دانشمندان روشی نوین برای آشکارسازی تک‌گراویتون‌ها گسترش دادند_سیاه پوش

دانشمندان دانشگاه استکهلم در پژوهشی پیشگامانه، روشی تازه برای آشکارسازی تک‌گراویتون‌ها اراعه کرده‌اند. این دستاورد در حالی صورت می‌گیرد که تا بحال، مشاهده‌ی مستقیم این ذرات فرارپای، چالشی بزرگ پنداشته می‌شد.

به نقل از دپارتمان اخبار علمی رسانه فناوری تکنا، گراویتون‌ها به گفتن ذرات بنیادی حامل نیروی گرانش نقل شده‌اند. دانشمندان سال‌ها است در تلاشند تا شکاف بین نظریه‌های گرانش و مکانیک کوانتومی را پر کنند. اکنون، گروهی به رهبری ایگور پکوفسکی، استاد فیزیک دانشگاه استیونز، موفق شده‌اند روشی برای ساخت ردیابی طراحی کنند که قادر به شناسایی تک‌گراویتون‌ها باشد.

این روش بر پایه پیشرفت‌های تازه در حوزه حسگرهای کوانتومی و مطالعه‌ی اشیاء کوانتومی در مقیاس بزرگ بنا شده است. این اشیاء که با چشم غیرمسلح قابل مشاهده‌اند، اما حرکت کوانتومی از خود نشان خواهند داد، به علت برهم‌کنش قوی با گرانش، گزینه‌های مناسبی برای آشکارسازی گراویتون‌ها محسوب خواهد شد.

دانشمندان نظر خواهند داد با منفعت گیری از فناوری‌های حاضر همانند تشدیدگرهای آکوستیک و میله‌های وبِر، ردیابی بسازند که با خنک‌کردن یک شیء کوانتومی به پایین‌ترین سطح انرژی و سپس قرار دادن آن در معرض امواج گرانشی کار می‌کند. سرینیوات مانیکاندان، پژوهشگر پسادکترا، توضیح می‌دهد: «با خنک‌کردن ماده و نظارت بر تغییرات انرژی آن در یک مرحله‌ی واحد، می‌توانیم به پشتیبانی حسگرهای کوانتومی، جذب تک‌گراویتون‌ها را تشخیص دهیم.»

دانشمندان اتفاق تشکیل شده در این فرایند را «تاثییر گراویتو-فونونی» نامیده‌اند. شبیه تاثییر فوتوالکتریک که در آن نور با ماده در بسته‌های گسسته‌ای به نام فوتون برهم‌کنش می‌کند، در این اتفاق نیز گراویتون‌ها با تشکیل تغییرات گسسته در انرژی شیء، خود را آشکار می‌سازند. ژرمن توبار، دانشجوی دکتری، می‌گوید: «ما با الهام از تاثییر فوتوالکتریک، از تشدیدگرهای آکوستیک و امواج گرانشی عبوری از زمین منفعت گیری می‌کنیم و به این ترتیب، تاثییر گراویتو-فونونی را تشکیل می‌کنیم.»

برای افزایش گمان پیروزی، دانشمندان نظر منفعت گیری از داده‌های رصدخانه‌ی امواج گرانشی لایگو را خواهند داد. اگرچه لایگو در آشکارسازی امواج گرانشی زیاد موفق بوده است، اما قادر به شناسایی تک‌گراویتون‌ها نیست.

آشکارسازی تک‌گراویتون نیازمند امواج گرانشی با انرژی زیاد بالایی است، چون برهم‌کنش بین یک تک‌گراویتون و ماده زیاد ضعیف است. این چنین، تشکیل امواج گرانشی در آزمایشگاه مقدور نیست و این امواج تنها در رویدادهای کیهانی عظیم همانند برخورد سیاه‌چاله‌ها تشکیل خواهد شد.

با این حال، محققان اعتقاد دارند با قیاس‌ی دقیق داده‌های لایگو با اندازه‌گیری‌های ردیاب پیشنهادی، می‌توانند نشانه‌های برهم‌کنش تک‌گراویتون‌ها را شناسایی کنند. توماس بیتل، دانشجوی دکتری، می‌گوید: «با منفعت گیری از رصدخانه‌های حاضر امواج گرانشی، می‌توانیم چشم به راه بمانیم تا لایگو یک موج گرانشی را تشخیص دهد و سپس تغییرات تشکیل شده در ردیاب ما را بازدید کنیم. با وجود چالش‌های فنی، تیم تحقیقاتی با خوش‌بینی به آینده می‌نگرد و در حال طراحی آزمایشی است که از داده‌های امواج گرانشی زمین منفعت گیری کند.

تحقیقات در عرصه‌ی آشکارسازی گراویتون‌ها بیشتر از یک قرن است که ادامه دارد. نظریه‌ی نسبیت عام انشتین، فهمیدن ما را از گرانش منقلب کرد، اما تا این مدت هم گرانش تنها نیروی بنیادی است که به طور کامل توسط نظریه‌ی کوانتومی توضیح داده نشده است. آشکارسازی موفق تک‌گراویتون، گامی بزرگ به سوی تدوین یک نظریه‌ی واحد برای همه چیز خواهد می بود. برای مشاهده تازه ترین خبرها به صفحه اخبار علمی رسانه تکنا مراجعه کنید.