خلاء صفر و جرم ذرات

[ganjineh]

اينكه اجسام جرم خود را از كجا به دست مي‌آورند يكي از عميق‌ترين اسرار طبيعت است. اكنون يك گروه از محققان فرضيه اي پيشنهاد كرده‌اند كه بر مبناي آن جرم محصول تعامل ميان ماده و خلا كوانتومي در كيهان است
اين نظريه در گذشته براي توضيح جرم حالت سكون مورد استفاده قرار گرفته بود. مقصود از جرم حالت سكون خاصيت مقاومت اجسام در مقابل تغيير سرعت (شتاب) است

اما اكنون اين نظريه براي تعريف جرم گرانشي نيز مورد استفاده قرار گرفته است. مقصود از جرم گرانشي نيرويي است كه ماده يا يك جسم مادي در درون يك ميدان جاذبه احساس مي‌كند

سالهاي سال نظر متعارف در ميان دانشمندان داير بر آن بود كه چيزي كه از آن با عنوان ميدان هيگز ياد مي‌كردند و معتقد بودند به وسيله ذره‌اي موسوم به بوزون هيگز توليد مي‌شود مسوول بروز جرم در اجسام است

اما مشكلي كه وجود دارد آن است كه به رغم هزينه و زمان زيادي كه صرف شده و استفاده زيادي كه از دستگاههاي شتاب‌دهنده به عمل آمده هنوز هيچكس بوزون هيگز را در آزمايشگاه يا در عرصه كيهان رديابي نكرده است

ذره هيگز در دهه ‪ ۱۹۷۰به افتخار فيزيكدان انگليسي پيتر هيگز نام گذاري شده و فرض بر آن است كه اين ذره دو ميدان الكترومغناطيس و اندركنش ضعيف بين هسته اي را به يكديگر پيوند مي‌زند و يكي مي‌سازد

در دهه ‪ ۱۹۹۰آلفونسو روئيدا از دانشگاه دولتي كاليفرنيا در لانگ بيچ و برنارد هايش كه در آن هنگام در موسسه فيزيك و اخترفيزيك كاليفرنيا تحقيق مي كرد و اكنون در موسسه "مني وان نت وركس ‪= ManyOne Networksشبكه هاي تكي-چندتايي" فعاليت مي‌كند پيشنهاد كردند كه يك ميدان كاملا متفاوت موسوم به ميدان خلا كوانتومي احتمالا مسوول توليد جرم است

اين ميدان كه وجود آن به وسيله نظريه مكانيك كوانتومي پيش بيني شده، كمترين تراز و مقياس انرژي در عالم به شمار مي‌آيد و به وسيله بقاياي نوسانات الكترومغناطيس در هر جاي كيهان به وجود مي‌آيد

به اين ميدان همچنين نام ميدان نقطه صفر اطلاق شده و تصور مي‌شود كه اين ميدان خود را به صورت اقيانوسي از فوتونهاي مجازي ظاهر مي‌سازد كه در سراسر كيهان دائم سر از اين اقيانوس بيرون مي‌آورند و لحظه اي مي‌درخشند و دوباره به اقيانوس عدم فرو مي‌روند
روئيدا و هايش استدلال كردند كه ذرات باردار مادي مانند الكترونها دائما به واسطه ميدان صفر دچار نوسان و بالا و پائين رفتن مي‌شوند اما اين نوسانات به صورتي انجام مي‌شود كه اگر اين ذرات با سرعتي ثابت نسبت به اين ميدان در حال حركت باشند آنگاه اثر برآيندي اين نوسانات صفر خواهد بود. به عبارت ديگر هيچ نيروي منتج مستقلي بر روي اين ذرات عمل نمي‌كند
اما اگر ذرات در حال حركت شتابدار باشند آنگاه بر اساس محاسباتي كه در سال ‪ ۱۹۹۴به وسيله اين دو فيزيكدان به انجام رسيده بود، روشن مي‌شد كه تعداد فوتونهايي كه از درون اقيانوس فوتونهي مجازي در برابر اين ذرات ظاهر مي‌شوند از تعداد فوتونهايي كه در پشت سرشان قرار مي‌گيرند بيشتر خواهد بود و به اين ترتيب يك نيروي برآيند بر ذرات وارد خواهد شد كه با حركت ذرات مخالفت مي‌كند و به اين ترتيب موجب توليد جرم حالت سكون يا اينرسيال ذرات مي‌شود

اما اين تحقيق كه در آن هنگام در نشريه فيزيكال ريويو به چاپ رسيد تنها يك نوع جرم را توضيح مي‌داد. اكنون فيزيكدانان مدعي شده‌اند كه از همين مكانيزم مي‌توان براي توضيح جرم گرانشي نيز استفاده به عمل آورد

يك جرم بسيار سنگين را در نظر بگيريد كه ساختار زمان-مكان را در اطراف خود دچار خمش كرده است. درست نظير يك وزنه سنگين كه روي يك تشك فنري قرار داده شود اين شي سنگين در عين حال ميدان صفر يا ميدان كوانتومي را نيز دچار خمش خواهد كرد بطوريكه ذره اي كه در نزديك اين شي سنگين قرار دارد و در محدوده خميدگي زمان-مكان كه به وسيله آن ايجاد شده قرار گرفته در جهتي كه رو به سمت شي دارد با شمار كمتري فوتون در اين اقيانوس مجازي مواجه مي شود تا در جهتي كه دور تر از شي است

اين امر بدين معناست كه يك نيروي برآيند به ذره وارد مي‌شود كه آن را به سمت شي سنگين مي‌راند و بنابراين ذره احساس مي‌كند كه در چنبر گرانش شي سنگين گير كرده است، اين نيرو همان جرم گرانشي يا وزن ذره را بوجود مي آورد

به اعتقاد رويئدا و هايش كه تحقيق اخير خود را در نشريه علمي "آنالن در فيزيكي ‪ = Annalen der Physikسالنامه فيزيك" درج كرده‌اند اين نظريه نشان مي‌دهد سخن اينشتين در خصوص معادل بودن جرم گرانشي و جرم حاصل از شتاب درست بوده است
در جرم حاصل از شتاب اين ذره است كه در درون اقيانوس خلا يا ميدان صفر با شتاب در حال حركت است و در حالت جرم گرانشي اين ميدان صفر است كه با همان شتاب ذره را در مي‌نورد

به اين ترتيب منشا توليد وزن ذرات مادي همان منشا توليد جرم حالت سكون آنها است
اما اين فرضيه هنوز با موافقت ديگر فيزيكدانان روبرو نشده است. يكي از مسائل اصلي اين فرضيه موقعيت خود ميدان صفر است كه راز سر به مهري است و درباره آن اطلاعات زيادي در دست نيست

كل انرژي ذخيره شده در اين ميدان به نحو حيرت انگيزي زياد است و مقدار آن چنان است كه مي‌تواند كل كيهان را در خود مچاله كند و آن را همچون يك قلب تپنده به نوسانات ضرباهنگ دار وادارد

اما واضح است كه چنين حالتي در كيهان مشاهده نمي‌شود. محدوديت ديگر اين فرضيه آن است كه تنها درباره ذرات باردار كاربرد دارد
شلدون گلاشو فيزيكدان برنده جايزه نوبل از دانشگاه بوستن درباره اين فرضيه نظر منفي دارد
او مي‌گويد: اين فرضيه، به قول ولفگانگ پائولي حتي نادرست هم نيست

اما پائول وسن از دانشگاه استنفورد بر اين باور است كه رويكرد غير متعارف روئيدا و هايش حاوي نكات درخور توجهي است. اما اين دو تن بايد شواهدي نيز در تاييد آن ارائه دهند. به عنوان مثال اگر اين دو تن يك پيش بيني بديع با استفاده از نظريه خود ارائه دهند آنگاه همه نظرها به سمت فرضيه شان جلب خواهد شد

[External Link Removed for Guests]