در داستان چگونگی به وجود آمدن جهان ما نقطه تاری وجود دارد. اول، جهان مانند بادکنک به سرعت تورم میکند. بعد همه چیز، بوم! اما دانشمندان از توضیح چگونگی ارتباط این دو دوره، طفره می‌روند. لحظات پیش از انفجار بزرگ چه اتفاقی افتاده است؟ در دوره اول، جهان از یک نقطه تقریباً نامحدود کوچک به یک اکتلیون رشد کرد (1 با 27 تا صفر)، برابر با اندازه کمتر از یک تریلیونم ثانیه. این دوره تورم دوره تدریجی اما خشونت آمیزتری را به همراه آورد که ما آن را به Big Bang می‌شناسیم.
در طول بیگ بنگ، یک توده فوق العاده داغ از ذرات بنیادی – مانند پروتون‌ها، نوترون‌ها و الکترون‌ها – برای تشکیل اتم‌ها، ستاره‌ها و کهکشان‌هایی که امروزه می‌بینیم، گسترش یافته و سرد می‌شود. نظریه بیگ بنگ، که تورم کیهانی را توصیف میکند، همچنان به عنوان گسترده‌ترین توضیح در مورد چگونگی آغاز جهان ما باقی مانده است، اما دانشمندان هنوز هم از چگونگی اتصال این دوره‌های کاملاً متفاوت، گریزانند.
پیش از مطالعه این مطلب بخوانید:
- مفهوم سفر در زمان از کجا نشات می‌گیرد؟
- علائم بیشتری از حیات در ماه انسلادوس زحل مشاهده شده است
- رکورد مشتری شکسته شد: زحل با ۲۰ ماه جدید به مشتری پوزخند می‌زند
ارتباط بیگ بنگ و دوره تورم
برای حل این معضل کیهانی، تیمی از محققان دانشکده کنیون، موسسه فناوری ماساچوست (MIT) و دانشگاه لیدن هلند انتقال بحرانی بین دوره تورم کیهانی و بیگ بنگ را شبیه سازی کردند. دوره‌ای که آن را “تکرار دوباره” می‌نامند.
دیوید کایزر، استاد فیزیک در MIT، در بیانیه‌ای گفت: “دوره کاهش تورم پس از تورم شرایط را برای بیگ بنگ ایجاد میکند و به تعبیری،” انفجار “را به وجود می‌آورد. هنگامی که جهان در جریان تورم کیهانی در یک ثانیه گسترش یافت، تمام مواد موجود پراکنده شد، و عالم را به یک مکان سرد و خالی تبدیل کرد؛ عاری از سوپ داغ از ذرات مورد نیاز برای اشتعال Big Bang.
Nguyen در مصاحبه‌ای به سایت Live Science گفت: “پس از تولید این ذرات، آنها به اطراف می‌گریزند و به یکدیگر می‌چسبند و حرکت و انرژی را منتقل می‌کنند. و این همان چیزی است که جهان را گرم میکند و می‌تواند شرایط اولیه Big Bang را به وجود آورد.”
در مدل خود، Nguyen و همکارانش رفتار اشکال عجیب و غریب ماده به نام تورم را شبیه سازی می‌کنند. دانشمندان فکر می‌کنند این ذرات فرضی، مشابه طبیعت بوزون هیگز، میدان انرژی ایجاد کرده‌اند که تورم کیهانی را به دنبال دارد. مدل آنها نشان داد که در شرایط مناسب، انرژی توده‌ها می‌توانند به طور مؤثر توزیع شوند تا بتوانند تنوع ذرات مورد نیاز برای گرم کردن مجدد جهان را بوجود آورند. آنها نتایج خود را در 24 اکتبر در مجله Physical Review Letters منتشر کردند.
لحظات پیش از انفجار بزرگ
تام گیبلین، دانشیار فیزیک کالج کنیون در اوهایو و نویسنده این مطالعه گفت: “وقتی ما در حال مطالعه جهان اولیه بودیم، آنچه ما واقعاً انجام دادیم آزمایش ذره در دمای بسیار بالا بود. انتقال از دوره توده سرد به دوره داغ، روشی است که باید شواهد اصلی را در مورد اینکه چه ذراتی در این انرژی‌های بسیار پرقدرت وجود دارند، در اختیار داشته باشد.”
یک سوال اساسی که فیزیکدانان از آن رنج می‌برند این است که چگونه نیروی گرانش در انرژی‌های شدید موجود در هنگام تورم رفتار میکند. در نظریه نسبیت عام آلبرت انیشتین، اعتقاد بر این است که تمام ماده‌ها تحت تاثیر جاذبه به همان روش قرار می‌گیرند، جایی که قدرت گرانش صرف نظر از انرژی، یک ذره ثابت است. با این حال، به دلیل دنیای عجیب مکانیک کوانتومی، دانشمندان فکر می کنند که در انرژی‌های بسیار بالا، ماده به گرانش به صورت متفاوت پاسخ می‌دهد.
تیم این فرض را در مدل خود گنجانید که ذرات با انرژی بالا با جاذبه چطور تعامل دارند. آنها دریافتند که هرچه بیشتر قدرت جاذبه را افزایش می‌دهند، توده‌های بادوام انرژی بیشتری را برای تولید باغ وحش ذرات ماده داغ موجود در طول انفجار تولید می‌کنند.
اکنون، آنها باید مدارکی را پیدا کنند تا از مدل خود در جایی از جهان استفاده کنند
گیبلین گفت: ” جهان اسرار رمزگذاری شده بسیاری را با روش‌های حل بسیار پیچیده در اختیار دارد. این وظیفه ماست که با به وجود آوردن یک دستگاه رمزگشایی، واقعیت را کشف کنیم. ما از شبیه سازها استفاده می‌کنیم تا پیش بینی‌هایی را در مورد شکل ظاهری جهان به دست آوریم که در واقع بتوانیم شروع به رمزگشایی آن کنیم. این دوره تکرار گرمایش باید در جایی از جهان آزمایش شود. ما فقط باید آن را پیدا کنیم. “
اما پیدا کردن این اثر می‌تواند مشکل باشد. اولین نگاه ما به جهان، حباب تابش از چند صد هزار سال پس از بیگ بنگ است که تابش زمینه کیهانی (CMB) نامیده می‌شود. با این وجود CMB فقط در اولین ثانیه‌های حساس تولد به وضعیت جهان اشاره میکند. فیزیکدانانی مانند گیبلین امیدوارند که مشاهدات بعدی در مورد امواج گرانشی سرنخ‌های نهایی را ارائه دهد.
امیدوارم از خواندن این مطلب لذت برده باشید. اگر نظری دارید خوشحال می‌شویم در بخش دیدگاه‌ها برای‌مان بنویسید.
