وارث کرسی تدریس نیوتن که به شرط‌بندی بر روی موضوعات مختلف فیزیک مشهور است، شاید در آخرین شرط‌بندی خود که کشف امواج گرانشی توسط ماهواره پلانک است هم ببازد. تازه‌ترین تحقیقات از احتمال ضعیف این کشف حکایت دارد.

استیفن هاوکینگ دانشمندی است که علی‌رغم چند دهه زندگی روی صندلی چرخ‌دار، به خوبی برای مردم جهان شناخته‌شده است. او با انتشار چند کتاب علمی برای عموم و شرط‌بندی‌های بحث‌برانگیز علمی توانسته به شهرت بالایی دست پیدا کند و علی‌رغم این‌که هیچ‌یک از پیش‌بینی‌های فیزیکی او تاکنون تایید یا رد نشده، به جایگاهی برسد که کمتر برنده جایزه نوبل به آنجا دست یافته است.


در آخرین شرط‌بندی علمی خود، هاوکینگ در سال 2002 / 1381 با همکار خود در دانشگاه کمبریج، نیل تورک شرط بست که کیهان‌شناسان به زودی امواج گرانشی اولیه را کشف می‌کنند و به این ترتیب نظریه تورمی عالم را اثبات خواهند کرد.

مدل تورمی چیست؟
به گزارش نیوساینتیست، تصور می‌شود که جهان ما دستخوش یک تورم شدید شده که تنها در کسری از ثانیه بعد از مهبانگ رخ داده و عالم را به‌شدت منبسط کرده است. بر اثر این تورم، امواجی در چارچوب فضا-زمان ایجاد شده که فیزیک‌دانان، آنها را امواج گرانشی می‌نامند.

کاوشگر ناهمسانگرد امواج مایکروویو ویلکنسون ناسا یا به اختصار WMAP، ردپای این تورم را در تابش پس‌زمینه کیهانی یافت. تابش زمینه کیهانی، نخستین پرتوهایی است که در عالم منتشر شد، البته وقتی 370هزار سال از مهبانگ گذشت و عالم برای عبور پرتوهای نور خلوت شد! اما WMAP به اندازه کافی حساس نبود تا بتواند آثار امواج گرانشی را کشف کند.

ماهواره پلانک که در می 2009 / اردیبهشت 1388 به فضا فرستاده شد، تصاویری با جزئیات زیاد از تابش پس‌زمینه کیهانی تهیه خواهد کرد. این ماهواره رد امواجی گرانشی را از طریق مطالعه تغییرات کوچک دما در تابش پس‌زمینه کیهانی، از نقطه‌ای به نقطه‌ای دیگر در فضا دنبال می‌کند.

هاوکینگ با همکار خود شرط بست که قدرت امواج گرانشی بالاتر از یک مقدار مشخص خواهد بود. اگر حق با وی باشد، ماهواره پلانک باید بتواند این امواج را کشف کند.

کلاه مکزیکی برای هاوکینگ
با این وجود و بر اساس گفته‌های قیصر شافی از دانشگاه دلاورن نورک، شانس این‌که ماهواره پلانک بتواند نشانه‌هایی از امواج گرانشی را ببیند، به این بستگی دارد که دقیقا چه اتفاقی در طی تورم رخ داده است. وی می‌گوید: «این احتمال وجود دارد که پلانک شانس کشف امواج گرانشی را از دست بدهد.»

این انبساط شدید و ناگهانی توسط یک میدان در جهان اولیه به نام اینفلاتون (Inflaton) ایجاد شده است. چگالی انرژی این میدان مانند توپی که به سمت پایین یک شیب ملایم قل می‌خورد، به آرامی کاهش یافته است. بر اساس معادلات نسبیت عام اینشتین، فضا-زمان به صورت نمایی منبسط می‌شود و این فرایند تنها زمانی متوقف می‌شود که تورم به انتهای شیب می‌رسد. ساده‌ترین مدل‌ها این شیب را که پتانسیل اینفلاتون نیز نامیده می‌شود، به صورت یک سهمی بسیار کم‌عمق درنظر می‌گیرند.

اکنون شافی استدلال می‌کند که پتانسیل اینفلاتون، باید در حوزه دیگری که فیزیک‌انان تصور می‌کنند در طبیعت وجود دارد مدل‌سازی شود. اشاره او به میدان هیگز است که جرم تمام ذرات بنیادین را به آنها می‌بخشد. پتانسیل هیگز شبیه یک کلاه مکزیکی است. او می‌گوید: «اگر طبیعت این شکل را برای پتانسیل هیگز انتخاب کرده، پس ممکن است همین شکل را نیز برای پتانسیل اینفلاتون انتخاب کرده باشد.»

وی تورم را با استفاده از پتانسیل هیگز و اضافه کردن یک متغیر دیگر مدل کرد. این متغیر تعیین می‌کند وقتی تورم به پایان می‌رسد، تاثیر کوانتومی متقابل میدان اینفلاتون با میدان‌های دیگر چقدر است. شافی استدلال می‌کند که این جفت‌شدگی با انتقال انرژی، تابشی را که منجر به شکل گیری ماده می‌شود، ایجاد می‌کند.

محاسبات نشان می‌دهد که هرقدر درجات جفت‌شدگی بالاتر برود، قدرت امواج گرانشی تولید شده توسط تورم کاهش می‌یابد. همچنین مقادیر احتمالی برای گستره قدرت امواج گرانشی، به بازه‌ای گسترده‌تر از آن‌چه در مدل‌های ساده‌تر پیش‌بینی می‌شود، گسترش می‌یابد. این مساله به این معنا است که قدرت واقعی امواج گرانشی ممکن است پایین‌تر از چیزی باشد که ماهواره پلانک قادر به ردیابی آن است. شافی می‌گوید: «جفت‌شدگی کوانتومی پیش‌بینی‌ها را گسترش می‌دهد.»

با این وجود هاوکینگ خوش‌بین است. در گردهمایی آگوست 2009 / مرداد 1388 در کمبریج، وی مجددا پیش‌بینی خود را تکرار کرد. به اعتقاد وی، قدرت این امواج گرانشی در محدوده مشاهداتی پلانک قرار دارد. البته هاوکینگ آن‌قدر باهوش هست که مقدار معینی را برای شرط‌بندی خود مشخص نکند.


مشهورترین شرط‌بندی‌های استیفن هاوکینگ
1- در سال 1975 / 1354، هاوکینگ با کیپ ثرون شرط بست که چشمه پرتوی ایکس ماکیان x-1، قوی‌ترین منبع پرتوهای ایکس در صورت‌فلکی ماکیان میزبان یک سیاه‌چاله نیست. اگر ثرون برنده می‌شد، نشریه پنت‌هاوس را مشترک می‌شد و اگر هاوکینگ برنده می‌شد، به اشتراک مجله طنز انگلیسی پرایوت‌آی می‌رسید. چندی بعد، ماکیان ایکس-1 نخستین سیاه‌چاله لقب گرفت و هاوکینگ، این شرط را باخت.

2- در سال 1997 / 1376، هاوکینگ و ثرونبا جان پریسکیل شرط بستند که سیاه‌چاله‌ها هرچیزی را که به درون آنها سقوط می‌کند، از بین می‌برند و بدین‌ترتیب، هیچ اطلاعاتی نمی‌تواند از سیاه‌چاله‌ها فرار کند. اما در سال 2004 / 1383، هاوکینگ در یک سخنرانی اقرار کرد که اشتباه می‌کرده و یک جلد کتاب دایره‌المعارف بیسبال به پریسکیل اهدا کرد. اما ثرون هنوز بر عقیده خود باقی است.

3- در سال 2000 / 1379، هاوکینگ بر سر یکصد دلار با گوردون کین شرط بست که بوزون هیگز در برخورددهنده تواترون در آزمایشگاه ملی فرمی ایالات متحده کشف نخواهد شد. تواترون هنوز در جستجوی بوزون هیگز است.

منبع :khabaronline.ir


Linkback: https://irmeta.com/meta/b390/t380/