سفر به ژرفای زمان و آغاز مکان (10)

0
32

تقارن شکسته و نگاه ناظر از قله یا از دره

دکتر امید صارمی

در قسمت پیشین این بحث، گفتیم که کیهان‌شناسان برای توضیح انبساط «شتابدار» جهان مجبور شدند فرض کنند که در جهان گونه‌ای «انرژی» وجود دارد که به صورت ضد جاذبه عمل می‌کند. معمای مورد بحث قسمت پیشین آنجا آغاز می‌شد که که مقدار این انرژی (ثابت کیهان‌شناختی)، بر طبق مشاهده‌های رصدی بسیار ناچیز بود. در حالی که وقتی روی کاغذ با استفاده از اصل‌های بنیادی مکانیک کوآنتمی محاسبه می‌شود، می‌بایست عددی بسیار بسیار بزرگ باشد.

فیزیک‌دانان شروع کردند به نظریه‌پردازی تا معمای بزرگ را حل کنند. این فرضیه‌پردازی‌ها منجر به خلق چندین فرضیه‌ی بسیار جذاب فیزیکی شد که به یکی از آنها، یعنی «فرضیه‌ی اَبَرتقارن» در قسمت پیش اشاره شد. گفتیم که در این نظریه، پیش‌بینی می‌شود که برای هر ذره‌ای در هستی با اسپین کسری ذره‌ی همزادی با اسپین صحیح وجود دارد که با آن هم‌بار و هم‌جرم است. بگذارید این سؤال را که: «آیا چنین فرضی معقول است یا نه»، به چند سطر آینده موکول کنیم. حالا سؤال این است که چگونه چنین فرضی می‌تواند تناقض بین نظریه و آزمایش را حل کند (یعنی انرژی بسیار بزرگ خلاء در مطالعه‌های نظری و مقدار بسیار ناچیز آن از راه رصد). مطالعه‌های نظری فیزیک‌دانان نشان می‌دهد که اگر چنین فرضی صحیح باشد، سهم هر ذره در انرژی خلاء، سهم ذره همزادش را خنثی می‌کند به طوری که انرژی خلاء در واقع صفر است. در جهانی اَبَرمتقارن، تقارن بین ذره‌ها و هم‌زادشان به گونه‌ای است که انرژی خلاء روی صفر به طور خود به خودی تنظیم می‌شود! اما همان‌طور که گفتم مطالعه‌های رصدی انرژی خلاء را بسیار ناچیز، اما «ناصفر» به دست می‌دهد. پس فرضیه‌ی ابرتقارن به گونه‌ای که بیان شد نمی‌تواند درست باشد.

این بار نظریه‌پردازان به یکی از مهم‌ترین ایده‌های فیزیک قرن بیستم متوسل شدند: «ایده‌ی شکستن تقارن». ایده‌ی کلی این است که جهان ما ممکن است واقعا اَبَرمتقارن باشد ولی به دلیلی نامعلوم این تقارن شکسته است. اما شکستگی این تقارن به قدری کم است که انرژی بسیار کم خلاء را توضیح می‌دهد. بگذارید با مثالی ایده‌ی شکست تقارن را توضیح دهم. تپه‌ای را در نظر بگیرید که دره‌ای آن را احاطه کرده باشد. حالا ناظری را تصور کنید که برای تفریح به قله‌ی این تپه سفر کرده است. از دید ناظر ایستاده روی نوک قله همه چیز متقارن به نظر می‌رسد، یعنی اگر این ناظر به دور خود گردشی کامل انجام دهد متوجه می‌شود که در هر زاویه‌ای همه چیز به یک گونه است. حالا بیایید به وضعیت ناظری بپردازیم که برای تفریح دره را انتخاب کرده است. از دید چنین ناظری فضای دور و بر متقارن نیست. در یک سمت تپه‌ای واقع شده و در جهت‌های دیگر چیزهای دیگر… یعنی، این واقعیت که تقارنی وجود دارد و یا این که این تقارن «شکسته» است بستگی به ناظر دارد! یعنی این که ممکن است چیزی واقعاً متقارن باشد ولی برای دیدن آن باید در مکان مناسب (نوک قله) باشیم. اعمال کردن این ایده به جهان متقارن به تصویر هیجان‌انگیزی منجر می‌شود: ممکن است جهان ما واقعاً ابرمتقارن باشد ولی برای «دیدن» ابرتقارن باید در مکان (انرژی) مناسب باشیم. فیزیک‌دانان امیدوارند با بالا بردن انرژی «دستگاه‌های برخوردکننده» (که به وسیله‌ی آن ذره‌های بنیادی طبیعت را شتاب می‌دهند و سر به سر به هم می‌کوبند) بتوانند انرژی را در محل برخورد این ذره‌ها تا بدان‌جا بالا ببرند تا که شاید بتوانند موفق به «دیدن» ابرتقارن در آزمایشگاه بشوند. آیا آنان موفق می‌شوند؟ هنوز نمی‌دانیم… ولی اگر بشود، چه می‌شود… تا هفته‌ی بعد به شکست تقارن فکر کنید…

ادامه دارد…

bidotech banner

نظر بدهید

Please enter your comment!
Please enter your name here