همه چیز در مورد امواج گرانشی

[Interstellar]

هر چند تیم بایسپ 2 در سال 2014 ادعا کرد این امواج را یافته است اما از طریق تیم دانشمدان پلانک این ادعا زیر سوال رفت و هنوز تایید قطعی نشده است .
اهمیت این کشف در چیست؟
سال‌ها طول می‌کشد تا دانشمندان از نتایج این کشف مهم، پرده بردارند اما بعضی از نتایج اصلی این کشف عبارتند از:
• آلبرت اینشتین در حدود ۱۰۰ سال پیش وجود «امواج گرانشی» را پیش‌بینی کرد اما محاسباتش نشان داد که این امواج بسیار ضعیف هستند بنابراین گمان کرد هیچ‌گاه نمی‌توان این امواج را آشکار کرد.BICEP مجموعه‌ای از آزمایش‌هاست که برای رصد تابش زمینه کیهان طراحی شده‌اند. یافته‌های BICEP2 قانع‌کننده‌ترین مدرک هستند که امواج گرانشی واقعاً وجود دارند. اگرچه هنوز مشاهده مستقیمی از امواج گرانشی صورت نگرفته است.
• تایید امواج گرانشی یعنی تاییدی نظریه متداول کیهانشناسی یا نظریه استاندارد کیهانشناسی؛ این نظریه که تورم نامیده می‌شود می‌گوید که طی لحظات اولیه جهان، دوره سریعی از تورم (انبساط) سپری شده است.
• در طول تورم، دمای جهان و بنابراین انرژی که ذرات کسب کردند، میلیاردها برابر بیشتر از انرژی است که می‌توان در آزمایشگاه‌های زمینی (حتی LHC) تولید کرد.
• تورم یک پدیده کوانتومی است اما امواج گرانشی در محدوده فیزیک کلاسیک هستند، بنابراین امواج گرانشی پلی میان فیزیک کلاسیک و کوانتوم هستند و به همین خاطر می‌توانند گواهی باشند که گرانش درست مانند دیگر نیروهای طبیعت سرشتی کوانتومی دارد.

امواج گرانشی چیستند؟

طبق نظریه نسبیت عام، گرانش یعنی این که جرم، چگونه شکل فضا را تغییر می‌دهد: نزدیک هر جسم جرمدار بافت یا ساختار فضازمان خمیده می‌شود. اما این خمش همیشه در نزدیکی جسم باقی نمی‌ماند. اینشتین دریافت که امواج گرانشی درست مانند امواج لرزه در پوسته زمین منتشر می‌شوند اما برخلاف‌ آن‌ها، امواج گرانشی می‌توانند در فضای خالی و با سرعت نور حرکت کنند.

اگر بتوانید به موج گرانشی که به سمت شما می‌آید، نگاه کنید خواهید دید که فضا در جهات بالا-پایین و چپ-راست کشیده و فشرده می‌شود.

آیا تورم تنها چیزی است که می‌تواند امواج گرانشی تولید کند؟

خیر. هر جسم جرمدار و با شتاب زیاد موج گرانشی تولید می‌کند اما در عمل تنها امواج گرانشی را می‌توان مستقیما اندازه‌گیری کرد که از رویدادهای عظیم ناشی شود مانند برخورد دو سیاهچاله و ترکیب آن‌ها. رصدخانه‌های متعددی در سراسر جهان مشغول تلاش ضبط علایم ادغام سیاهچاله‌ای هستند.



چرا امواج گرانشی را نمی‌توان مستقیم اندازه‌گیری کرد؟

امواج گرانشی که طی تورم شکل گرفته‌اند، هنوز هم در سراسر کیهان حضور دارند اما احتمالا الان بسیار ضعیف شده‌اند و اندازه‌گیری مستقیم آن‌ها بسیار دشوار است. در عوض، دانشمندان به دنبال رد این امواج در سوپ ذرات بنیادی هستند که جهان را 380 هزار سال بعد از مهبانگ فراگرفته بود یعنی قصد دارند امواج گرانشی را از طریق «تابش زمینه کیهانی» مشاهده کنند. مشاهدات تابش زمینه کیهان با استفاده از تلکسوپ‌هایی انجام می‌شود که امواج رادیویی را رصد می‌کنند و بنابراین امواج زمینه‌ای ایجاد شده توسط امواج گرانشی تنها با یک رادیوتلسکوپ قابل تشخیص هستند.



چرا این کشف در قطب جنوب انجام شد؟

ایستگاه آموندسن-اسکت قطب جنوب که میزبان BICEP2است بر روی صفحه یخی قطب جنوب در ارتفاع 2800 متری از سطح دریا واقع است بنابراین جو رقیقی دارد. مزیت دیگر خشکی بسیار بالای هواست زیرا بخار آب امواج مایکروویو را سد می‌کند. همچنین، قطب جنوب تقریبا بدون سکنه است بنابراین تداخل گوشی‌های تلفن همراه، برج‌های پخش تلویزیونی و لوازم متعلقات الکترونیکی وجود ندارد.

-----------------------------------------------

اما کمی جزئی تر به این موضوع بپردازیم :
اگر امواج گرانشی درست باشد یعنی پیش بینی انیشتین از نسبیت عام درست باشد باید امروز چنین امواجی هر چقدر ضعیف کشف و شکار شود .
انیشتین از گرانش تعبیر هندسی داشت و میگفت در فضا اجرام میتوانند باعث انحنای فضا زمان باشند . انحنای فضا زمان نیز بسته به میزان جرم اجرام مورد نظر دارد . موج حاصل از تغیر میزان گرانش باعث ایجاد یک چین خوردگی یا موج گرانشی میشه که باسرعت نور حرکت میکند پس پیشبینی انیشتین این بود که امواج گرانشی را داشته باشیم اما به علت ضعیف بودن این نیرو اندازه گیری ان به شدت سخت است . چرا که دارای انرژی دامنه بسیار پایینی میباشند .
امواج گرانشی به دو صورت به وجود میایند یا از طریق رمبش یا انفجار یک ستاره پرجرم و غول پیکر که باعث میشود موجی در کل فضا منتشر بکند البته بسته به فاصله این انفجار نسبت به ما دارد که هر چه دور تر باشد میزان این موج کمتر خواهد بود و شکار ان سخت تر.
به علت افت و خیزهای کوانتومی اینها یک چین و چروکی در صفحه فضا زمان ایجاد انهم در ابتدای عالم و این چین خوردگی ها یا امواج { در کسری بسیاری کوچک از بعد از بیگ بنگ } ساتع شده و باید تا به امروز به ما برسد ..
لازم هست در پرانتز یک توضیح کوتاهی مطرح شود :
{ میدانیم نوری که به ما میرسه از هر منبعی که میاید غیر پلاریزه است اما اگر این نور در جایی منعکس شود پولاریزه یا قطبیده یعنی نور در حالت طبیعی میتواند در همه جهات نور ارتعاش کند و منتشر شود . وقتی نور پلاریزه میشود بخواطر برهم کنش نور با ماده فقط میتواند در یک صفحه خاصی ارتعاش یابد – این یعنی پولاریزه شدن –
شبیه همین اتفاق در ابتدای عالم ما نیز به دلیل افت و خیزهای کوانتومی رخ داده . انرژی روی نور تاثیر گذاشته روی پلاسمای اولیه (پلاسما حالت 4 ماده است یعنی گاز اونقدر حرارتش بدهیم الکترون ها از هسته جدا و به ان گاز یونیذه شده گوییم یعنی شامل الکترونهای ازاد با بار منفی و یونهایی با بار مثبت خواهند بود اما بارها در مجموع برابرند . این یعنی پلاسما )
پس فهمیدیم امواج مغناطیسی و نور وقتی با مانعی برخورد کنند منعکس میشوند و پلاریزه و قطبیده میشوند . }
فوتونها با الکترونها برهمکنش انجام داده و پراکنده و نهایتا پلاریزه یمشوند . در ابتدای عالم به خواطر درجه حرارت بسیار زیاد این نور که به وجود امده با الکترونهای تشکیل شده دائما پراکنده و باعث ایجاد یک حالت کدری خاصی شدند که این کِدری تا 380-400 هزار سال پس از بیگ بنگ ادامه داشت ولی وقتی عالم سردتر شد و اتمها شکل گرفتند نوری که از ا به ما میرسد در واقع تابش به جا مانده از اخرین رویه پراکندگی است .یعنی از 380 هزار سالگی بیگ بنگ میباشد .
کاری که امواج گرانشی با این نور میکند که ان را پولاریزه و این پلاریزه شدن به دو قسمت و موود (ای و بی ) از دیدگاه دانشمندان تقسیم میکند .
موود بی در واقع از چین خوردگی عالم به وجود و نور را پلاریزه کرده این همان چیزی است که دانشمندان بایسپ 2 در سال 2014 ادعا کردند ان را یافتند و هنوز در هاله ای از ابهام میباشد.
امواج گرانشی از ارتعاشات انرژی به وجود میایند . یعنی از همان افت و خیزهای کوانتومی و اگر اثبات بشود در واقع تایید کننده سه نکته بسیار مهم است :
1)اگر تایید رسمی شوود پیش بینی انیشتین تایید شده .
2)به ما نشان میدهد این امواج در چه زمانی پس از بیگ بنگ به وجود امئده البته میشه حدس زد در کسیر بسیار کوچکی از ثانیه پس از بیگ بنگ به وجود امده است .
3)در حال حاظر نظریه تورم کیهانی که اولین بار توسط آلن گوث ارائه شد تایید میشه البته با داده های موجود این نظریه تورم تایید نشده . هنوز برای قضاوت زود میباشدو
اگر این امواج گرانشی درست باشد برنده اصلی اول تیم بایسپ 2 و دوم نظریه تورم کیهانی و سوم مدل که توسط دکتر کامران وفا و دکتر نیری و همچنین رابرت پرندر بِرگر ارائه شد خواهد بود .
باید دید که نتایج تحقیقات توسط گروه های دیگر مورد تایید قرار میگیرد یا خیر.
هوش فرازمینی