تغطية شاملة

"الفائزون بجائزة نوبل في الفيزياء أنفسهم فوجئوا بقوة الإشارة الصادرة عن أول حدث لموجة الجاذبية"

هذا ما يقوله البروفيسور إيهود نيكار، الذي كان باحث ما بعد الدكتوراه في قسم الفيزياء الفلكية النظرية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، والذي يعد ثورن أحد قادته، في مقابلة مع موقع العالم. "ليس هناك ما هو أكثر أهمية من القدرة على دراسة قوانين الطبيعة الأساسية التي لم تكن في متناولنا حتى الآن"

منشأة LIGO في هانفورد، واشنطن. الصورة: كالتك
منشأة LIGO في هانفورد، واشنطن. الصورة: كالتك

"لقد فوجئ الفائزون بجائزة نوبل في الفيزياء أنفسهم بقوة إشارة حدث موجة الجاذبية الأولى، لكنهم لن ييأسوا إذا لم يكتشفوا أي شيء في الجولة الحالية من الملاحظات. ستبدأ المخاوف إذا لم يتم اكتشاف أي شيء حتى عندما تكون أجهزة الكشف في ذروة حساسيتها. هذا ما يقوله البروفيسور إيهود ناكر من قسم الفيزياء والفلك بجامعة تل أبيب في مقابلة مع موقع هيدان.

ويدرس البروفيسور ناكر الإشارات التي قد نستقبلها في الضوء المرئي من اندماج النجوم النيوترونية، أو من طرف يكون فيه أحد الأطراف المعنية ثقبًا أسود والآخر نجمًا نيوترونيًا. منذ حوالي عقد من الزمن، أمضى البروفيسور نيكر أربع سنوات (2005-2008) في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (كالتيك) أثناء دراساته ما بعد الدكتوراه، وعمل كمنظر في قسم الفيزياء الفلكية النظرية، وكان أحد رؤسائه البروفيسور ثورن.

لقد كان مفهوم موجات الجاذبية موجودًا منذ 100 عام. أدرك الفيزيائيون أن هذا كان نتيجة حتمية لنظرية النسبية العامة لأينشتاين. لكن موجات الجاذبية ضعيفة للغاية لدرجة أن أينشتاين نفسه اعتقد أنه سيكون من المستحيل اكتشاف تأثيرها. وهذا ليس ما اعتقده راينر فايس من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، الحائز على نصف الجائزة، والذي كتب ورقة بحثية نظرية في أواخر السبعينيات وصف فيها كيف ينبغي بناء كاشف للكشف عن موجات الجاذبية. منذ ذلك الحين، ولمدة أربعين عامًا تقريبًا، قام الفائزون الثلاثة، جنبًا إلى جنب مع رون دريفر (DREVER) الذي وافته المنية هذا العام، بتضمين وتحسين كاشفات LIGO، وقاموا أحيانًا بتشغيلها في اختبارات تجريبية تم اكتشاف الاكتشاف فيها.

من السهل جدًا اكتشاف الإشعاع الكهرومغناطيسي. إنه قوي جدًا وكل جهاز من حولنا ينتجه وينبعث منه طوال الوقت. وفي المقابل، موجات الجاذبية ضعيفة للغاية. على الرغم من أننا نشعر بالجاذبية أثناء دوران الأرض حول الشمس، إلا أنه لقياس موجات الجاذبية نحتاج إلى أخذ الشمس وتسريعها إلى سرعة قريبة من سرعة الضوء. الكون ليس مليئًا بالشموس التي تتسارع إلى سرعة الضوء، لكن هناك أجسامًا مضغوطة بدرجة كافية مثل الثقوب السوداء أو النجوم النيوترونية - نجوم مثل كتلة الشمس تتركز في نصف قطر 10 كيلومترات وفي حيث أن الكثافة أقل قليلاً من الثقوب السوداء. في الطبيعة، تأتي العديد من النجوم في أزواج، وقد يحدث هذا أيضًا في حالة النجوم المدمجة. ومثل هذه النجوم تبعث باستمرار موجات جاذبية تؤدي إلى تقلص مداراتها واقترابها من بعضها البعض، حتى تندمج في النهاية.

"في اللحظة التي سبقت الاندماج اقتربوا من سرعة الضوء. لذلك يرسلون موجات جاذبية قوية مقارنة بما أرسلوه من قبل، لكنها لا تزال ضعيفة جدًا، ولكن كما فعل الحائزون على جائزة نوبل، إذا قمت ببناء الأجهزة بالطريقة الصحيحة، فيمكن استقبالها.

"الفائزون الثلاثة والعديد من الأشخاص الآخرين الذين لم يتم الاعتراف بهم كانوا أصحاب رؤى وقد قاموا ببناء الكاشف بطريقة منهجية لمدة 40 عامًا، وخلال تلك الفترة أضافوا المزيد وبنوا المزيد وقاموا بالملاحظات بين الحين والآخر. لقد عرفوا أن أجهزة الكشف يجب أن تصل إلى مستوى جنوني من الحساسية وكان من المستحيل القيام بذلك كله مرة واحدة، وقاموا ببناء وتحسين الحساسية وكان من الواضح دائمًا أن فرصة رؤيتهم لأي شيء كانت ضئيلة، لأنه يمكننا تقدير مدى هناك العديد من الأحداث التي تحدث في الكون وعلى أي مسافة منا وما هي فرصة رصدها لمدة عام."

قدم فايس، وهو عالم تجريبي من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، مساهمة حاسمة في تصميم وتمويل وإنشاء التجربة ولهذا حصل على نصف الجائزة. كيب ثورن هو عالم فيزياء فلكية نظرية من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، وقد تنبأت حساباته النظرية وحسابات المجموعة التي قادها بما سيبدو عليه اندماج الثقوب السوداء. كان باري باريش هو المدير الثاني لـ LIGO، في التسعينيات في وقت لم يكن من الواضح فيه أن LIGO سيستمر في الوجود، لأن جميع الخطط كانت آنذاك على الورق فقط. لقد نجح في نقل المشروع من حالة المستقبل المجهول إلى حالة كان فيها في عام 2002 كاشف أولي يقوم بإجراء القياسات. وبالإضافة إلى الفائزين الثلاثة، ساهم رون ديربر، الذي وافته المنية هذا العام، مساهمة أساسية في نجاح التجربة. قدم ديربر، الذي كان فيزيائيًا تجريبيًا في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، تحسينًا لأجهزة الكشف التي بدونها لم يكن من الممكن أن يحدث هذا الاكتشاف.

"عندما كنت في Clatech في الفترة 2005-2008، كانت هذه هي المرة الأولى التي تقوم فيها المجموعة بتنشيط النسخة الكاملة الأولى من الكاشف. لقد قاموا بالملاحظات لمدة عام وكما هو متوقع لم يروا أي شيء، لكنهم أظهروا أنهم يستطيعون الوصول إلى الحساسية المطلوبة. وفي نفس الوقت الذي بذلت فيه الجهود التجريبية المبهرة، قاموا بجمع مجموعة تضم أكثر من ألف شخص عملوا في هذا الموضوع، بما في ذلك الباحثون المشاركون في الجهد النظري الكبير: لحساب كيف ينبغي أن يبدو اندماج الثقوب السوداء في بيانات الرصد. والسبب هو أن الإشارة ضعيفة للغاية بحيث يتعين عليك البحث في الضوضاء للعثور عليها، ولكن من الأسهل اكتشاف الأشياء عندما تعرف ما تبحث عنه. وفي هذا المجال، كان كيب ثورن مساهمة كبيرة. وهو عالم فيزياء نظرية وأنشأ مجموعات بحثية قوية بشكل رئيسي في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا وكورنيل لفهم كيف ستبدو موجات الجاذبية في بيانات الرصد. في النهاية كانت الإشارة أقوى بكثير ولم يضطروا إلى البحث في البيانات للعثور عليها. لقد كان اصطدامًا بين ثقبين تبلغ كتلة كل منهما حوالي 30 كتلة شمسية وكان الحدث قويًا جدًا لدرجة أن الأرض امتصته عندما تحركت موجات الجاذبية إلى مسافة 1.4 مليار سنة ضوئية.

ووفقا للبروفيسور نيكر، فإن الفترة التي تم خلالها اكتشاف موجات الجاذبية في فبراير 2016 كانت واحدة أخرى من تلك الاختبارات، وأن الكاشف يجب أن يصل إلى ذروة حساسيته خلال عام 2018. "تم بناء الكاشف أولا وقبل كل شيء لتحديد موقع عمليات الاندماج التي تنطوي على زوج من النجوم النيوترونية وليس بالضرورة ثقوبًا سوداء. وذلك لأننا، حتى الاكتشاف، كنا نعرف فقط عن وجود أزواج من النجوم النيوترونية ولم نتمكن إلا من تقدير معدل اندماجها التقريبي بدقة. لا يسعنا إلا أن نرتاح لوجود أزواج من الثقوب السوداء. وقبل شهر انتهى التشغيل ودخلت المرافق في حالة من التحسن منذ نحو عام. وحتى لو لم يتم اكتشاف أي شيء خلال عامي 2016 و2017، فلا يزال هناك شيء نتطلع إليه. ومن ناحية أخرى، إذا لم يتم اكتشاف أي شيء حتى مع الحساسية التي سيتمتع بها الكاشف في عام 2018، فسيتعين علينا أن نشك في أن شيئًا ما في معرفتنا بالفيزياء أو الفيزياء الفلكية خاطئ، وهو ما لم يحدث بالطبع.

ماذا تعلمنا من الاكتشاف؟

البروفيسور نيكر: "هذه هي المرة الأولى التي نقوم فيها بقياس موجات الجاذبية. لقد فتحنا بالفعل إحساسًا جديدًا بالكون. إذا كنا حتى الآن قد استشعرنا الكون من خلال الإشعاع الكهرومغناطيسي (أي المجالات الكهربائية) والنيوترينوات وهي جسيمات لا تقاس إلا بالقوة الضعيفة. يعد قياس موجات الجاذبية طريقة جديدة لمعرفة الكون. وهذا يفتح الباب أمام اكتشافات أكبر بكثير.

فيما يتعلق بالفيزياء، يعد هذا تأكيدًا آخر لصحة نظرية النسبية العامة لأينشتاين، وأيضًا (بقدر ما يبدو مفاجئًا AB) أحد أفضل الأدلة، إن لم يكن الأفضل، على وجود الثقوب السوداء. وبما أنه يمكن اختبار كل نظرية فيزيائية بطريقة تجريبية متاحة لنا ولا يمكننا معرفة ما إذا كانت نفس النظرية ستكون صالحة أيضًا في المجالات التي لم نختبرها، فإننا لم نتمكن من اختبار النسبية العامة في مجال القوى القوية. الجاذبية، ولكن فقط تأثير الجاذبية الضعيفة، مثل جاذبية الأرض أو الشمس. في محيط الثقوب السوداء حيث الجاذبية قوية جدًا، لا نعرف حتى ما إذا كانت النسبية العامة تعمل أم لا. يتيح لنا اكتشاف موجات الجاذبية دراسة النظرية النسبية العامة في مجال جديد لم يكن متاحًا لنا من قبل.

"ليس هناك ما هو أكثر أهمية من القدرة على دراسة القوانين الأساسية للطبيعة التي لم تكن في متناولنا الآن." يؤكد البروفيسور نيكر.

"موجات الجاذبية تشوه الزمان والمكان. عندما تمر موجة الجاذبية عبر الأرض، فإن الشريط يقصر ويطول مع مرور الموجة عبره. إذا وضعت مساطر مائلة بزاوية تسعين درجة، فعندما تطول إحدى المسطرتين تتقلص الأخرى والعكس، فإن أجهزة الكشف تعمل على هذا المبدأ. المشكلة هي أن الاختلافات هي على مستوى الذرة عبر مسافات تصل إلى عدة ملايين من الكيلومترات، وأي شاحنة تمر بجوار الكاشف قد تسبب إنذارًا كاذبًا.

"ولهذا السبب استغرق بناء أجهزة الكشف سنوات عديدة. إن مقدار التفكير الذي تم وضعه في بناء مثل هذه الكاشفات بنجاح أمر مذهل. الفائزون الثلاثة هم الذين فازوا بالوظيفة. لقد كانوا المقاولين، والمفكرين المؤسسين، والمخططين العلميين، وقادة الجوقة." يخلص البروفيسور نيكر."

للمزيد حول هذا الموضوع على موقع العلوم:

تعليقات 6

  1. كان أينشتاين محظوظًا جدًا لأنه لم يكن في المنزل يوم وصول النازيين إلى السلطة. وداهمت تلك القوات منزله في محاولة للقبض عليه. وكان من الممكن أن تكون نهايته هي نهاية مؤسس شركة AEG، الذي قُتل مع زوجته وأطفاله. كان في بلجيكا وتمكن من الفرار إلى الولايات المتحدة الأمريكية.
    لكن معاداة السامية (وليس الألمان فقط) تمكنوا من تأخير منح جائزة نوبل لأينشتاين لعدة سنوات (في النهاية حصل عليها بسبب التأثير الكهروضوئي، أي الكميات). وتمكنوا من منع منح جوائز نوبل إضافية لإثبات وجود الذرات (الميكانيكا الإحصائية)، والنسبية الخاصة، والنسبية العامة.
    أحد الأسباب التي جعلت هايزنبرج قادرًا على تأخير وتأجيل بناء القنبلة النووية النازية -وهذه كانت مهمته في تقسيم مهام العلم الألماني- هو أنهم في ألمانيا تعاملوا مع النسبية الخاصة على أنها "علم يهودي" - أي تمامًا كاذبة، ويبدو أن هتلر كان يعتقد أن مسألة تحويل الكتلة إلى طاقة برمتها مستحيلة. وإلا لكان هايزنبرغ قد تعرض لضغوط هائلة لتنفيذ مهمته.

  2. الحياة التي.
    لا أعتقد أن اكتشاف موجات الجاذبية يثبت شيئًا مما تقوله. وهذه الموجات هي رصد لظاهرة تم التنبؤ بها قبل 100 عام، وهي تأكيد آخر للنظرية النسبية العامة. لا أعتقد أن هناك أي صلة بـ "البعد الخامس"، وبالتأكيد لا توجد صلة ببداية الكون أو نهايته.

  3. حبر مفرغ. أنت مريض عقليا اخرج من هنا. هذا هو المكان للأشخاص الجادين والمرضى مثلك. أنا أعرف "العلم الآري الخالص". حتى في أكثر قصص الخيال العلمي توهمًا، لم يتمكنوا من الوصول إلى هذا المستوى من الغباء.
    إن اكتشاف موجات الجاذبية يثبت أن الانفجار الكبير خلق مساحة زمنية ديناميكية ضمن البعد الخامس، وأن حياة الكون كما بدأت، ستنتهي أيضًا.

  4. علم اليهود السمولينيين. لقد حان الوقت للعودة إلى العلوم الآرية البحتة وطرد العلوم السمولينية/اليهودية من الكليات. فقط العالمية والعالمية هي التي تهمهم - هؤلاء اليهود الصغار. هناك حاجة إلى قومية قوية. وهذا هو أساس كل العلوم الجيدة. (إعادة صياغة لسلسلة العبقرية عن أينشتاين)

ترك الرد

لن يتم نشر البريد الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها *

يستخدم هذا الموقع Akismat لمنع الرسائل غير المرغوب فيها. انقر هنا لمعرفة كيفية معالجة بيانات الرد الخاصة بك.