تقارن

آیا «تقارن» از پای‌بست ویران است؟

 دکتر امید صارمی

در شماره پیشین این بحث، راجع یکی از معماهای بزرگ فیزیک نظری صحبت کردم. گفتیم که جهان ما بر طبق مشاهده‌‌های اخیر کیهان‌شناسان نه تنها در حال انبساط است، بلکه آهنگ انبساط آن در حال افزایش است! همچنین به این نکته اشاره کردیم که این آهنگ افزایشی انبساط، نمی‌تواند به وسیله ماده معمولی توضیح داده شود:

ماده معمولی جاذبه تولید می‌کند و می‌بایستی آهنگ انبساط را «کُند» می‌کرد. تنها راه توجیه این وضعیت این است که می‌باید در جهان علاوه بر ماده معمولی، نوعی ماده (انرژی) «غریب» هم وجود داشته باشد که بتواند به جای جاذبه، دافعه تولید کند! کاندیدا برای چنین انرژی وجود دارد و آن انرژی خلاء است! در فیزیک نوین، خلاء برابر با «نیستی» نیست! در واقع خلاء یک «حالتی فیزیکی بسیار پویا» است. به زبان نیمه علمی- نیمه شاعرانه شاید بتوان گفت خلاء حالت «عدم» است که هر «وجود»ی از آن نشأت می‌گیرد! در فیزیک جدید، خلاء انرژی دارد! در واقع به خاطر وجود «اصل عدم یقینی» در مکانیک کوآنتمی نمی‌توان «جنب و جوش» هیچ سیستم فیزیکی را به صفر رساند، در نتیجه همیشه مقداری انرژی، به نام «انرژی نقطه صفر» بر جای می‌ماند!

بگذارید معما را به یادتان بیاورم. معما این بود که بر طبق تخمین کیهان‌شناسان رصدی مقدار انرژی خلاء (که بر پایه مطالعات رصدی است) باید بسیار ناچیز باشد. این در حالی است که فیزیک‌دانان روی کاغذ و با استفاده از اصول مکانیک کوآنتمی می‌توانند انرژی خلاء را تخمین بزنند و عددی که به دست می‌آورند عددی بسیار بسیار بزرگ است.

در پایان قسمت قبل گفتم که فیزیک‌دانان برای حل این معما دست به فرضیه‌پردازی وسیع زده‌اند. معما هنوز حل نشده ولی تعداد فرضیه‌های موجود برای حل آن خیلی زیاد است. یکی از جذاب‌ترین فرضیه‌ها در این زمینه، فرضیه «ابر تقارن»  است. در این بخش می‌خواهیم کمی راجع این فرضیه زیبای فیزیکی صحبت کنیم. فرضیه ابر تقارن که حدود 30 سال پیش توسط فیزیک‌دانان ابداع شد، می‌گوید که جهان ما مجهز به گونه‌ای «تقارن» (Symmetry) است. همه ذرات بنیادی در عالم، گونه‌ای چرخش ذاتی دارند که اسپین «spine» نامیده می‌شود. مثلاً الکترون اسپین 2/1 دارد و فوتون (ذره نور) اسپین 1، این چرخش ذاتی نمی‌تواند کند یا تند شود بلکه مشخصه ذاتی یک ذره است. اگر بخواهیم تصویری شهودی از ذره‌ای با اسپین 2/1 مثل الکترون بدهیم باید بگویم که ناظر باید 2 دور کامل به دور یک الکترون بزند تا الکترون را مثل قبل ببیند! قبول دارم که خیلی عجیب است چون در زندگی روزمره، 1 دور کامل برای اینکه ما را به جای اولمان بر گرداند کافی است! از طرفی ذرات با اسپین 1 مثل بردار می‌مانند و بعد از یک دور کامل چرخش دوباره همان‌گونه دیده می‌شوند که قبل از چرخش بودند. ذرات در عالم بر حسب اینکه اسپینشان کسری یا عدد صحیح است به دو دسته «فرمیون» و «بوزون» طبقه‌بندی می‌شوند. مثلاً الکترون فرمیون است چون اسپینش 2/1 است و کسری. فوتون، بوزون قلمداد می‌شود چون اسپین ذاتی آن 1 است که عددی است صحیح. اما چرا داستان اسپین ذرات پیش کشیده شد؟ کمی صبر داشته باشید. فرضیه «ابر تقارن» پیشنهاد می‌کند که در جهان مابه‌ازای هر «فرمیون» یک «بوزون» هم جرم و هم بار آن وجود دارد و از این نقطه‌نظر دارای تقارن است، مثلاً خواهر دو قلوی الکترون که فرمیون است، ذره دیگری خواهد بود (فیزیک‌دانان نظری آن را سلکترون می‌نامند!) که هم جرم الکترون است و هم بار آن ولی اسپین صحیح دارد یعنی بوزون است. البته باید بگویم که چنین فرضی کاملاً با مشاهدات در تناقض است! هرگز هیچ ذره‌ای هم جرم الکترون که اسپین صحیح داشته باشد در آزمایشگاه مشاهده نشده! پس آیا نمی‌توان گفت این فرضیه از «پای‌بست» ویران است؟ تازه اگر تناقض به گونه‌ای قابل رفع باشد، چگونه این «تقارن» قرار است معمای ما یعنی انرژی بسیار زیاد خلاء را حل کند؟ صبر کنید… تا هفته بعد…

 

bidotech banner

نظر بدهید

Please enter your comment!
Please enter your name here