«فسیل فضایی»، شاهدی بر مهبانگ

«فسیل فضایی»، شاهدی بر مهبانگ

دکتر امید صارمی

در قسمت پیشین بحثمان،  کمی راجع به این سئوال بزرگ کیهان‌شناسی حرف‌زدیم که ساختارها در جهان ما، یعنی ستارگان و کهکشان‌ها چگونه از دل «سوپ آغازین» داغ که تا حد زیادی همگن و یکنواخت بوده پدید آمده‌اند. همان‌طور که در قسمت قبلی گفتیم پاسخ این سئوال به طور فشرده این است که سوپ آغازین در حال انبساط در بعضی نقاط چگال‌تر از نقاط دیگر بوده و این تفاوت چگالی در جریان انبساط عالم رشد کرده و منجر به تشکیل کهکشان‌ها و در مراحل بعد‌تر تشکیل ستارگان گشته است. اما آیا هیچ شاهد تجربی برای اینکه سوپ اولیه کیهانی یکنواخت نبوده و در بعضی نقاط چگال تر از نقاط دیگر بوده است وجود دارد؟ درواقع تلاش برای یافتن این شاهد تجربی که موید فرضیه بالا باشد یکی از مهیج ترین کشفیات قرن بیستم است.

قبل از این که به شرح جزئیات بیشتر کشف مذکور بپردازم بگذارید کمی ذهنمان را آماده کنیم. همان طور که قبلا گفتم، تابشی، تمام سوراخ سنبه‌های عالم را پرکرده است که در واقع از بقایای انفجار بزرگ است. این تابش به اصطلاح «تابش زمینه‌ی کیهانی» نامیده می‌شود. می توان گفت که این پژواک از انفجار اولیه در واقع «فسیلی» ارزشمند است که با مطالعه جزئیات آن می توان به ساز و کارهای فیزیکی درگیر در جهان اولیه پی‌برد. فیزیکدانان ضمن مطالعات نظری خود دریافتند که اگر جهان اولیه کمی ناهمگن و غیریکنواخت بوده‌باشد (یعنی برخی نقاط چگال‌تر از نقاط دیگر) تاثیر این ناهماهنگی می‌بایست خود را در تابش زمینه کیهانی نمایان سازد.

بگذارید این موضوع را کمی بشکافیم. تابش زمینه کیهانی تابشی یکنواخت است که از همان سوپ اولیه متصاعد شده است. می دانیم که سوپ اولیه پلاسمایی داغ بوده است. در نتیجه یک طیف حرارتی از آن متصاعد می شود که همانند تابش حرارت از هرجسم داغ دیگر دارای یک دمای مشخص است. اگر گوی آتشین اولیه کمی غیر یکنواخت بوده دمای تابش وابسته به آن در نقاط مختلف اندکی متفاوت خواهد بود. به زبان ساده تر وقتی تابش زمینه کیهانی را در جهات مختلف آسمان اندازه می گیریم، می بایست دماهای متفاوتی را برای تابش ثبت کنیم! اما مشاهدات ویلسون وینزیاس، که تابش زمینه کیهانی را کشف کرده اند درواقع در جهت خلاف این تئوری تفاوت دما بود. تابشی که آنها روی آنتن هایشان ثبت کردند کاملا یکنواخت بود و دمای آن به جهت بستگی نداشت!! فیزیکدانان ازپا ننشستند. آنها معتقد بودند که ابزار نجومی ویلسون وینزیاس به اندازه کافی دقیق نبوده که بتواند این تفاوت دما را ثبت کند. بعد از سال ها تلاش وافر، آنها NASA را قانع‌کردندکه پروژه‌ی ماهواره‌ای را به تصویب برساند که با آن بتوانند آزمایشاتی با دقت بالا روی تابش زمینه کیهانی انجام دهند و یک بار برای همیشه ببینند که آیا این ناهماهنگی های دمایی در تابش زمینه کیهانی وجود دارد یا نه.

پروژه بالاخره به تصویب رسید.در یک روز پاییزی در سال ۱۹۸۹ میلادی ماهواره (COBE) بوسیله یک موشک دلتا به فضا پرتاب شد. تیمی از دانشگاه‌ها در دانشگاه پرینستون و سایر دانشگاه ها مسئول تحلیل داده های دریافت شده از ماهواره  COBE بودند. روز ۲۳ آوریل ۱۹۹۲ آن روز تاریخی بود. در آن روز این تیم از وجود غیریکنواختی‌های بسیار کوچکی در تابش زمینه کیهانی خبر داد! این غیریکنواختی‌ها در دما بسیار ناچیزاست، ( حدود ۱صد هزارم درجه سانتیگراد) ولی در عین حال آنقدر بزرگ هستند که فیزیک‌دانان را متقاعدکند که سوپ اولیه غیریکنواخت بوده و درنتیجه‌ی این غیرهمگنی ساختارهای بزرگ در جهان مانند ستارگان و کهکشان ها پدید آمده‌اند.

جرج اسموث و همکارانش در سال ۲۰۰۶ برای این کشف بزرگ جایزه نوبل فیزیک دریافت کردند. به عقیده بسیاری کشف غیریکنواختی در تابش زمینه کیهانی در واقع نقطه‌ی آغاز کیهان شناسی به عنوان علم دقیق است. تا به این نقطه بحث، به نظر می رسد که همه ی شواهد تجربی در جهت اثبات فرضیه مهبانگ بودند. خوب، به نظر می رسد ماجرای مهبانگ حل شده و ما به پاسخ خود رسیده‌ایم. اما آیا واقعا این فرضیه از هیچ ایراد جدی رنج نمی‌برد؟ برای خواندن داستان مهیج « تئوری‌ تورم» تا هفته‌ی آینده صبر کنید. / ادامه دارد

***

درباره نویسنده:‌ امید صارمی در سال 2006 از دانشگاه تورنتو در مقطع دکترای فیزیک تئوریک فارغ‌التحصیل شد. «تئوری ریسمان» محور تحقیقات آکادمیک او در عرصه فیزیک تئوریک بوده است. دکتر صارمی، مقاطع لیسانس مهندسی برق – الکترونیک را در دانشگاه ملی (بهشتی) و فوق‌لیسانس فیزیک را دانشگاه شریف، به پایان برده است.

تئوری ریسمان، یک چارچوب ریاضی است که تلاش می‌کند تمامی تغییر و تحولات ماده و چهار نیروی پایه‌ای را در یک قالب گرد آورد و به این ترتیب درک هستی، تحولات آن و کنش و واکنش اجزای هستی بر یکدیگر را ساده‌تر کند. آسان کردن مفاهیم علمی در سطح دریافت عمومی، یکی از علایق امید صارمی است. در همین راستا دکتر صارمی در سلسله مطالب این ستون، ما را با خود به سفری به ژرفای زمان و آغاز مکان می‌برد.

 

bidotech banner

نظر بدهید

Please enter your comment!
Please enter your name here