وتقترح النظرية الجديدة، التي تهدف إلى اكتشاف مصادر الطاقة المظلمة، وجود جسيم جديد
كان اثنان من أكبر الإنجازات في الفيزياء في العقد الماضي هما اكتشاف أن مجموعة من الجسيمات بعيدة المنال، تسمى النيوترينوات، لها كتلة صغيرة، وملاحظة أن معدل توسع الكون يتسارع.
والآن يزعم ثلاثة فيزيائيين من جامعة واشنطن أن الاكتشافين مرتبطان بواحدة من أغرب خصائص الكون، وهي الطاقة المظلمة. يقولون أن الاتصال قد يكون بسبب جسيم دون ذري غير معروف، والذي يسمونه "المتسارع" (المتسارع من كلمة التسارع).
كانت تأثيرات الطاقة المظلمة ضئيلة في الكون البدائي، لكن الطاقة المظلمة تشكل الآن حوالي 70% من محتوى الكون. قد يساعد فهم هذه الظاهرة في تفسير احتمالية توسع الكون يومًا ما في المستقبل البعيد إلى حد أن السماء ليلاً ستكون خالية من النجوم والمجرات. بالإضافة إلى ذلك، فإن فهم الطاقة المظلمة سيساهم في قدرة العلماء على تحديد ما إذا كان توسع الكون سيستمر إلى الأبد.
ووفقا للنظرية الجديدة، تتأثر النيوترينوات بقوة جديدة تنشأ نتيجة للتفاعل مع المسرعات. قالت آن نيلسون (نيلسون)، أستاذة الفيزياء في جامعة واشنطن، إن الطاقة المظلمة هي نتيجة لمحاولة الكون فصل النيوترينوات، مما يخلق تمددًا يشبه تمدد الشريط المطاطي. وقالت إن هذا التوتر يغذي توسع الكون.
يتم إنشاء تريليونات من النيوترينوات في الأفران النووية للنجوم مثل شمسنا. إنهم يتحركون في الكون، وفي كل ثانية يمر المليارات منهم عبر أي مادة، بما في ذلك البشر. وبصرف النظر عن كتلتها الصغيرة، فهي لا تحتوي على شحنة كهربائية، وبالتالي لا يوجد أي تفاعل تقريبًا بينها وبين المادة التي تمر عبرها.
ومع ذلك، فإن التفاعل بين المسرعات وبقية المادة أضعف، كما قال نيلسون، ولهذا السبب لم يتم الكشف عن هذه الجسيمات بواسطة أجهزة الكشف المتطورة. ومع ذلك، وفقًا للنظرية الجديدة، تخلق المسرعات قوة يمكن أن تؤثر على جزيئات النيوترينو. وتعتقد أنه يمكن اكتشاف هذه القوة في مجموعة متنوعة من تجارب النيوترينو، والتي تجري منذ فترة طويلة حول العالم.
"هناك العديد من النماذج للطاقة المظلمة، ولكن في معظمها تقتصر طرق اختبار صحتها على مجال علم الكونيات، وخاصة قياس معدل توسع الكون. وقال نيلسون: "نظرًا لأن مثل هذه القياسات تتضمن رؤية أجسام بعيدة جدًا، فمن الصعب إجراء مثل هذه القياسات بدقة عالية".
"هذا النموذج هو الوحيد الذي يمنحنا طريقة مفيدة لإجراء تجارب على الأرض للعثور على القوة التي تجعل الطاقة المظلمة موجودة. يمكننا أن نفعل ذلك بمساعدة تجارب النيوترينو الحالية.
النظرية الجديدة معروضة في ورقة بحثية كتبها نيلسون، وديفيد كابلان، وهو أيضًا أستاذ الفيزياء في جامعة واشنطن، ونيل وينر، باحث مشارك في الفيزياء في جامعة واشنطن. تم تفصيل عملهم، الذي حصل على منحة من وزارة الطاقة الأمريكية (DOE)، في مقال سيتم نشره في عدد من مجلة Physical Review Letters، وهي مجلة تابعة للجمعية الفيزيائية الأمريكية.
ويقول الباحثون إن كتلة النيوترينو يمكن أن تتغير فعليًا اعتمادًا على البيئة التي يمر عبرها، على غرار كيفية تغير الضوء أثناء مروره عبر الهواء أو الماء أو المنشور. وهذا يعني أن النتائج التي توصلت إليها كاشفات النيوترينو تعتمد على موقعها والمواد المحيطة بها.
وقال نيلسون إنه إذا كانت النيوترينوات أحد مكونات الطاقة المظلمة، فإن احتمال وجود قوة تعمل على التوفيق بين الانحرافات بين التجارب المختلفة. وقالت إن وجود هذه القوة، التي تتكون من النيوترينوات والمسرعات، سيستمر في تغذية توسع الكون.
يبحث الفيزيائيون باستمرار عن أدلة يمكن أن تكشف لنا ما إذا كان الكون سيستمر في التوسع بلا حدود أم أنه سيتوقف عند نقطة ما وينهار على نفسه في "الانسحاق الكبير". وقال نيلسون إنه على الرغم من أن النظرية الجديدة لا تتنبأ بحدوث "انهيار كبير"، إلا أنها تتوقع أن يتباطأ الانتشار في مرحلة ما.
وقالت: "في نظريتنا، ستصبح النيوترينوات في نهاية المطاف منفصلة وضخمة لدرجة أن الطاقة المظلمة لن تؤثر عليها بعد الآن، وسيضطر التوسع المتسارع للكون إلى التوقف". "قد يستمر الكون في التوسع، ولكن بمعدل متناقص."
ترجم:
دكلا أورن
