده بود. این رویداد با نام جی‌دبلیو۱۷۰۸۱۷ با تلسکوپ‌های معمولی هم دیده شد و به اخترشناسان کمک کرد تا همزمان این رخداد را از راه امواج گرانشی و امواج الکترومغناطیسی بررسی کنند. این سنجش‌های دوگانه به دانشمندان اجازه می‌دهد همه‌ی چیزهای گوناگون را درباره‌ی کیهان بررسی کنند، از جمله شمار بُعدهایی که ممکن است در آن باشد. این پژوهش تازه همچنین شواهد دیگری را برای نسبیت عام اینشتین به ما می‌دهد.

کریس پاردو، نویسنده‌ی اصلی پژوهش از دانشگاه پرینستون می‌گوید: «بر پایه‌ی نسبیت عام، گرانش در سه بعد کارمی‌کند، و [یافته‌های ما] نشان می‌دهند که این چیزیست که ما می‌بینیم.»

با این که نسبیت عام تاکنون برای توصیف دقیق کیهان موفق بوده، ولی یک چیز هست که هنوز توضیح چندان خوبی برایش ندارد: چرا گسترش کیهان شتابدار است. دانشمندان دلیل این شتاب را چیزی به نام “انرژی تاریک” می‌دانند، ولی هیچ کس نمی‌داند این انرژی تاریک چیست. برخی نظریه‌ها با اصلاح گرانش این شتاب را توضیح می‌دهند، و می‌گویند گرانش در مقیاس‌های بزرگ به گونه‌ای متفاوت رفتار می‌کند. بسیاری از این نظریه‌ها پیش‌بینی می‌کنند که بُعدهای دیگری وجود دارد، و این را با کمک امواج گرانشی می‌توان بررسی کرد.

تسا بیکر، کیهان‌شناس دانشگاه آکسفورد که در این پژوهش شرکت نداشت می‌گوید: «اساسا انگیزه‌ی همه‌ی تلاش‌ها برای جستجوی نظریه‌های جایگزین گرانش، پی بردن به راز انرژی تاریک است. ما می‌خواهیم بفهمیم: آیا راهی هست که قوانین گرانش را یک جوری بپیچانیم که توضیحی برای شتابدار بودن گسترش کیهان به دست آید؟»

بر پایه‌ی بسیاری از این نظریه‌ها، اگر بعدهای دیگری وجود داشته باشد، امواج گرانشی می‌بایست به درون این بعدها “نشت” کند و باعث شود این امواج با پیشروی در کیهان، ضعیف شوند. دانشمندان در پژوهشی تازه، مقدار راهی که امواج گرانشی و امواج الکترومغناطیسی پیمودند تا از جی‌دبلیو۱۷۰۸۱۷ به زمین برسند را اندازه گرفتند، ولی هیچ نشانه‌ای از ضعیف شدنی که می‌بایست مربوط به بعدهای دیگر باشد را ندیدند.

در پی رویداد جی‌دبلیو۱۷۰۸۱۷ پژوهش‌های بسیاری انجام شد که با محاسبه‌ی سرعت امواج گرانشی و برآورد تاخیر زمانی رسیدنشان به زمین، شماری از نظریه‌های جایگزین گرانش کنار گذاشته شد. به گفته‌ی بیکر، این پژوهش تازه می‌تواند دسته‌ی دیگری از این نظریه‌ها را رد کند.

نتایج این پژوهش تازه تنها بعدهای بزرگ را حذف می‌کند. بنابراین آنها محدودیتی برای بیش از ۱۰ بعدی که در نظریه‌ی ریسمان پیش‌بینی شده نمی‌گذارند- ریسمان نظریه‌ای در فیزیک است که می‌گوید همه چیز [به جای ذرات] از ریسمان‌های کوچک مرتعش درست شده. ولی یافته‌های این پژوهش نشان می‌دهد که کیهان در مقیاس‌های حدود ۱ مایل (۱.۶ کیلومتر) تا دستکم ۸۰ میلیون سال نوری، سه‌بعدی است. این یافته‌ها بعدهای بیشتر را رد می‌کنند، ولی تنها اگر آثاری رروشن و آشکار بر فیزیک در مقیاس‌های کوچک‌تر از ۸۰ میلیون سال نوری داشته باشند.

دانشمندان همچنین از داده‌ها برای محاسبه‌ی طول عمر گراویتون بهره گرفتند، یک ذره‌ی فرضی که -اگر وجود داشته باشد- نیروی گرانشی را حمل می‌کند. پژوهشگران پی بردند که این طول عمر دستکم ۴۵۰ میلیون سال است. به بیان دیگر گراویتون در درازنای این زمان به ذرات سبک‌تر وانمی‌پاشد (واپاشیده نمی‌شود). برخی از نظریه‌های جایگزین گرانش چنین واپاشی‌ای را پیش‌بینی می‌کنند، پس این محاسبه‌ی طول عمر گراویتون می‌تواند در رویدادهای آینده‌ی امواج گرانشی که در دیگر بخش‌های کیهان رخ خواهد داد به کار رود و به بررسیِ بیشترِ این نظریه‌ها کمک کند.

بیکر می‌گوید: «رویداد برخورد جی‌دبلیو۱۷۰۸۱۷ در استاندارد کیهانی بسیار بسیار نزدیک بود- اساسا پشت در خانه‌مان بود.» ولی فیزیکدانان بسیار علاقمندند که [چنین رویدادهایی] را در فاصله‌های بیشتر (که در گذشته‌ی دورتر رخ داده‌اند) ببینند، زیرا به ما نشان می‌دهند که آیا گرانش یا انرژی تاریک در گذر زمان تغییری داشته‌اند یا نه.

فعلا به نظر می‌رسد کیهان تنها همین بعدهایی را دارد که عادت به دیدنشان داریم. ولی نویسندگان داستان‌های علمی-تخیلی و دوستداران سفر در زمان ناامید نباشند- شاید بعدهای کوچک‌تر و فشرده‌تری وجود داشته باشد.

——————————————–
تلگرام و توییتر یک ستاره در هفت آسمان:
telegram.me/onestar_in_sevenskies
twitter.com/1star_7sky

واژه‌نامه:
dimension – Journal of Cosmology and Astroparticle Physics – Earth – Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory – LIGO – gravitational wave – neutron star – GW170817 – Albert Einstein – general relativity – gravity – Kris Pardo – Princeton University – universe’s expansion – dark energy – Tessa Baker – Oxford University – England – string theory – graviton – modified gravity

منبع: Space.com

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

کمک نیاز دارید؟ چت از طریق واتساپ