عن موقع أنا أثق بالعلم باللغتين الفرنسية والانجليزية
إعداد واختيار وترجمة: د. جواد بشارة
وقع ستيفن هوكينغ، قبل وفاته، مع 32 من كبار الفيزيائيين خطابًا بشأن الجدل حول أصل الكون. لقد كنا نتساءل كيف بدأ الكون طيلة قرون عديدة ولم نصل إلى ‘جابة ناجعة وقاطعة ومثبتة علمياً. لقد تم إحياء هذا الجدل مؤخرًا، لأن 33 من أشهر علماء الفيزياء في العالم قد نشروا رسالة مفتوحة تدافع عن إحدى الفرضيات الرئيسية حول أصل الكون، ألا وهي: نظرية التضخم الكوني. هذه الرسالة هي في الواقع استجابة مباشرة ورد نقدي على مقال نُشر في مجلة أمريكان ساينتفيك Scientific American في فبراير 2017، انتقد فيه ثلاثة فيزيائيين بشدة نظرية التضخم: تفترض هذه النظرية أن الكون تطور مثل البالون، بعد فترة طويلة من الانفجار العظيم. وذهب المقال إلى حد الادعاء بأن النموذج الكوني التضخمي "لا يمكن تقييمه باستخدام المنهج العلمي" - وهو المعادل الأكاديمي للادعاء بأنه ليس علمًا حقيقيًا.
نُشرت الرسالة المفتوحة من قبل 33 عالمًا فيزيائيًا مشهورًا عالميًا، بما في ذلك ستيفن هوكينغ وليزا راندال وليونارد سوسكيند، في مجلة Scientific American. في الأساس: ليعبروا عن غضبهم الشديد تجاه زملائهم الثلاثة.
تم اقتراح نظرية التضخم الكوني من قبل عالم الكونيات آلان غوث في عام 1979. هذا النموذج الكوني (الملائم في نموذج الانفجار الكبير والضروري لمقبوليته)، مبني على فكرة أنه في جزء من الثانية بعد الانفجار العظيم، كان الكون قد عرف مرحلة من التوسع السريع والعنيف للغاية والذي كان من شأنه أن يسمح له بالنمو بعامل كبير. في السنوات التي تلت ذلك، تم تحسين فكرة غوث الأصلية وتحديثها من قبل علماء الفيزياء في جامعة ستانفورد، ولا سيما أندريه ليند، الذين كرسوا حياتهم المهنية منذ ذلك الحين لتحسين هذا النموذج من التضخم الكوني، والذي أصبح النظرية الرئيسية المتعلقة بميلاد الكون.
لهذا السبب، ذهب غوث وليند، بالإضافة إلى عالِمَي الكونيات ديفيد كايزر وياسونوري نومورا، لتجنيد 31 موقعًا آخرين على الرسالة المفتوحة. هناك حقيقة مثيرة للاهتمام وهي أن أحد زملاء غوث وليند السابقين ليس سوى الفيزيائي بول شتاينهاردت، وهو من بين الثلاثة الذين يحتشدون ضدهم ونشروا الرسالة العلمية التي تدحض صلاحية نموذج التضخم الكوني. في الواقع، شارك كل من غوث وليند وشتاينهارت في جائزة ديراك المرموقة "لتطوير مفهوم التضخم في علم الكونيات" في عام 2002.
ولكن، في السنوات التي تلت ذلك، إنقلب شتاينهارد وأصبح شديد النقد للنظرية التضخمية التي عمل عليها طيلة سنوات. كان أحد مؤلفي مقال Scientific American إلى جانب عالمة الفيزياء في جامعة برينستون آنا إيجاس وعالم الفلك بجامعة هارفارد أبراهام لوب.
ركزت هذه المقالة على الأبحاث الحديثة حول الخلفية الكونية الميكروية المنتشرة، والتي لا تتطابق مع توقعات النظرية التضخمية حزب زعمهم. انتقد المقال أيضًا أن التضخم كان سيولد موجات ثقالية بدائية، والتي لم يتم تحديدها مطلقًا. "تشير البيانات إلى أنه يجب على علماء الكونيات إعادة تقييم هذا النموذج المميز والنظر في الأفكار الجديدة حول كيفية بدء الكون"، كما أوضحوا في المقالة.
لكن هذا النقد في حد ذاته ليس هو المشكلة، فهذه الحجج سليمة في العالم العلمي. ما أزعج غوث وليند والموقعين الـ 31 الآخرين هو الاقتراح بأن نظرية التضخم الكوني لا يمكن اختبارها، وبالتالي فهي ليست علمية حقًا. "لقد قدموا هذا الادعاء الاستثنائي بأن علم الكونيات التضخمية" لا يمكن تقييمه باستخدام الطريقة العلمية التجريبية «وادعوا أن بعض العلماء الذين يقبلون التضخم قد اقترحوا " رفض إحدى الخصائص المحددة العلم كشرط مسبق أي: "القابلية للاختبار التجريبي"، وبالتالي فإن فكرة أو فرضية التضخم الفوري الهائل هي "نوع من العلم غير التجريبي «، كما يشرح الفيزيائيون في رسالتهم المفتوحة.
ليس لدينا أي فكرة عن العلماء الذين يشيرون إليهم. نحن نختلف مع عدد من العبارات الواردة في مقالتهم، ولكن في هذه الرسالة سوف نركز على اختلافنا القاطع مع هذه العبارات حول قابلية اختبار التضخم "، يضيف العلماء المنددين بزملائهم الثلاثة المعترضين في رسالتهم قائلين:" تعتمد نظرية التضخم الكوني بالفعل على العديد من النماذج. على مدار الـ 37 عامًا الماضية، ولقد جعلت بعض هذه النماذج من الممكن عمل تنبؤات صحيحة وقابلة للتحقق: بما في ذلك على وجه الخصوص فيما يتعلق بمتوسط كثافة الكتلة للكون وكذلك شكله. ومع ذلك، لم يتم حل العديد من هذه النماذج. لكن على أي حال، فإن النموذج الأخير قابل للاختبار، أي نعم، هذا علم، ويمكن إثباته أو دحضه بناءً على أي دليل سيتم العثور عليه في المستقبل.
علق شون كارول، أحد الفيزيائيين الذين وقعوا الرسالة: "نحن نحكم على النظريات من خلال ما تتوقعونه ويمكن اختباره، وليس تلك التي لا يمكن اختبارها. من الصحيح تمامًا أن هناك أسئلة مهمة لم تتم الإجابة عليها فيما يتعلق بالنموذج التضخمي. لكن الإجابة الصحيحة في هذا الموقف هي إما العمل لمحاولة الإجابة على هذه الأسئلة أو التركيز على شيء آخر (وهو خيار محترم تمامًا). يجب ألا ندعي أن الأسئلة، من حيث المبدأ، بدون إجابة، وبالتالي فهي تركت مجال العلم أو باتت خارج العلم".
منذ ذلك الحين، استجاب مؤلفو المقال الأول أيضًا، بنوع من الأسئلة الشائعة المتعلقة بالمناقشة. وهم يحافظون على موقفهم بأن التضخم كان يمكن التحقق منه ذات يوم، لكن "ما بدأ في الثمانينيات كنظرية بدا أنها تقدم تنبؤات نهائية قد تطور إلى نظرية لا تقدم تنبؤات محددة".
لسوء الحظ، لا يوجد حل لهذه المناقشة حتى الآن وكلا الجانبين حازم للغاية. الشيء الوحيد الذي يتفق عليه الطرفان هو أن نظرية التضخم ليست مثالية. لذلك يجب علينا جميعًا أن نكون منفتحين بشأن ما حدث حقًا عند ولادة الكون، حيث تتوفر بيانات جديدة. أو، كما يقول غوث عندما سئل عما سيحدث بعد ذلك، "أعتقد أننا سنواصل بحثنا فقط."
يمكن قراءة مقال Scientific American المنشور في فبراير 2017 وهي رسالة مفتوحة للرد، الذي نُشر أيضًا في Scientific American ومتوفر على موقع المجلة.
2- أكوان أخرى محتملة:
في سياق البحث عن تداعيات التضخم الكوني المفاجيء والدائم والتوسع الكوني المتسارع، ربما يكون العلماء قد حددوا دليلاً على وجود أكوان أخرى قبل كوننا.
يقول العلماء إنهم حددوا أدلة محتملة تظهر وجود أكوان أخرى قبل كوننا. تستند استنتاجات الدراسة إلى ملاحظات أدلة منبهة في سماء الليل، أي "بقايا الثقب الأسود" من كون سابق.
لفهم ما يقوم عليه هذا الاكتشاف، دعونا نبدأ بتقديم مفهوم "علم الكون الدوري cosmologie cyclique «، أو "الأكوان الدورية المتعاقبة d’univers cycliques «. تستند فكرة الأكوان الدورية على نموذج علم الكون الدوري المطابق cosmologie cyclique conforme (CCC). وهي النظرية التي وفقًا لها أن كوننا يمر عبر دورات ثابتة بما في ذلك الانفجارات الكبيرة والضغط الكوني، على عكس النموذج القياسي لعلم الكونيات، حيث كان هناك بداية واحدة فقط ونفس البداية (الانفجار العظيم).
بينما سيتم تدمير معظم مكونات السابق الكون من دورة إلى أخرى، يقول فريق الباحثين إن بعض الإشعاع الكهرومغناطيسي يمكن أن ينجو من عملية "التجديد". تم نشر نتائجهم على خادم arXiv. قال روجر بنروز، أحد أقطاب هذه النظرية، وهو عالم الفيزياء الرياضية بجامعة أكسفورد، لمجلة نيو ساينتست: "ما ندعي رؤيته هو آخر بقايا بعد أن تبخر ثقب أسود في الكون السابق". بنروز هو أيضًا مؤلف مشارك للدراسة ومؤلف مشارك لنظرية CCC.
ويأتي "الإثبات" على شكل "نقاط هوكينغ points Hawking «، التي سميت على اسم الراحل ستيفن هوكينغ. افترض الفيزيائي الشهير أن الثقوب السوداء ستصدر إشعاعًا يعرف باسم إشعاع هوكينغ rayonnement de Hawking. يقترح بنروز وزملاؤه أن مثل هذا الإشعاع سيكون قادرًا على الانتقال من كون إلى آخر.
وفقًا لهم، يمكن أن تظهر نقاط هوكينغ في الحرارة المتبقية من الانفجار العظيم، والمعروفة باسم الخلفية الكونية الميكروية المنتشرة (CMB). تبدو نقاط هوكينغ مثل دوائر الضوء على خريطة CMB، تسمى modes B "أوضاع B". في السابق، كان يُعتقد أن هذه "النقاط الشاذة" (الأنماط B) في الإشعاع الخلفي الميكروي المنتشر CMB ناتجة عن موجات الجاذبية أو الموجات الثقالية للغبار ما بين النجمي. لكن بنروز وزملائه يزعمون أن نظريتهم يمكن أن تقدم إجابة مثيرة للاهتمام. علاوة على ذلك، وكجزء من مشروع BICEP2 ، الذي يهدف إلى رسم خريطة CMB كاملة، ربما اكتشف الباحثون بالفعل نقطة هوكينغ. المشاركة في علم الكون الدوري المطابق (CCC) "، كتب الفريق في ورقتهم. "على الرغم من أن درجة الحرارة عند الانبعاث منخفضة للغاية، إلا أن هذا الإشعاع في CCC يتركز بشكل كبير، بسبب الضغط المطابق للثقب الأسود بأكمله، مما يؤدي إلى نقطة واحدة في عصرنا الحالي (العصر الكوني)، كما أضاف الباحثين.
لا تخلو نظرية الكون الدوري من الجدل. تشير معظم حججنا الحالية إلى أن توسع الكون يتسارع، لأن الكون ليس كثيفًا بدرجة كافية للضغط في نقطة واحدة والتوسع مرة أخرى (إشارة إلى نظرية الارتداد الكبير). The Big Bounce (أو Univers phénix) ، هو نموذج كوني دوري يتضمن تطورًا للكون يؤدي إلى التناوب بين انفجار عظيم Big Bang و Big Crunch وانكماش عظيم (تليها مباشرة انفجار كبير) وهكذا.
لذلك، في الوقت الحالي، لا يوجد حتى الآن أي دليل كوني حقيقي على إشعاع هوكينغ، ناهيك عن حقيقة أن نقاط هوكينغ التي ذكرها المؤلفون لم يتم التحقق منها بعد (بعيدًا عن ذلك). لذا في حين أن هذه نظرية مثيرة للاهتمام، لا يزال هناك طريق طويل لنقطعه قبل أن يدعي أي شخص الوجود النهائي لكون سابق.
المصادر: arXiv.org، عالم جديد
3- التضخم الأبدي: لماذا لا تصطدم الأكوان في الكون المتعدد؟:
تنشأ فرضية الكون المتعدد بشكل طبيعي من العديد من النظريات الكونية الحالية مثل نظرية الأوتار أو نظرية التضخم الأبدي. وهي بدأت كفرضية خاصة، ثم ارتقت إلى مرتبة النظرية العلمية أو النتيجة المباشرة لهذه النظريات والآن ينظر إليها بجدية من قبل المجتمع العلمي. ولكن إذا كان كوننا يتطور مع الآخرين داخل كون متعدد، وهم يتوسعون، فكيف لم يتلامسوا أبدًا أو يتصادموا؟
ظهرت فكرة الكون المتعدد في اليونان القديمة من قلم الفيلسوف أناكسيماندر Anaximandre. ولم تغادر هذه الفكرة أذهان العلماء أبدًا، على الرغم من أن المفهوم قد اتخذ أشكالًا عديدة على مر القرون. تشكلت فرضية الأكوان المتعددة مع ظهور ميكانيكا الكموم أو الكوانتوم والبحث عن حلول لمشكلة القياس.
في عام 1950، اقترح الفيزيائي هيوغ إيفريت Hugh Everett حلاً لهذه المشكلة من خلال اقتراح أن الحالات الكمومية التي لا يتم اختيارها من خلال قياس الجسيم لا تختفي، ولكنها تحدث في الأكوان الكامنة وراء كوننا المرئي؛ هذه "الأكوان الفرعية" غير موجودة مسبقًا، ولكنها تظهر أثناء القياس ثم يتعذر الوصول إليها بمجرد إجراء القياس. يسمى هذا الحل "نظرية العوالم المتعددة حسب إيفريت".
في عام 1982، في ظل زخم الأعمال المختلفة المتعلقة بالتضخم الكوني، اقترح الفيزيائي الروسي الأمريكي أندريه ليند Andreï Linde ظاهرة التضخم الأبدي، أي التضخم الكوني الذي سيتوقف في مناطق معينة من العالم. "الكون المرئي"، والذي سيستمر إلى الأبد في الأكوان الأخرى. عندما ينتهي التضخم، ترى المناطق المتأثرة انحناءها المكاني قريبًا من شكل كروي، مما يؤدي إلى ظهور "الفقاعات الكونية bulles d’univers "، أو الفقاعات-الأكوان.
في عام 1983، قام الفيزيائي بول شتاينهاردت Paul Steinhardt بتعميق وصقل فرضية ليند، قبل أن ينقلب عليها، من خلال إظهار أنه في حالة توقف التضخم، يتم تحويل الطاقة جيدًا إلى مادة وإشعاع. سيتم دعم هذا العمل من قبل ألكسندر فيلينكين Alexander Vilenkin. في عام 1986، نشر ليند دراسة تعرض الشكل النهائي للتضخم الأبدي. يتم الآن دراسة هذا السيناريو بدقة من قبل علماء الكونيات ويتناسب بشكل جيد نسبيًا مع النموذج الكوني القياسي.
التضخم الأبدي والفقاعات الكونية:
التضخم ظاهرة تفسر المبدأ الكوني، وهذا هو سبب كون الكون متجانسًا homogène وإيزوتروب isotrope (مشكلة الأفق الكوني problème de l’horizon) ، ولماذا يكون مسطحًا مكانيًا (مشكلة التسطيح الكوني problème de la platitude).
يقدم النموذج التضخمي العديد من التنبؤات: خاصية طيف القدرة المميزة لتقلبات الكثافة البدائية fluctuations primordiales de densité، ودرجة حرارة حرجة وصلت إلى ذروتها بعد لحظات من الانفجار العظيم، ووجود تقلبات fluctuations على نطاقات أكبر من الأفق الكوني، وطيف معين في تقلبات في موجات الجاذبية أو الموجات الثقالية des ondes gravitationnelles. وقد لوحظ كل شيء باستثناء هذه الأخيرة، ولقد تم رصد ما يشبهها مؤخراً في مسرع ومصادم الهدرونات الكبير LHC.
التضخم هو وقت في الكون المبكر عندما تهيمن عليه طاقة الزمكان نفسه l’espace-temps. في هذه العملية، نظرًا لأن الطاقة الكامنة في الزمكان تهيمن على التوسع، كان معدل التوسع أسيًا، مما يؤدي إلى توسيع الفضاء بسرعة كبيرة وبشكل حاد في جميع الأبعاد الزمكانية. العديد من الملاحظات، ولا سيما تلك الخاصة بتقلبات الكثافة (تباين الخواص) داخل الخلفية الكونية المنتشرة، جزئياً بفضل مهمة التلسكوب الفضائي بلانك، جعلت من الممكن تأكيد تنبؤات النموذج التضخمي. لذلك، وعلى نطاق صغير جدًا، فإن أية منطقة غير مسطحة من الفضاء تحتوي على مادة، لن يكون ممكناً تمييزها عن المنطقة المسطحة، وسيتم دفع جميع جسيمات المادة بعيدًا عن طريق التمدد، دون أن يلتقي اثنان منها.
بعد بضع أجزاء من الثانية، يتوقف التضخم، وتتحول الطاقة الكامنة في الزمكان إلى مادة وإشعاع. طريقة واحدة لفهم هذه الظاهرة، وتصور التضخم على أنه رصاصة على قمة التل. طالما ظلت الكرة في القمة، يستمر التضخم وتوسعها الأسي expansion exponentielle.
لكي ينتهي التضخم، بغض النظر عن المجال الكمومي أو الكوانتي le champ quantique الذي يسببه، يجب أن ينتقل من حالة طاقة عالية إلى حالة ثابتة ذات طاقة أقل. هذا الانتقال من أعلى التل إلى أسفله هو شرط لوقف التضخم.
يحتوي الحقل المسؤول عن التضخم على طاقة عالية في أعلى التل. ولكن عندما ينزل من التل، تقل طاقته حتى تصل إلى حالة الأرض. ثم يتم تحويل الطاقة إلى جسيمات وإشعاع.
ومع ذلك، فإن هذا التشبيه صحيح فقط في حالة الحقل أو المجال الكلاسيكي. والحال، فإن التضخم يأخذ شكل مجال كمومي. ومثل أي كائن كمومي، يتم وصف المجال الكمومي بواسطة دالة موجية fonction d’onde تحتوي على احتمالات تحقيق حالاتها الكمومية. وبالتالي، من بين هذه الاحتمالات المختلفة، يمكن أن يتسبب البعض في فقدان المجال الكمومي للطاقة والاستقرار في حالة طاقة أقل، بينما يمكن للآخرين أن يتسببوا في تجاوز حالة التوازن هذه والاستمرار فيما يتعدى ذلك.
هذا يعني أن التضخم لا يتوقف بشكل متزامن في كل مكان في الكون، ولكنه يتوقف في بعض المناطق ويستمر في مناطق أخرى بمعدل أسي. ستشهد بعض مناطق الكون استقرار مجالها الكمومي في قاع التل، وسيستمر المجال الكمومي في مناطق أخرى بنسب واتجاهات مختلفة. هذه هي الآلية التي تشرح نظرية التضخم الأبدي وظهور الكون المتعدد.
فقاعات الكون المنفصلة سببيًا بسبب التضخم الأبدي، وحيث يتوقف التضخم، ينشأ انفجار كبير ثم ينشأ الكون. وحول هذه المناطق، يستمر التضخم ويستمر التوسع بشكل كبير. يؤدي هذا إلى إبعاد الأكوان المختلفة التي تشكلت بسرعة أعلى تكون فيها هذه الأكوان في "تمدد داخلي". يتسبب هذا الاغتراب في الانفصال السببي عن جميع الأكوان، على الرغم من حدوث انفجارات كبيرة جديدة وظهور أكوان جديدة في كل ثانية.
إذا تم تمثيل الكون المتعدد كمحيط، يمكن اعتبار المناطق التي تظهر فيها الانفجارات الكبرى والأكوان على أنها فقاعات صغيرة داخلها.
مثل فقاعات الهواء الحقيقية في الماء، تتوسع هذه الفقاعات بمرور الوقت. ولكن على عكس جسم الماء في المحيط، فإن "محيط الأكوان المتعددة" يتمدد بشكل أسرع بكثير من توسع الفقاعات نفسها. وطالما استمرت المساحة بينهما في التوسع، أي إلى الأبد، لن تلتقي فقاعتان أبدًا. إذا لوحظ أي دليل على تصادم كوننا في الأكوان المتعددة، فسيشكل ذلك دليلًا قويًا يتعارض مع النظرية التضخمية وأغلبية نماذج علم الكونيات الكمومية. إن التصادم بين فقاعتين سيترك بالضرورة بصمة في الخلفية الكونية المنتشرة. ومع ذلك، فقد تمت دراسة هذه الأخيرة بالتفصيل في السنوات الأخيرة، ولم يتم الكشف عن أي دليل على مثل هذا التصادم، مما يدعم نموذج التضخم.
4 - المادة المظلمة أو السوداء La matière noire والطاقة المظلمة أو المعتمة l’énergie noire: متى تم إنشاءهما؟
المادة السوداء أو المظلمة والطاقة الداكنة والمعتمة أو المظلمة هما من أهم الألغاز في علم الكونيات الحديث. يهيمن هذان المكونان الكونيان على الكون، ولا يزالان يفلتان عن سيطرة العلماء. في حين أن بعض هؤلاء العلماء يشككون في طبيعتها وماهيتها، فإن أصلها هو أيضًا موضوع بحث نشط.
قدرت بعثات المراقبة المختلفة التي تم تنفيذها في السنوات الأخيرة أن المادة السوداء أو المظلمة تمثل حوالي 27٪ من إجمالي كثافة الطاقة في الكون المرئي، والطاقة السوداء أو المعتمة أو المظلمة تمثل حوالي 68٪. ومع ذلك، فإن هذين المكونين الكونيين يظلان افتراضيين ولا يزالان بعيدًا عن أدوات العلماء. في حين أن السؤال عن طبيعتهما وماهيتهما تحتل مقدمة الاهتمامات، فإن أصلهما ضروري أيضًا.
على الرغم من أنه لا يزال هناك القليل جدًا من المعلومات حول هذين العنصرين المراوغين، فإن هذا لا يعني أن علماء الكونيات يجهلونهما تمامًا. تُظهر النماذج النظرية، التي تكملها بعض الملاحظات، على سبيل المثال أن تأثير الطاقة السوداء أو المظلمة على توسع الكون بدأ فقط في الظهور منذ 6 إلى 9 مليارات سنة.
يبدو أن الطاقة المظلمة تؤثر على التمدد والتوسع الكوني في جميع الاتجاهات، وتمتلك كثافة طاقة ثابتة ومتجانسة. بدون فرضية الطاقة السوداء أو المظلمة، يبدو الآن من الصعب تفسير تسارع تمدد وتوسع الكون الذي لوحظ في عام 1998.
من ناحية أخرى، يبدو أن المادة السوداء أو المظلمة تظهر آثارها منذ 13.8 مليار سنة. أي منذ نشأة الكون المرئي، تتطلب البنية الكونية التي تشكلها وفرة أكبر بخمس مرات من المادة الباريونية المعروفة حالياً في الكون المرئي.
على عكس الطاقة السوداء أو المظلمة، تتفاعل المادة السوداء أو المظلمة مع الجاذبية وتلعب دورًا في تكوين الكوازارات والمجرات والسحب الغازية الكبيرة التي تسكن الكون. وفقًا للنموذج القياسي لعلم الكونيات (نموذج L-CDM)، سيكون موجودًا في شكل هالات وخيوط مجرية. يمكن ملاحظة بصمات الجاذبية البدائية للمادة السوداء أو المظلمة في بنية الخلفية الكونية المنتشرة.
على الرغم من أنه يمكن العثور على آثار وأدلة لهذين المكونين على مدار تاريخ الكون، فإن هذا لا يعني أنهما نشأتا بالضرورة خلال الانفجار العظيم. إن العثور على الأصل الدقيق للمادة السوداء أو المظلمة والطاقة السوداء أو المعتمة أو المظلمة هو أمر أكثر صعوبة لأنه في أوقات معينة في الكون، قد تكون آثارهما محجوبة بسبب ظواهر أخرى ذات كثافة أكبر.
هناك طاقة سوداء أو مظلمة ثابتة Une énergie noire constante ولكنها ضئيلة في الكون الشاب: هذا ينطبق بشكل خاص على الطاقة السوداء أو المظلمة. عندما يتمدد الكون تحت تأثير التوسع، يزداد حجمه ولكن يظل عدد الجسيمات ثابتًا؛ وبالتالي فإن كثافة المادة الباريونية والمادة السوداء أو المظلمة تتناقص تدريجياً، وتخفف بالتوسع. أما بالنسبة للإشعاع، فإن كثافته تنخفض بشكل أسرع لأن الطول الموجي للفوتونات يتمدد بسبب تمدد الفضاء (الانزياح الأحمر redshift). تظل كثافة الطاقة المظلمة ثابتة.
اليوم تهيمن الطاقة السوداء أو المظلمة على الكون. لكن في الماضي، كان الكون أصغر وأكثر كثافة، لذلك كانت كثافة المادة والإشعاع أكبر. منذ حوالي 6 مليارات سنة، كانت كثافة المادة والطاقة المظلمة هي نفسها.
بالعودة إلى الوراء، منذ حوالي 9 مليارات سنة، فإن مساهمة الطاقة السوداء أو المظلمة في كثافة الطاقة في الكون صغيرة جدًا ، وتأثيراتها لا تذكر ، وبالتالي يصبح من الصعب إعادة بناء ديناميكياتها.
تكشف الملاحظات والمشاهدات الرصدية الحالية عن كثافة طاقة سوداء أو مظلمة ثابتة تمامًا. تُظهر معادلة الطاقة المظلمة للحالة، المقيدة بملاحظة التذبذب الصوتي للباريونات، أن الكمية المرتبطة بالطاقة السوداء أو المظلمة ثابتة. ومع ذلك، هذا لا يعني أن كثافة الطاقة هذه كانت دائمًا ثابتة. ربما تكون قد تغيرت بمرور الوقت، لأن هذا التعديل حدث مع اختلاف المعلمات والبيانات أو المعطيات الكونية الأخرى des autres paramètres cosmologiques..
وهكذا يمكن أن توجد الطاقة المظلمة أو السوداء منذ فترة التضخم التي حدثت بعد لحظات من الانفجار العظيم، في نهاية زمن بلانك. هذه هي الفرضية التي اقترحها النموذج الجوهري.
لكن الطاقة المظلمة ربما لم تظهر إلا في وقت لاحق من تاريخ الكون المرئي. حاليًا، لا توجد ملاحظة للحكم على وجود أو عدم وجود الطاقة السوداء أو المظلمة خلال أول 4 مليارات سنة من الكون.
الرسم البياني أعلاه يوضح تطور كثافة الطاقة السوداء أو المظلمة خلال الزمن. رغم إن النموذج الكوني الحالي يعتبر الطاقة السوداء أو المظلمة كثابت حقيقي كما يرمز لذل الخط الأزرق الداكن، إلا أن المنطقة التركوازية أو الفيروزية اللون في الرسم البياني تمثل اللادقة واللايقين بشأن ديناميكية هذه الكثافة.
المادة السوداءالمظلمة موجودة طوال تاريخ الكون المرئي:
لكن فترة ظهور المادة السوداء أو المظلمة مقيدة بشكل أفضل. يعد نمط التقلبات المرصودة في الخلفية الكونية الميكروية المنتشرة أقدم مؤشر على وجود المادة السوداء أو المظلمة، بعد 380.000 سنة من الانفجار العظيم. السعة الزاوية لهذه التقلبات تظهر نسبة 5: 1 لصالح المادة المظلمة على المادة العادية. في نموذج L-CDM، تشكل المادة المظلمة الأسمنت الكوني الذي يسمح بتكوين هياكل كبيرة من الكون الشاب.
ومع ذلك، فإن هذا مرة أخرى لا يشير بالضرورة إلى تكوين مادة سوداء أو مظلمة في وقت الانفجار العظيم عكس المادة المضادة التي وجدت في نفس زمن ظهور المادة البايرونية العادية. توجد العديد من فرضيات ما بعد الانفجار العظيم حول هذا الموضوع. يمكن أن يكون قد تم إنشاؤه من خلال التفاعلات عالية الطاقة les interactions de très haute énergie التي تلت التضخم؛ عن طريق اضمحلال الجسيمات فائقة الطاقة particules ultra-énergétiques في إطار نظرية التوحيد الكبرى (GUT)؛ من خلال الانهيار التلقائي لأي تناظر symétrie على النحو الذي اقترحه نموذج Peccei-Quinn ؛ من خلال تذبذب النيوترينوات الضخمة العقيمة.
إن عدم معرفة الطبيعة الدقيقة والماهية الحقيقية للمادة السوداء أو المظلمة يجعل من المستحيل تحديد أصلها على وجه اليقين. ومع ذلك، تظهر العديد من الملاحظات أنها موجود منذ اللحظات الأولى للكون على الأقل.
ربما ظهرت الطاقة المعتمة أو السوداء أو المظلمة في نفس الوقت أو بعده. تشير بعض الفرضيات إلى أن الطاقة السوداء أو المظلمة تظهر فقط عندما تكون الهياكل الكونية الكبيرة قد تشكلت بالفعل ، بما في ذلك ظهورها ما بعد المادة السوداء أو المظلمة émergence post-matière noire.
لذلك تُعتبر المادة السوداء أو المظلمة موجودة وتعمل منذ اللحظات الأولى للكون المرئي، إن لم يكن أثناء الانفجار العظيم نفسه. بينما يُعتقد أيضًا أن الطاقة السوداء أو المظلمة موجودة منذ البداية ، إلا أنها بدأت تظهر آثارها لاحقًا في تاريخ الكون المرئي. في كلتا الحالتين، ستكون هذه الأسئلة هي التحديات الكبيرة التالية في علم الكونيات.
يقال إن هناك موجة من المادة السوداء أو المظلمة تجتاح النظام الشمسي:
تمثل المادة السوداء أو المظلمة، كما قلنا، حوالي 27٪ من كثافة الطاقة في الكون، وهي مادة افتراضية مدمجة في النموذج القياسي الكوني، مما يساعد على تفسير منحنيات دوران المجرة وتشكيل الهياكل الكونية الكبيرة. بصرف النظر عن هالات المجرات والخيوط بين العناقيد المجرية، يمكن للمادة السوداء أو المظلمة أيضًا أن تتحرك في موجات حقيقية من المادة السوداء أو المظلمة. ووفقًا لعلماء الفيزياء الفلكية، تخترق إحدى هذه الموجات النظام الشمسي بسرعة حوالي 500 كم / ثانية.
تم تقديم المادة السوداء أو المظلمة في عام 1933 من قبل عالم الفيزياء الفلكية السويسري فريتز زويكي Fritz Zwicky ، ثم تم دمجها في السبعينيات من قبل عالمة الفيزياء الفلكية الأمريكية فيرا روبن Vera Rubin ، ومنذ ذلك الحين تم دمج المادة السوداء أو المظلمة في النموذج القياسي لعلم الكونيات - نموذج Λ-CDM (للمادة السوداء أو المظلمة الباردة cold dark matter ou matière noire froide) - لشرح بعض الملاحظات ، مثل منحنى دوران المجرات أو التقلبات في الخلفية الكونية المنتشرة. كما يقدم شرحًا لتكوين الهياكل العظيمة للكون والحفاظ على سلامتها.
على الرغم من عدم اكتشافها أو رصدها على نحو مباشر بعد، فإن الأدلة على وجود المادة السوداء أو المظلمة متعددة الجوانب. تتفق القراءات الأخيرة من بعثتي تلسكوبي دبليو ماب WMAP وبلانك Planck مع وجود كتلة مفقودة masse manquante. وكذلك دراسات المجرات من خلال تأثيرات عدسات الجاذبية lentilles gravitationnelles التي تسببها؛ في هذه الحالة، الكتلة المرئية للمجرة وحدها لا تبرر إنتاج عدسة الجاذبية.
تيار نجمي ذو مسار غير عادي:
كيف إذن يعرف علماء الفيزياء الفلكية أن عاصفة مادة سوداء أو مظلمة تضرب النظام الشمسي؟ الجواب يكمن في حركة النجوم. بتحليل البيانات من مهمة تلسكوب Gaia التي صدرت العام الماضي، اكتشف الباحثون عدة تيارات نجمية حول مجرة درب التبانة. التيار النجمي هو مجموعة من النجوم تدور حول مجرة وينتج عن تدمير مجرة قزمة قديمة.
مجرة درب التبانة مزقت مجرة قزمة كروية (مجرة قزمة تأخذ نجومها توزيعًا مكانيًا كرويًا) والتي شكلت نجومها المتبقية - حوالي 30000 - تيارًا نجميًا يسمى S1. ومع ذلك، فإن الأخير خاص جدًا، لأن مساره يمر بالقرب من النظام الشمسي. على الرغم من عدم وجود خطر الاصطدام على الإطلاق، فإن مثل هذا المسار غير المعتاد يكشف مع ذلك أن المادة السوداء أو المظلمة تتحرك مع تيار S1، وفقًا للدراسة التي نُشرت في مجلة فيزيكال رفيو Physical Review D.
رسم بياني يوضح النجم الحالي S1 في مستوى المجرة. تمثل الكرة الرمادية بصلة المجرة. تمثل الأسهم الرمادية سرعات نجوم S1. يتم تمثيل الشمس وحركتها بنجم وسهم أرجواني.
حاول عالم الفيزياء النظرية سياران أوهار Ciaran O’Hare من جامعة سرقسطة Saragosse في إسبانيا فهم تأثير S1 على المادة السوداء أو المظلمة أثناء مرورها بالقرب من النظام الشمسي. قام هو وزملاؤه بفحص الأنماط المختلفة للكثافة وتوزيع المادة السوداء أو المظلمة المصاحبة للتيار النجمي، ثم توقعوا إشارات المادة السوداء أو المظلمة التي يمكن اكتشافها بواسطة الأجهزة الأرضية.
رصد جسيمات المادة السوداء أو المظلمة من الأرض: تأتي إحدى هذه التواقيع المحتملة أو الكامنة، من جسيمات افتراضية particules hypothétiques تسمى WIMP (الجسيمات الضخمة ضعيفة التفاعل Weakly Interacting Massive Particles). تتفاعل هذه الجسيمات المرشحة للمادة السوداء أو المظلمة بشكل ضعيف جدًا مع المادة العادية ولها كتلة مماثلة لتلك الموجودة في النواة الذرية.
إذا كانت جسيمات WIMPs موجودة، فيجب أن تكون قابلة للاكتشاف من خلال اصطدامها بالإلكترونات أو النوى الذرية، مما يتسبب في ارتداد الجسيمات المشحونة وإنتاج الضوء الذي يمكن التقاطه بواسطة الإكزينون السائل xénon liquide أو أجهزة الكشف البلورية الكريستالية cristaux. بناءً على حساباتهم، قرر الباحثون أنه من غير المحتمل أن تتمكن هذه الأدوات من اكتشاف WIMPs الافتراضية التي تشكل تيار S1.
من المرجح أن تكتشفها أجهزة كشف الأكسيون Les détecteurs d’axions - مثل تلك الموجودة في تجربة المادة السوداء أو الأكسيون في المادة السوداء أو المظلمة l’expérience Axion Dark Matter Experiment . تمامًا مثل WIMPs، فإن الأكسيونات هي أيضًا افتراضية. إذا كانت موجودة، فهي خفيفة بشكل لا يصدق، أخف بحوالي 500 مليون مرة من الإلكترون. الأكسيونات، التي أدخلها الفيزيائيان روبرتو بيتشي Roberto Peccei وهيلين كوين Helen Quinn عام 1977، هي حل لمشكلة انتهاك CP، وهي مرشحة للمادة السوداء أو المظلمة.
وفقًا لحسابات الفيزيائي النظري بيير سيكيفي Pierre Sikivie، الخبير في علم الكونيات في جامعة فلوريدا ومخترع منظار الأكسيون l’haloscope à axions، يمكن تحويل هذه الجسيمات الخفيفة إلى فوتونات في وجود مجال مغناطيسي قوي. سيحدث هذا التحويل الفوتوني المحوري خلال تأثير بريماكوف l’effet Primakoff، الذي يصف الإنتاج الرنان للميزونات المحايدة من خلال تفاعل الفوتونات عالية الطاقة مع النواة الذرية.
أوضح الباحثون أن "هالوسكوبات أكسيون لديها القدرة الأكبر على الحساسية لتدفق S1 إذا كان مكون المادة السوداء أو المظلمة باردًا بدرجة كافية". "بمجرد عزل كتلة المحاور، يمكن بسهولة استخلاص توزيع السرعة المتميز لـ S1 من طيف طاقة المحاور."
تستدعي هذه التجربة تساؤلات حول البيانات التي تدعم وجود المادة السوداء أوالمظلمة:
المادة السوداء أو المظلمة هي مكون افتراضي للكون المرئي، مدرج في النموذج الكوني القياسي أو المعياري، والذي يشرح منحنى دوران المجرات، وتشكيل الهياكل الكبيرة وتقلبات الكثافة التي لوحظت في طيف الخلفية الكونية المنتشر. على الرغم من عدم وجود دليل قاطع على وجودها، كشف تعاون DArk MAtter (DAMA) قبل بضع سنوات أنه حدد إشارة إيجابية لوجودها. ومع ذلك، يبدو أن تجربة COSINE-100 تشكك بجدية في هذه النتيجة.
تشير القرائن الفيزيائية الفلكية إلى أن الكون المرئي يحتوي على كمية كبيرة من المادة السوداء أو المظلمة، ولكن لم يتم رصد إشارة دقيقة لها على الرغم من الجهود المتضافرة للعديد من بعثات المراقبة. يعد الادعاء المثير للجدل لتعاون DArk MAtter (DAMA)، الذي أبلغ عن ملاحظات أو مشاهدات رصدية إيجابية للمادة السوداء أو المظلمة في مجموعة أجهزة كشف يوديد الصوديوم، استثناء لهذه القاعدة.
لقد ادعى تعاون DAMA في الواقع أنه أظهر وجود نموذج إيجابي مستقل في بياناته التي تم الحصول عليها على مدى 7 دورات سنوية، من 1995 إلى 2002. هذا النموذج متوافق مع مجموعة كاملة من السيناريوهات التي تتضمن المرشحين المحتملين لـ المادة السوداء أو المظلمة مثل النيوترونات والنيوترينوات المعقمة أو العقيمة. أتاح التحليل الدقيق للبروتوكول التجريبي والنتائج إمكانية استبعاد أي تحيز في القياس وأي مصدر لخطأ منهجي. بدأت تجربة COSINE-100 الجديدة، التي تستند إلى كاشف المادة السوداء أو المظلمة تحت الأرض في مختبر يانغ يانغ Yangyang تحت الأرض في كوريا الجنوبية، في استكشاف البيانات الصادرة عن DAMA. هذه أول تجربة حساسة بدرجة كافية لاختبار نتائج DAMA واستخدام نفس المادة المستهدفة من يوديد الصوديوم. يسجل COSINE-100 البيانات منذ عام 2016 ولديها الآن نتائج أولية تتحدى نتائج داما. تم نشر هذه النتائج في مجلة Nature. تقول رينا ماروياما Reina Maruyama، أستاذة الفيزياء في جامعة ييل، والمتحدثة باسم COSINE-100 والمؤلفة المشاركة للدراسة الجديدة: "لأول مرة منذ 20 عامًا، لدينا فرصة لحل لغز DAMA". تتعقب المرحلة الأولى من عمل COSINE-100 المادة السوداء أو المظلمة من خلال البحث عن إشارة زائدة على الخلفية المتوقعة للكاشف، مع الطاقة المناسبة والخصائص المناسبة. في هذه الدراسة الأولى، لم يجد الباحثون أي إشارة زائدة في بياناته، مما جعل إشارة التعديل السنوية لـ DAMA تتعارض مع نتائج التجارب الأخرى.
أشار علماء COSINE-100 إلى أن الأمر سيستغرق عدة سنوات من البيانات لتأكيد أو رفض نتائج DAMA تمامًا. تستخدم تجربة COSINE-100 ثماني بلورات يوديد الصوديوم ذات الخلفية المنخفضة مخدرة بالثاليوم مرتبة في مصفوفة 4 تقسيم 2 matrice 4-sur-2، مما ينتج عنه كتلة إجمالية مستهدفة تبلغ 106 كغم. تقترن كل بلورة بجهازين للكشف عن الضوء لقياس كمية الطاقة المودعة في البلورة.
يتم غمر مجموعات بلورات يوديد الصوديوم في 2200 لتر من السائل الباعث للضوء، مما يسمح بتحديد الخلفية المشعة التي تلاحظها البلورات وتقليلها لاحقًا. يوجد الكاشف في ترتيب متشابك من مكونات الحماية من النحاس والرصاص والبلاستيك لتقليل مساهمة الخلفية للإشعاع الخارجي، وكذلك ميونات الأشعة الكونية.
حددت النتائج الأولية جزءًا جيدًا من منطقة بحث المادة السوداء أو المظلمة المحتملة التي رسمتها إشارة DAMA. بعبارة أخرى، لا يوجد مجال كبير لهذا الادعاء أن يأتي من تفاعل المادة السوداء أو المظلمة، ما لم يتغير نموذج هذه المادة بشكل كبير "، كما يخلص هيون سو لي Hyun Su Lee ، المشارك الآخر -متحدث باسم COSINE-100 ، ومدير مشارك لمركز الفيزياء الجوفية في IBS.
المصدر: مجلة الطبيعة Nature و: Physical Review D
5- قد يفسر التضخم الثاني كمية المادة المظلمة الموجودة في الكون:
قد تكون لعملية التضخم الفوري الهائل (التوسع السريع والعنيف للكون في لحظاته الأولى)، وهي ظاهرة لم تستمر أكثر من بضعة أجزاء من الثانية لشرح مفارقات نظرية الانفجار العظيم، توأماً. في الواقع، طرحت دراسة نظرية فكرة تضخم ثانٍ، والذي قد يفسر سبب تخفيف المادة السوداء أو المظلمة اليوم في الكون. ومع ذلك، فإن التجارب المستقبلية التي يتم إجراؤها باستخدام مسرعات الجسيمات الكبيرة فقط ستكون قادرة على تأكيد أو نفي هذه الفرضية الجديدة.
هل تخطت النظرية القياسية لتطور الكون المرئي خطوة أو مرحلة؟ يبدو الأمر كذلك، على الأقل وفقًا لنتائج دراسة أجراها علماء الفيزياء في مختبر بروكهفن Brookhaven الوطني. تم قبول مقالة فريق البحث للنشر في مجلة Physical Review Letters والمؤلف الرئيسي للميزات هومان دافودياس Hooman Davoudias. يقدم المقال المعني نظرية لما يسمى بالتضخم الثانوي: عملية مشابهة للتضخم الأول، لكنها أقصر من تلك المقبولة عمومًا من قبل المجتمع العلمي لشرح تطور الكون.
التضخم هو التوسع السريع والعنيف للغاية الذي حدث في غضون أجزاء من الثانية بعد بداية الكون (10-32 ثانية). تم تصورها لأول مرة في أوائل الثمانينيات من قبل الفيزيائي السوفيتي أليكسي ستاروبنسكي Alexei Starobinsky، وفي الوقت نفسه الأمريكي آلان غوث، وهي تحل مفارقات نظرية الانفجار العظيم. ترتبط ارتباطًا وثيقًا بنظرية التضخم، ومع ذلك، هناك مشكلة رئيسية أخرى في علم الكونيات اكتسبت الكثير من الاهتمام وأسالت الكثير من الحبر مؤخرًا ألا وهي: المادة السوداء أو المظلمة. المادة السوداء أو المظلمة هي نوع من المادة لا يمكن اكتشافها باستخدام أدوات الرصد والمراقبة العادية، ولكنها "ضرورية" للنظريات الحالية. فبدونها، ستظل، ديناميكيات المجرات وكذلك الظواهر مثل تأثير عدسة الجاذبية (انحراف أشعة الضوء التي تنشأ من الكون العميق بواسطة أجسام ضخمة جدًا موجودة في المقدمة مقارنة بالملاحظة) ، ستظل غير مفسرة إلى حد كبير.
من بين المرشحين المحتملين الذين قد يشكلون المادة السوداء أو المظلمة، هناك جسيمات WIMPs (جزيئات ضخمة متفاعلة بشكل ضعيف Weakly interacting massive particles) أو "الجسيمات ذات التفاعل الضعيف" باللغة الفرنسية particules à interaction faible، والتي تصطدم مع بعضها البعض عن طريق إبادة بعضها البعض. للقيام بذلك، يجب أن تكون كثافة هذه الجسيمات عالية بما يكفي، وهو ما يفسر سبب إنشاء العلاقة بين التضخم والمادة السوداء أو المظلمة في المراحل الأولى من حياة الكون المرئي. عندما تتجاوز درجات الحرارة مليار درجة في مساحة صغيرة نسبيًا من الفضاء، يمكن أن تتصادم جسيمات المادة المظلمة مع بعضها البعض. ولكن مع استمرار الكون في التمدد والتبريد، اصطدمت جسيمات المادة السوداء أو المظلمة بتردد متناقص. لذلك، فإن معدل الإفناء، اعتمادًا على هذا التردد، لم يستطع مواكبة التوسع.
يوضح هومان دافودياس: "تذكر أن المادة السوداء أو المظلمة تتفاعل بشكل ضعيف جدًا: وبالتالي ، فإن معدل الإبادة المرتفع لا يمكن أن يستمر لفترة أطول في درجات الحرارة المنخفضة". "الإبادة الذاتية للمادة السوداء أو المظلمة أصبحت غير فعالة بسرعة كبيرة. لذا تجمدت كمية المادة السوداء أو المظلمة مرة واحدة وإلى الأبد ".
ما هي كمية المادة السوداء أو المظلمة التي يحتويها الكون؟
من الصعب إعطاء قيمة مطلقة، لكن التجارب في السنوات الأخيرة وضعت قيودًا صارمة بشكل متزايد على شدة تفاعل المادة السوداء أو المظلمة. استنتج أن بعض النظريات الحالية تبالغ في تقدير كمية هذا النوع من المواد.
لكن يجب أن تعلم أن ما جعل من الممكن في البداية إنشاء تقدير أولي لكمية المادة السوداء أو المظلمة في كوننا المرئي لم يكن مجرد نظريات. في الواقع، يعود الفضل جزئيًا إلى ملاحظات القمر الصناعي بلانك واستغلال بياناته في إنشاء النموذج الجديد لتوزيع كثافة الطاقة في الكون. وتبين من المشاهدات الرصدية التي سجلها التلسكوب الفضائي بلانك أن المادة السوداء أو المظلمة هي أحد المكونات الرئيسية للكون المرئي وذلك على نحو قاطع ومؤكد. وسيتم اختبار هذه النظرية قريبا بواسطة التجارب المخبرية.
توزيع كثافة الطاقة في الكون بعد استغلال البيانات الأولى من تلسكوب بلانك الفضائي.
السؤال الذي تم تناوله في الفقرة السابقة هو أحد الأسباب الرئيسية التي دفعت الباحثين في Brookhaven لتأسيس فرضية المرحلة المتوسطة خلال المراحل الأولى من تطور الكون، والتي، كما نتذكر، يمكن تلخيصها في التوسع أقصر وأكثر محدودية من "التضخم الكبير". كان من الممكن أن يحدث بعد ذلك مباشرة، في درجات حرارة عالية. كان هذا من شأنه أن يسمح لعدد كبير من جسيمات المادة السوداء أو المظلمة بالتصادم مع بعضها البعض وبالتالي التسبب في فنائها. قد يفسر "التضخم الثاني" لماذا تبدو المادة السوداء أو المظلمة الآن مخففة للغاية داخل الكون. أصبحت القطعة المفقودة من اللغز الآن تأكيدًا تجريبيًا، علاوة على ذلك، لن يكون من السهل الحصول عليها.
"إذا حدثت بالفعل، فمن المحتمل أن تكون هذه المرحلة الثانية من التضخم تتميز بالطاقات التي كانت جزءًا من مجال الدراسة الذي تم التوصل إليه من خلال التجارب التي يمكن إجراؤها بفضل مسرعات الجسيمات مثل RHIC (مصادم الأيونات الثقيل النسبي) في Brookhaven وبالطبع أيضًا بواسطة LHC (مصادم هادرون كبير) في CERN في جنيف.»، كما يختتم هومان دافودياس .
بالنظر إلى كل هذه العناصر، من نافلة القول إن التجارب التي تجريها هذه المسرعات فقط هي التي ستكون قادرة على إعطاء المؤشرات والمكملات اللازمة لمعرفة المزيد عن هذه النظرية الجديدة للتضخم الثاني وبالتالي تحقيق استنتاجات أكثر دقة. هل سيتم المصادقة عليها رسميًا يومًا ما؟
6- نظرية جديدة توحد المادة السوداء أو المظلمة والطاقة السوداء أو المعتمة أو المظلمة
في النموذج الكوني القياسي أو المعياري le modèle cosmologique standard ، نموذج lambda-CDM ، تساعد المادة السوداء أو المظلمة في تفسير منحنيات دوران المجرات بالإضافة إلى تكوين هياكل كونية كبيرة ، بينما يتم تطوير الطاقة السوداء أو المظلمة لشرح وتفسير تسارع المجرات وتباعدها أي التوسع الكوني. ومع ذلك، لا يزال هذان المكونان افتراضيّان حاليًا. يقترح أحد علماء الكونيات في أكسفورد نظرية جديدة توحد هذين العنصرين.
ربما يكون أحد علماء الفيزياء في جامعة أكسفورد قد حلَّ أحد أكبر الأسئلة في الفيزياء الحديثة، في دراسة جديدة توحد المادة السوداء أو المظلمة والطاقة السوداء أو المظلمة في ظاهرة واحدة: سائل له كتلة سلبية un fluide qui possède une masse négative. يمكن أن تؤكد هذه النظرية الجديدة المدهشة أيضًا التنبؤ الذي قدمه أينشتاين قبل 100 عام.
هذا النموذج الجديد، الذي نُشر في مجلة علم الفلك والفيزياء الفلكية، بقلم جيمي فارنز Jamie Farnes، عالم الكونيات في مركز أكسفورد للأبحاث الإلكترونية، يقدم تفسيرًا جديدًا لفرضيات المادة السوداء أو المظلمة والطاقة السوداء أو المظلمة. "نحن نعتقد الآن أنه يمكن توحيد المادة السوداء أو المظلمة والطاقة السوداء أو المظلمة في سائل يمتلك نوعًا من" الجاذبية السلبية "، ويطرد كل شيء من حولهما. على الرغم من أن هذه المادة غريبة علينا، إلا أنها تشير إلى أن كوننا متماثل symétrique، في كل من خصائصه الإيجابية والسلبية "، كما يشرح جيمي فارنز.
تم استبعاد وجود المادة السلبية سابقًا، حيث اعتقد العلماء أنها ستصبح أقل كثافة مع تمدد الكون، مما أدى إلى هزيمة الملاحظات التي تشير إلى أن الطاقة السوداء أو المظلمة تحتفظ بكثافتها بمرور الوقت. ومع ذلك، يطبق بحث فارنز "موتر الخلق tenseur de création «، والذي يسمح بتكوين كتل سلبية بشكل دائم.
لقد أوضح أنه عندما يتم إنتاج المزيد والمزيد من الكتل السلبية مرارًا وتكرارًا، فإن هذا السائل الكتلي السالب لا يخفف أثناء توسع الكون: في الواقع، يبدو أن السائل هو نفسه الطاقة السوداء أو المظلمة. توفر نظرية فارنز أيضًا أول تنبؤات صحيحة لسلوك هالات المادة السوداء أو المظلمة halos de matière noire. يشير منحنى دوران المجرات إلى ضرورة وجود كتلة غير مرئية بالإضافة إلى الكتلة المضيئة. يقدم البحث الجديد، الذي صدر في 5 كانون الأول (ديسمبر2019) ، محاكاة حاسوبية لخصائص الكتلة السلبية التي تتنبأ بتكوين هالات المادة السوداء أو المظلمة ، على غرار تلك المستخلصة من الملاحظات التي تم إجراؤها باستخدام التلسكوبات الراديوية الحديثة.
قدم ألبرت أينشتاين أول لمحة عن الكون المظلم l’univers sombre قبل 100 عام بالضبط، عندما اكتشف في معادلاته paramètre معلمة تسمى "الثابت الكوني"، والتي يربطها الباحثون اليوم بالطاقة السوداء أو المظلمة.
وقد أعتبر أينشتاين أن الثابت الكوني كان "أكبر خطأ ارتكبته"، على الرغم من أن الملاحظات الفيزيائية الفلكية الحديثة تثبت أنها ظاهرة حقيقية. في ملاحظات من عام 1918، وصف أينشتاين ثابته الكوني من خلال كتابته "أن تعديل النظرية النسبية ضروري، مثل أن" الفضاء الفارغ "يعمل ككتل جاذبة سالبة موزعة في جميع أنحاء الفضاء بين النجوم.». لذلك من الممكن أن يكون أينشتاين نفسه قد تنبأ بكون مليء بالكتلة السالبة.
حاولت المناهج السابقة للجمع بين الطاقة السوداء أو المظلمة والمادة السوداء أو المظلمة، تعديل نظرية النسبية العامة لأينشتاين، والتي أثبتت صعوبة بالغة. يأخذ هذا النهج الجديد فكرتين قديمتين معروفتين بتوافقهما مع نظرية أينشتاين - الكتل السلبية وخلق المادة - ويجمعهما، "كما يشير فارنز Farnes.
"تبدو النتيجة جميلة إلى حد ما: يمكن توحيد الطاقة السوداء أو المظلمة والمادة السوداء أو المظلمة في مادة واحدة، ويمكن تفسير كلا التأثيرين ببساطة على أنهما مادة كتلة موجبة تمتطي بحرًا من الكتل السلبية." ستخضع نظرية فارنز للاختبار في اختبارات باستخدام تلسكوب لاسلكي، مصفوفة الكيلومتر المربع (SKA)، وهو مشروع دولي لبناء أكبر تلسكوب في العالم تتعاون فيه جامعة أكسفورد.
"لا يزال هناك الكثير من المشكلات النظرية وعمليات المحاكاة الحاسوبية للتعامل معها، ونموذج lambda-CDM يقترب من 30 عامًا تقريبًا، لكن العلماء حريصون على معرفة ما إذا كانت هذه النسخة الموسعة الجديدة من النموذج يمكن أن تتطابق بدقة مع البيانات الأخرى في المستقبل. 'الملاحظة. إذا كان الأمر كذلك، فإنه يشير إلى أن 95٪ من الكون مايزال مجهولاً لديهم حل جمالي: لقد نسينا تضمين علامة ناقص بسيطة، "يستنتج فارنز.
تشير الأدلة التجريبية الجديدة إلى، وتقترح وجود جسيم طالما نظّر إليه، مرتبط بالمادة السوداء أو المظلمة تم اقتراحه كحل في عام 1977 لمشكلة تناظر CP في الديناميكا اللونية الكمومية، الأكسيونات les axions عبارة عن جسيمات افتراضية محايدة ذات كتلة منخفضة جدًا، وتعتبر اليوم مرشحة محتملة للمادة السوداء أو المظلمة. بينما تهدف العديد من التجارب إلى اكتشاف هذه الجسيمات، حيث اكتشف فريق من علماء الفيزياء مؤخرًا أدلة تظهر أن الأكسيونات يمكن أن توجد بالفعل. على الرغم من أن هذه النتائج لا تثبت بشكل مباشر وجود الأكسيونات، إلا أنها خطوة مهمة في البحث عن الجسيمات.
وجد الفيزيائيون أدلة على وجود الأكسيون، وهو جسيم مراوغ نادرًا ما يتفاعل مع المادة الطبيعية. تم توقع الأكسيون لأول مرة منذ أكثر من 40 عامًا، ولكن لم يتم رصده أبدًا حتى الآن. اقترح علماء الفيزياء أن المادة السوداء أو المظلمة يمكن أن تتكون من الأكسيونات. ولكن بدلاً من البحث عن الأكسيونات في الفضاء، اكتشفوا التواقيع الرياضياتية للأكسيون في مادة معينة هنا على الأرض. نُشرت النتائج في مجلة Nature.
إن الأكسيون المكتشف حديثًا ليس جسيمًا نموذجيًا تمامًا: إنه يعمل كموجة من الإلكترونات في مادة فائقة التبريد تسمى شبه معدنية أو نصف معدنية semi-métal. يمكن أن يساعد هذا الجسيم الغريب أيضًا في حل لغز مادي طويل الأمد يُعرف باسم مشكلة CP القوية. لسبب ما، يبدو أن قوانين الفيزياء تعمل بنفس الطريقة على الجسيمات وشركائها من المادة المضادة antimatière ، حتى عندما تنعكس إحداثياتها المكانية.
تُعرف هذه الظاهرة باسم تناظر الشحنة symétrie charge-parité، لكن النموذج القياسي أو المعياري لا يذكر شيئًا عن أصل هذا التناظر. يمكن تفسير التماثل غير المتوقع من خلال وجود مجال خاص (مجال أكسيوني champ axionique)؛ إن اكتشاف المحاور سيثبت وجود هذا المجال، وبالتالي حل هذا اللغز.
7 - البحث عن الأكسيونات les axions في شكل أشباه جسيمات quasi-particules في المادة المكثفة la matière condensée:
نظرًا لأن علماء الفيزياء يعتقدون أن جسيم الأكسيون بالكاد يتفاعل مع المادة العادية، فقد توقعوا أنه سيكون من الصعب اكتشافه باستخدام التلسكوبات الفضائية الحالية. لذلك تحول الباحثون إلى المادة المكثفة.
تم استخدام تجارب المادة المكثفة، مثل تلك التي أجريت هنا، للكشف عن جسيمات متوقعة بعيدة المنال في العديد من الحالات المعروفة، بما في ذلك حالة فيرميون ماجوراناfermion majorana.
لا يتم اكتشاف الجسيمات بالمعنى المعتاد، ولكنها توجد على شكل اهتزازات جماعية في المواد التي تتصرف وتستجيب تمامًا كما يفعل الجسيم. وبالتالي فهذه هي شبه جسيمات.
عمل فريق البحث باستخدام مادة Weyl شبه المعدنية (TaSe4) I ، وهي مادة خاصة تتصرف فيها الإلكترونات كما لو كانت بلا كتلة ولا تتفاعل ، وتنقسم إلى نوعين: أعسر وأيمن.
خاصية كونك أعسر أو أيمن تسمى chirality- chiralité ؛ تم حفظ chirality - chiralité في شبه معدن Weyl ، مما يعني أن هناك عددًا متساويًا من الإلكترونات اليمنى واليسرى. سمح تبريد شبه المعدن إلى 11 درجة مئوية تحت الصفر بالتفاعل والتكثف للإلكترونات لتشكيل بلورة خاصة بها.
خطوة مهمة نحو الكشف المباشر المحتمل عن الأكسيونات:
تسمى موجات الاهتزازات التي تنتشر عبر البلورات بالفونونات phonons. نظرًا لأن القوانين الغريبة لميكانيكا الكموم الكوانتوم تملي أن الجسيمات يمكن أن تتصرف أيضًا على شكل موجات، فإن بعض الفونونات لها نفس خصائص الجسيمات الكمومية الكلاسيكية، مثل الإلكترونات والفوتونات.
راقب غوث Gooth وزملاؤه الفونونات في البلورة الإلكترونية، والتي تستجيب للحقول الكهربائية والمغناطيسية تمامًا كما هو متوقع بالنسبة للأكسيونات.
علاوة على ذلك، لم يكن لأشباه الجسيمات هذه عدد متساوٍ من الجسيمات اليمنى واليسرى (توقع الفيزيائيون أيضًا أن المحاور ستكسر الحفاظ على عدم التناظر).
اقترح فرانك ويلتشيك Frank Wilczek (الحائز على جائزة نوبل للفيزياء)، الذي لم يشارك في الدراسة الحالية، أنه يمكن استخدام مادة مثل شبه معدن ويل في يوم من الأيام كنوع من "الهوائي" للكشف عن المحاور الأساسية، أو المحاور التي توجد بطريقتها الخاصة كجسيمات في الكون، وليس كاهتزازات جماعية.
بينما سيستمر البحث عن المحور كجسيم منفرد ومستقل، تساعد تجارب كهذه تجارب الكشف الأكثر تقليدية من خلال توفير حدود وتقديرات لخصائص الجسيم، مثل الكتلة. هذا يعطي المجربين الآخرين فكرة أفضل عن مكان البحث عن هذه الجسيمات. كما يوضح بشكل مقنع أن وجود المساواة بين الجسيمات ممكن.
أظهر سلوك الإلكترونات في شبه فلز ويل ديناميكيًا مطابقًا لتلك المتنبأ بها للأكسيونات.
وأخيراً، تختبر بيانات شاندرا "نظرية كل شيء". في عام 1977، وجد الفيزيائيان روبرتو بيتشي Roberto Peccei وهيلين كوين Helen Quinn حلاً لمشكلة انتهاك تناظر CP في سياق الديناميكا اللونية الكمومية. يتضمن هذا الحل وجود جسيم افتراضي من المفترض أن يكون مستقرًا ومحايدًا وذو كتلة منخفضة للغاية. اليوم، هذا الجسيم، الذي تنبأت به العديد من نماذج نظرية الأوتار الفائقة la théorie des supercordes، هو مرشح للمادة السوداء أو المظلمة. قام الباحثون في الآونة الأخيرة، بتحليل البيانات من مرصد شاندرا للمحاور الافتراضية. سمحت لهم النتائج بتحسين قيود الكتلة والطاقة على هذه الجسيمات.
بالنظر إلى مجموعات وحشودات المجرات، وهي أكبر الهياكل في الكون التي تحتفظ بها الجاذبية، تمكن الباحثون من البحث عن جسيم معين تنبأت به العديد من نماذج نظرية الأوتار الفائقة. على الرغم من أن عدم اكتشاف هذا الجسيم لا يعني عدم صلاحية أو بطلان نظرية الأوتار الفائقة، إلا أنه مع ذلك يسمح بقيود إضافية على وجود هذه الجسيمات. وقد نُشرت الدراسة في مجلة الفيزياء الفلكية.
"حتى وقت قريب، لم أكن أعرف إلى أي مدى يمكن لعلماء الفلك بالأشعة السينية المساهمة في نظرية الأوتار، ولكن يمكننا لعب دور رئيسي. كما يقول كريستوفر رينولدز Christopher Reynolds من جامعة كامبريدج في المملكة المتحدة: "إذا تم اكتشاف هذه الجسيمات أخيرًا ، فسوف تغير الفيزياء إلى الأبد".
تحويل الأكسيون إلى الفوتون وبالعكس في وجود المجالات المغناطيسية:
يسمى الجسيم الذي كان يبحث عنه رينولدز وزملاؤه "أكسيون". يجب أن تحتوي هذه الجسيمات غير المكتشفة على كتل منخفضة للغاية. لا يعرف الفيزيائيون المدى الدقيق للكتلة، لكن العديد من النظريات تظهر كتلًا محورية تتراوح من حوالي واحد في المليون من كتلة الإلكترون إلى صفر كتلة. يعتقد بعض علماء الفيزياء أن الأكسيونات يمكن أن تفسر لغز المادة السوداء أو المظلمة.
من الخصائص غير العادية لهذه الجسيمات ذات الكتلة المنخفضة جدًا أنها يمكن أن تتحول أحيانًا إلى فوتونات أثناء مرورها عبر الحقول المغناطيسية. يمكن أن يكون العكس أيضًا صحيحًا: يمكن أيضًا تحويل الفوتونات إلى أكسيونات في ظل ظروف معينة. يعتمد عدد مرات حدوث هذا التغيير على مدى سهولة إجراء هذا التحويل - بعبارة أخرى، "قابلية التحويل".
ابحث عن جسيمات الأكسيون أو الأكسيونات في الأشعة السينية:
اقترح الفيزيائيون وجود فئة أكبر من الجسيمات ذات الكتلة المنخفضة للغاية بخصائص مشابهة للأكسيونات. سيكون للأكسيونات قيمة تحويل فريدة عند كل كتلة، لكن الجسيمات الشبيهة بالأكسونات سيكون لها نطاق قابلية للتحويل عند نفس الكتلة.
"أثناء البحث عن جسيمات صغيرة مثل الأكسيونات في الهياكل العملاقة مثل عناقيد المجرات قد يبدو ذلك أمراً غريبًا، فهذه في الواقع أماكن جيدة للعثور عليها. تحتوي مجموعات المجرات على مجالات مغناطيسية على مسافات مثيرة للإعجاب، وغالبًا ما تحتوي أيضًا على مصادر ضوئية للأشعة السينية. وتزيد هذه الخصائص مجتمعة من فرص اكتشاف تحويل الجسيمات الشبيهة بالأكسيون "، كما يقول ديفيد مارشDavid Marsh من جامعة ستوكهولم، السويد.
للبحث عن علامات التحويل الأكسيوني، أمضى فريق علماء الفلك خمسة أيام في فحص بيانات الأشعة السينية لشاندرا من المواد التي تسقط باتجاه الثقب الأسود الهائل في مركز مجموعة بيرسيوس l’amas de Persée. درسوا طيف شاندرا (أو كمية انبعاث الأشعة السينية الملحوظة عند الطاقات المختلفة) لهذا المصدر.
عدم وجود آثار للأكسيونات في نطاقات الكتلة المدروسة:
أنتجت الملاحظة الطويلة ومصدر ضوء الأشعة السينية طيفًا ذا حساسية كافية لإظهار التشوهات التي توقعها الفيزيائيون في حالة وجود جزيئات تشبه الأكسيون. سمح الفشل في اكتشاف مثل هذه التشوهات للباحثين باستبعاد وجود معظم أنواع الجسيمات الشبيهة بالأكسيون في النطاق الكتلي الذي كانت ملاحظاتهم حساسة له، أقل من واحد من المليون من المليار من الكتلة الإلكترون. بحثنا لا يستبعد وجود هذه الجسيمات، لكنه لا يسير في اتجاهها. تندرج هذه القيود ضمن نطاق الخصائص التي اقترحتها نظرية الأوتار الفائقة، ويمكن أن تساعد منظري الأوتار في سبر نظرياتهم، "كما تقول هيلين راسل Helen Russell من جامعة نوتنغهام في المملكة المتحدة.
القيود على كتلة الأكسيونات (الدراسة الحالية والدراسات السابقة). تمثل المساحة الزرقاء الفاتحة القيم المستبعدة، وتمثل المساحة البيضاء القيم الممكنة. تشير النقطة الحمراء إلى قيمة الكتلة الأكثر احتمالا.
صقل القيود المفروضة على الكتلة وقابلية تحويل الأكسيونات:
كانت النتيجة الأخيرة أكثر حساسية بثلاث إلى أربع مرات من أفضل بحث سابق عن الجسيمات الشبيهة بالأكسيون، والذي جاء من ملاحظات تشاندرا للثقب الأسود فائق الكتلة في M87. هذه الدراسة التي أجريت في Persée هي أيضًا أقوى بحوالي مائة مرة من القياسات الحالية التي يمكن إجراؤها في المختبرات هنا على الأرض، بالنسبة لمجموعة الكتل التي اعتبروها.
أحد التفسيرات المحتملة لهذا العمل هو أن الجسيمات الشبيهة بالأكسون غير موجودة. تفسير آخر هو أن الجسيمات لها قيم لها قابلية للتحويل أقل حتى من حد الكشف لهذه الملاحظة، وأقل مما توقعه بعض علماء فيزياء الجسيمات. يمكن أن يكون لديهم أيضًا كتل أعلى من تلك التي تم فحصها ببيانات شاندرا. المصادر: مجلة الفيزياء الفلكية
خاتمة:
تم اكتشاف مجرة شبيهة بمجرتنا درب التبانة أو الطريق اللبني في الكون البدائي إسمها: SPT0418-47. تبعد حوالي 12.4 مليار سنة ضوئية، وتظهر لنا اليوم عندما كان عمر الكون 1.4 مليار سنة فقط. هذه المجرة مثيرة للاهتمام للغاية للعلماء، لأنها تبدو بعيدة جدًا عن "التطور" لمثل هذه المجرة الفتية. بالإضافة إلى ذلك، لديها العديد من أوجه التشابه مع مجرتنا درب التبانة ...
مثل أي مجرة حلزونية، تأخذ شكل قرص مسطح دوار مع بصيلة مجرية bulbe galactique في مركزها - وهي منطقة كثيفة بشكل خاص غنية بالنجوم. من ناحية أخرى، ليس لديها أذرع منحنية. يقدر الخبراء أن كتلتها يمكن مقارنتها بكتلة مجرتنا.
مجرة شابة جيدة الترتيب بشكل خاص:
تم اكتشاف أقدم المجرات ذات القرص دوار من قبل، ولكن هذا هو الأول من نوعه الذي يحتوي على بصلة مجرية. ونتيجة لذلك، فهي أبعد نقطة شبيهة لمجرتنا درب التبانة في الكون المرئي. تضيف هذه التفاصيل إلى العديد من العلامات التي لاحظها العلماء، مما يدل على أن المجرات تولد وتتطور في النهاية بشكل مختلف تمامًا عما توقعوه وليست على نفس النسق. وقالت عالمة الفيزياء الفلكية فرانشيسكا ريزو Francesca Rizzo ، من معهد ماكس بلانك ، التي قادت الدراسة: "كانت الهياكل التي نلاحظها في المجرات الحلزونية القريبة وفي مجرة درب التبانة موجودة بالفعل منذ 12 مليار سنة". وهي التي قادت هذه الدراسة حول الموضوع ونشرتها.
من حسن الحظ أن هذه المجرة قد تم اكتشافها ورصدها، فهي هادئة نسبيًا ومنخفضة الإضاءة وبالتالي ليس من السهل مراقبتها. لكن الصدفة أحيانًا تفعل الأشياء بشكل جيد: مجرة ثانية، تقع بيننا وبين SPT0418-47 ، لعبت دور عدسة الجاذبية. في الواقع، فإن قوة الجاذبية التي تمارسها هذه المجرة الأمامية تشوه وتثني الضوء القادم من المجرة البعيدة. تشكل حركة الضوء على هذا المسار المنحني نسخة مكبرة من SPT0418-47.
وأخيراً، كانت مصفوفة أتاكاما الكبيرة المليمترية / المليمترية الصغيرة (ALMA) التابعة لـمرصد ESO، الواقع في تشيلي، هي التي التقطت إشعاعها.
في الأيام الأولى للكون، كان كل شيء أكثر فوضوية. كانت المجرات حارة وغير مستقرة، وكانت نجومها في مدارات فوضوية نسبيًا - ربما لأنها اصطدمت مع بعضها البعض وفقًا لعلماء الفيزياء الفلكية. يوضح مؤلفو دراسة Nature: "من المتوقع أن تؤدي التأثيرات القوية [للظروف القاسية للكون المبكر] المرتبطة بدمج المجرات وانفجارات المستعر الأعظم إلى مجرات شابة شديدة الحرارة وفوضوية وغير مستقرة للغاية".
في حين توقع علماء الفيزياء الفلكية أن يلاحظوا شيئًا فوضويًا إلى حد ما، وخالٍ من البنية المميزة، فإن مجرة SPT0418-47 عبارة عن قرص دوار بارد ديناميكيًا غني بالنجوم. تعكس ALMA صورة حلقة كاملة من الضوء تقريبًا مقابل سماء مظلمة. حتى من خلال إعادة بناء الشكل الحقيقي للمجرة وحركة غازها، فإنها تظل منظمة بشكل جيد، كما يتضح من هذه الصورة (أعاد فريق الباحثين تشكيلها، من خلال تطبيق عنصر جديد تقنية النمذجة الحاسوبية): نماذج التطور المجري للمراجعة ...
"ما وجدناه محير للغاية؛ على الرغم من أنها تشكل نجومًا بمعدل مرتفع وهي مركز عمليات عالية النشاط، فإن مجرة SPT0418-47 هي أفضل قرص مجري مرتب لوحظ حتى الآن في الكون المبكر "، تتساءل سيمونا فيجيتي Simona Vegetti ، من معهد ماكس بلانك، المؤلفة المشاركة في الدراسة. اكتشاف غير متوقع يدعو إلى التساؤل عن النظريات التي تم تأسيسها حتى الآن حول تطور المجرات.
على الرغم من أنها يحتوي بالفعل على بعض الخصائص، يعتقد الخبراء أنه من غير المرجح أن تستمر مجرة SPT0418-47 في التطور إلى مجرة حلزونية. في الواقع، من المؤكد أنها ستتبنى شكل مجرة إهليلجية بدلاً من ذلك. هذا النوع من المجرات شائع جدًا في الكون. فهي أنعم وأكثر تقريبًا من المجرات الحلزونية.
حقيقة أن هذه المجرة قد تشكلت بالفعل بشكل جيد، منذ فترة طويلة (عندما كان الكون بالكاد 10٪ من عمره الحالي!)، دليل على أن العمليات التي أدت إلى تكوين المجرات في بدايته، لم يستغرق الكون الوقت الذي اقترحته النماذج النظرية حتى الآن. ربما لم يكن الكون بهذه الفوضى عند ولادته، ففي السنوات الأخيرة اكتشف علماء الفيزياء الفلكية مجرات أشباه وأضخم وفائقة الكتلة في بدايات الكون أكثر مما كانوا سيحصلون عليه في أي وقت مضى. يعتقد أنه بات الآن ممكناً رصدها. الآن لديهم دليل على وجود عدد من المجرات جيدة التكوين أيضًا. كل هذا يشير إلى أنه كان هناك في النهاية الكثير مما كان يحدث في الأيام الأولى للكون أكثر مما كان يدركه أي شخص. يتفق الخبراء على أن نماذجهم الخاصة بتطور المجرات قد تحتاج إلى مراجعة ...
لحسن الحظ، فإن الدراسات المستقبلية التي ستستخدم تلسكوبات أكثر قوة - ولا سيما التلسكوب الكبير للغاية التابع لـ ESO - ستجعل من الممكن بلا شك اكتشاف أدلة جديدة ومعرفة المزيد حول بدايات الفوضى في الكون البدئي إلى حد ما.
المصادر: ESO and Nature، F. Rizzo et al.
يسهل فهم - T-dualité ،T-duality في سياق المساحات ذات البعد الدائري للحجم المحدود ، ولكنها تنطبق أيضًا على الأبعاد الثلاثة اللانهائية للفضاء العادي. ليس حجم المساحة المأخوذة ككل هو المهم، ولكن عامل الحجم الخاص بها، والعلاقة بين تباعد الأجسام التي احتوتها في تاريخ معين وبعدها الحالي. وفقًا لـ T-duality، فإن الكون الذي يكون فيه عامل المقياس صغيرًا جدًا يعادل كونًا يكون فيه عامل المقياس كبيرًا. مثل هذا التناظر غير موجود في النسبية العامة. إنه يأتي من الإطار الموحد لنظرية الأوتار.
