جدیدترین اظهارنظر درباره کشف ذرات سریعتر از نور و سفر در زمان

سخنگوی بریتانیا در آشکارساز آلیس برخود دهنده بزرگ هادرون در گفتگو با گروه فناوریهای نوین خبرگزاری مهر نتایج آزمایش‌های فیزیکی که نظریه انیشتین را زیر سوال برده و موفق به کشف سرعتی بالاتر از سرعت نور در ذرات نوترینیو شده را مورد بررسی قرار داده است.

به گزارش خبرگزاری مهر، حدود یک ماه پیش فیزیکدانان سرن در لابراتوارهای "گرن ساسو" در موسسه ملی فیزیک هسته‌ای ایتالیا با استفاده از دستگاه آشکارساز "اپرا" نتیجه‌ای شگفت‌آور را اعلام کردند، بر اساس این نتایج آشکارساز اوپرا موفق به دریافت نوترینوهایی شده بود که سرعتی بالاتر از سرعت نور داشتند.

به اعتقاد بسیاری از فیزیکدانان و دانشمندان در صورت درست بودن چنین پدیده‌ای، علم فیزیک به همراه نظریه‌های بنیادینش زیر و رو خواهند شد. البته بیشتر همین دانشمندان و فیزیکدانان این یافته را خطای محاسباتی می‌دانند درست مانند دکتر دیوید اوانز (Dr. David Evans) سخنگوی بریتانیا در آشکارساز آلیس برخود دهنده بزرگ هادرون که او نیز با وجود رد نکردن احتمال بسیار ضعیف درست بودن نتایج محققان در گرن ساسو، یافته جدید را خطای محاسباتی می‌داند:

* خبرگزاری مهر - سرویس فناوریهای نوین: محققان در گرن ساسو شواهدی را به دست آوردند که نشان می‌دادند نوترینوها می‌توانند سریعتر از نور حرکت کنند. شخصا دقت این نتایج را چگونه ارزیابی می‌کنید؟

- دیوید اوانز سخنگوی بریتانیا در آشکارساز آلیس: دانشمندانی که در این مطالعه حضور داشتند در محاسبات خود دقت زیادی کردند و خطاهای احتمالی را در نتایج خود مورد بررسی بسیار دقیق قرار دادند. با این همه من هنوز فکر می‌کنم نتایج به دست آمده خطای محاسباتی باشد که احتمالا به واسطه فاصله‌ای که میان محل تولید نوترینوها در سرن و محل ردیابی آنها در گرن ساسو وجود دارد و یا به دلیل هماهنگ‌سازی ساعتهایی که تفاوت‌های زمانی را محاسبه می کنند رخ داده است.

دلیل من برای اشتباه دانستن نتایج این است که نتایج به دست آمده از این آزمایش، نتایج موجود از مطالعات پیشین را نقض می‌کند. برای مثال زمانی که یک ابرنواختر در سال 1987 منفجر شد نوترینوهای به وجود آمده از این انفجار سه ساعت پیش از اینکه نور ناشی از انفجار به زمین برسد در ردیاب‌های زمین دریافت شدند. این به آن خاطر است که نوترینوها می‌توانند بلافاصله از انفجار به بیرون فوران کنند اما خروج نور از انفجار ابرنواختری سه ساعت زمان نیاز خواهد داشت.

در صورتی که نتایج اخیر به دست آمده در گرن ساسو درست بودند نوترینوها چهار یا پنج سال زودتر رصد شده بودند که البته همچین چیزی رخ نداده است.

دستگاه آشکارساز اپرا در لابراتوار گرن ساسو

* به صورت عملی یا نظری چگونه می‌توان سریعتر از نور حرکت کرد؟

- نظریه نسبیت انیشتین طی بیش از پنجاه سال گذشته با دقتی بسیار بالا مورد آزمایش قرار گرفته و نشان داده که مطابقت کاملی با اطلاعات به دست آمده طی دیگر آزمایش‌ها دارد. تقریبا غیرممکن است که بتوان نظریه انیشتین را به این شکل تغییر داد که هم ذراتی وجود داشته باشند که سریعتر از نور حرکت می‌کنند و هم با اطلاعات به دست آمده از آزمایش‌های پیشین مطابقت داشته باشند.

* اگر دیگر آزمایشها ثابت کنند که نتایج جدید درست بوده اند، چه تغییراتی در نظریه های فیزیکی و در جهان رخ خواهند داد؟

- در صورت تایید این نتایج و اثبات حرکت نوترینوها در سرعتی بالاتر از سرعت نور یکی از بزرگترین کشف‌های جهان طی صدها سال گذشته انجام خواهد گرفت. فیزیکدانان باید نظریه‌های جدید را ارائه دهند که نه تنها در آن ذرات سریعتر از نور پیش بینی شده‌اند بلکه با تمامی محاسبات پیشین نیز همخوانی داشته باشند. این کاری بسیار دشوار بوده و شاید برای انجام آن به حضور ابعاد اضافی نیاز پیدا شود. به طور خلاصه چنین نتیجه‌ای می تواند تمامی دیدگاه فیزیک مدرن را متحول کند.

دیوید اوانز سخنگوی بریتانیا در آشکار ساز آلیس، سرن

* چنین کشفی چگونه می‌تواند سفر در زمان را امکانپذیر سازد؟

- گفتنش دشوار است اما اگر برای مثال نتایج این مطالعه درست باشند و نشان دهند کرمچاله هایی (تونل‌هایی در میان ابعاد اضافی) وجود دارند در این صورت سفر در زمان به صورت نظری امکانپذیر خواهد شد دستکم برای ذرات بنیادین. با این همه به صورت عملی سفر در زمان برای انسان همچنان غیرممکن است و تنها می‌تواند در سطح یک ایده جالب باقی بماند.

* در صورتی که دانشمندان نشان دهند ویژگی‌های سرعت جدید صرفا ویژه نوترینوها است و در هیچ یک از دیگر ذرات بنیادین وجود ندارد چه تغییراتی در جهان فیزیک و نظریه‌هایش ایجاد خواهد شد؟

- به این شکل نوترینوها به عنوان ذراتی معرفی خواهند شد که نسبت به دیگر ذرات بسیار خاص‌تر هستند. چنین ویژگی نیز می‌تواند تحول بزرگی در فیزیک مدرن ایجاد کند و در تکنولوژی‌های آینده جهان تاثیر عمیقی داشته باشد.

* دلیل اینکه بیشتر دانشمندان با اطمینان خاطر از اشتباه بودن محاسبات جدید صحبت کرده و آن را خطا در محاسبات می‌پندارند چیست؟

- همانطور که گفتم این نتایج اصولا با تمامی محاسبات تجربی که طی صدها سال گذشته به دست آمده‌اند از جمله محاسبات به دست آمده در سال 1987 که از مطالعه بر روی ابرنواخترها به دست آمده در تقابل است. چنین نتایجی که به صورت بنیادین با نظریه‌هایی که به دقت مورد آزمایش قرار گرفته‌اند در تقابل باشد معمولا در اثر خطاهای محاسباتی به دست می‌آیند.

با این همه در صورتی که این نتایج درباره سریعتر بودن نوترینوها نسبت به نور به تایید برسند شاهد هیجان زدگی شدید تعداد زیادی از همین دانشمندان مخالف در سرتاسر جهان خواهید بود.

این دانشمندان اعلام کردند که توانسته‌اند فراتر از سرعت نور حرکت کنند به طوریکه آشکارساز "اپرا" با دریافت و بررسی بیش از 15 هزار ذره نوترینو که در برخورد دهنده "سوپر سینکروتون پروتون" در سرن تولید شده و با طی مسافت 730 کیلومتر به لابراتوارهای "گرن ساسو" در ایتالیا رسیده بود کشف کرد که این ذرات برای طی این مسافت تنها 2.4 میلی ثانیه را صرف کردند.

منبع:  mehrnews.com

موفقیت محقق ایرانی دانشگاه استنفورد/ تاثیرتغییر در یک ژن برعملکر

خبرگزاری مهر - گروه فناوریهای نوین: دانشمند ایرانی دانشگاه استنفورد بر اساس نتایج مطالعه جدیدش اعلام کرد تغییرات کوچک در یک ژن می تواند سرعت انحطاط مغز یک مرد سالم در اثر بالا رفتن سن را دو برابر کند.

به گزارش خبرگزاری مهر، دکتر احمد صالحی محقق ایرانی دانشگاه استنفورد به همراه گروهی از محققان با بررسی DNA خلبانان ها دریافتند در صورتی که در یکی از ژنهای آنها تغییری کوچک ایجاد شود، سرعت از دست رفتن توانایی پرواز در آنها دو برابر می شود.

اسکنهای مغزی این گروه از محققان که صالحی هدایت آنها را به عهده داشت همچنین نشان می دهند که با مسن تر شدن افرادی که دچار این تغییرات ژنتیکی شده اند، هیپوکامپ مغز آنها بخشی که با حافظه و استدلال در ارتباط است به اندازه قابل توجهی کوچک می شود.

این تغییر ژنتیکی که در یکی از هر چهار اروپایی رخ می دهد می تواند ساختار پروتئین BDNF که برای سلامت سیستم عصبی داخلی بسیار حیاتی است را تغییر دهد. این مطالعه اولین نمونه ای است که نشان می دهد این تغییرات می توانند توانایی مغز سالم در انجام وظایف مهارتی را مختل کنند.

برای انجام این مطالعه صالحی و تیمش از شبیه ساز پرواز برای آزمودن واکنش و توانایی پرواز 144 خلبان مرد در محدوده سنی 40 سال به بالا که 38 درصد از آنها دارای یکی از نسخه های BDNF تغییر یافته بودند، استفاده کردند.

این آزمایشها طی دوره ای دو ساله سه بار تکرار شدند که طی هر بار تکرار، امتیاز کلی گروهی که دچار تغییر ژنتیکی بودند با سرعتی دو برابر بیشتر از دیگر گروه ها که از ژنهای سالم برخوردار بودند، کاهش پیدا کرد.

بر اساس گزارش تلگراف، صالحی با اشاره به اینکه هنوز دارویی که بتواند تاثیر این پروتئین را تقلید کرده و از مغز محافظت کند کشف نشده می گوید یکی از مطمئن ترین راه ها برای افزایش میزان پروتئین BDNF در مغز ورزش کردن است.

منبع : mehrnews.com

نوبل برای کشف انرژی تاریک

 

نوبل فیزیک ۲۰۱۱ برای توضیح دنیایی که ۹۵% آن را نمی‌شناسیم! / اینفوگراف

دانش های بنیادی - برندگان جایزه نوبل فیزیک امسال با رصد انفجارهای ستاره‌ای خیلی دور، موجودی عجیب را در عالم آشکار کرده‌اند که انبساط کنونی جهان را تسریع می‌کند. این موجو با نام انرژی تاریک حدود 75% از عالم را تشکیل می‌دهد!

 

آکادمی علوم سلطنتی سوئد درمورد جایزه نوبل فیزیک 2011 در رشته فیزیک تصمیم گرفت نیمی از جایزه را به شائول پرلماتر و نیم دیگر را به‌طور مشترک به برایان اشمیت و آدام رییس، به‌خاطر کشف انبساط تندشونده عالم به روش مشاهده ابرنواخترهای دوردست اهدا کند.

محمود حاج‌زمان: «بعضی می‌گویند دنیا در آتش پایان می‌یابد، بعضی می‌گویند در یخ...» سرنوشت جهان چه خواهد بود؟ اگر برندگان جایزه نوبل فیزیک امسال را باور داشته باشیم، باید به پایان یافتن آن در یخ و انجماد بیاندیشیم. آنها ستارگان در حال انفجار موسوم به ابرنواختر را در کهکشان‌های دوردست مورد مطالعه دقیق قرار دادند و دریافتند که انبساط جهان در حال شتاب‌گیری است.

این کشف حتی برای خود برندگان جایزه نوبل حیرت‌آور بود. چیزی که آنها دیدند، مانند این است که یک توپ را به هوا پرتاب کنید و به جای این‌که توپ به سمت پایین برگردد، سریع‌تر و سریع‌تر در آسمان ناپدید شود، گویی نیروی گرانش بر روی مسیر حرکت توپ تاثیری نمی‌گذارد. به نظر می‌رسد که اتفاق مشابهی در تمام کیهان در حال رخ دادن است. برای مشاهده اینفوگراف زیر در ابعاد بزرگ، اینجا را کلیک کنید.

نرخ فزاینده انبساط یا گسترش تندشونده عالم بیان‌گر این است که شکل ناشناخته‌ای از انرژی در چارچوب فضا، در حال هل دادن و دور کردن اجزای جهان از یکدیگر است. این انرژی تاریک (انرژی مجهول) بخش اعظم جهان –بیش از 70 درصد- را تشکیل می‌دهد و هنوز به صورت یک راز باقی مانده است. به همین دلیل تعجبی ندارد که وقتی دو گروه تحقیقاتی مختلف در سال 1998 / 1377 نتایج مشابه خود را منتشر کردند، بنیان‌های کیهان‌شناسی به لرزه درآمد.
شائول پرلماتر رئیس یکی از این گروه‌های تحقیقاتی بود: پروژه کیهان‌شناسی ابرنواختری که یک دهه قبل از آن و در سال 1988 / 1367 آغاز شده بود. برایان اشمیت رئیس گروه دیگری از دانشمندان بود که از اواخر سال 1994 / 1373 وارد این پروژه رقابتی شد: گروه تحقیقاتی ابرنواخترهای بسیار دور یا High-z که آدام ریس نیز در آن نقش تعیین‌کننده‌ای داشت.
دو گروه تحقیقاتی برای تهیه نقشه کیهان با یکدیگر رقابت می‌کردند. آنها به دنبال یافتن دورترین ابرنواخترها (انفجارهای ستاره‌ای در فضا) بودند. با تعیین فاصله تا ابرنواخترها و سرعتی که این ستارگان از ما دور می‌شوند، دانشمندان امیدوار بودند که بتوانند سرنوشت کیهان را آشکار کنند. آنها انتظار داشتند نشانه‌هایی از کند شدن انبساط کیهان پیدا کنند که باعث ایجاد تعادل بین آتش و یخ می‌شد؛ اما چیزی که آنها یافتند خلاف انتظارشان بود: انبساط عالم تندشونده است!

عالم روز به روز بزرگ‌تر می‌شود
این نخستین بار نیست که یک کشف اخترشناسی باعث دگرگون شدن تصور ما از عالم می‌شود. تنها یک‌صد سال قبل، تصور می‌شد که جهان مکانی آرام و ساکن است و از کهکشان راه‌شیری ما بزرگ‌تر نیست. ساعت کیهان‌شناختی با نرخی ثابت و یکنواخت کار می‌کرد و جهان، ابدی بود! اما این تصویر خیلی زود دگرگون شد!
در آغاز قرن بیستم، بانوی اخترشناس آمریکایی، هنریتا سوان لویت، راهی را برای اندازه‌گیری فاصله ستارگان دوردست کشف کرد. در آن زمان، بانوان اخترشناس به تلسکوپ‌های بزرگ دسترسی نداشتند و اغلب برای انجام وظیفه طاقت‌فرسای تحلیل عکس‌ها استخدام می‌شدند. هنریتا لویت هزاران ستاره تپنده موسوم به متغیرهای قیفاووسی را مورد مطالعه قرار داد و کشف کرد که ستارگان درخشان‌تر، تپش‌های طولانی‌تری دارند. با استفاده از این اطلاعات وی توانست درخشش ذاتی متغیرهای قیفاووسی را اندازه‌گیری کند.
 

اگر تنها فاصله یکی از ستارگان قیفاووسی معلوم می‌شد، تعیین فاصله دیگر ستارگان متغیر قیفاووسی امکان‌پذیر بود: هر چه ستاره کم‌نورتر باشد، فاصله آن از زمین بیشتر است. شمع استاندارد معتبری ایجاد شده بود، نخستین علامت در مقیاس کیهانی که هنوز هم مورد استفاده اخترشناسان است. با استفاده از متغیرهای قیفاووسی، اخترشناسان خیلی زود به این نتیجه رسیدند که کهکشان راه‌شیری تنها یکی از بی‌شمار کهکشان‌های موجود در عالم است. در دهه 1920 / 1300، بزرگ‌ترین تلسکوپ آن روزگار در مونت‌ویلسون کالیفرنیا به بهره‌برداری رسید و اخترشناسان (ادوین هابل و همکارانش) به کمک آن توانستند نشان دهند که تقریبا تمام کهکشان‌ها در حال دور شدن از ما هستند. آنها پدیده موسوم به انتقال‌به‌سرخ را مورد مطالعه قرار دادند که زمانی اتفاق می‌افتد که یک منبع نوری در حال دور شدن از ما باشد. در این حالت طول‌موج نور کش می‌آید و هر چه که این موج طولانی‌تر باشد، رنگ آن قرمزتر است. نتیجه تحقیقات این بود که کهکشان‌ها در حال دور شدن از ما و یکدیگر هستند و هر چه دورتر باشند، با سرعت بیشتری حرکت می‌کنند؛ پدیده‌ای که با نام اصل هابل شناخته می‌شود. به عبارت دیگر، جهان در حال رشد و بزرگ شدن است.

رفت و آمد ثابت کیهان‌شناختی
آن‌چه در کیهان مشاهده شده بود، قبل از آن توسط محاسبات نظری نیز پیش‌بینی شده بود. در سال 1915/ 1294، آلبرت اینشتین نظریه نسبیت عام خود را منتشر کرد که از آن زمان به پایه درک ما از جهان تبدیل شده است. این نظریه جهانی را توصیف می‌کرد که در حال انبساط یا انقباض بود.
این نتیجه‌گیری یک دهه قبل از کشف کهکشان‌های دورشونده انجام شد، اما حتی اینشتین هم نمی‌توانست این حقیقت را بپذیرد که جهان ایستا نیست. به همین دلیل و برای جلوگیری از انبساط ناخواسته کیهانی، اینشتین یک ثابت به معادله خود اضافه کرد که به ثابت کیهان‌شناختی مشهور شد. بعدها اینشتین از وارد کردن این ثابت کیهان‌شناختی به عنوان یک اشتباه بزرگ نام برد. با این وجود، با مشاهدات انجام شده در سال‌های 1997 و 1998 / 1376 و 1377 که جایزه نوبل فیزیک امسال را برای محققان به ارمغان آورد، می‌توانیم نتیجه بگیریم که ثابت کیهان‌شناختی اینشتین –که به دلایل اشتباهی وارد معادله شد- واقعا یک شاهکار است.
کشف انبساط تندشونده عالم، نخستین مرحله در ایجاد مدل استاندارد کیهانی حاضر است که بر اساس آن، جهان در حدود 14 میلیارد سال قبل و با مهبانگ آغاز شد. هم زمان و هم فضا بعد از این حادثه آغاز شدند. از آن زمان، جهان در حال انبساط است. همانند کشمش‌های یک کیک کشمشی که درون فر باد می‌کند، کهکشان‌ها نیز به دلیل انبساط عالم از یکدیگر دور می‌شوند. اما ما به کجا می‌رویم؟

ابرنواخترها؛ مقیاس جدید کیهان
وقتی‌که اینشتین از شر ثابت کیهان‌شناختی خلاص شد و ایده یک جهان غیرپایا را قبول کرد، شکل هندسی عالم را به سرنوشت آن ربط داد. آیا جهان باز است، بسته است یا چیزی است بین این دو، یک جهان مسطح و هموار؟
جهان باز، جهانی است که در آن نیروی گرانشی ماده آن‌قدر قوی نیست که بتواند مانع انبساط عالم شود. در جهان در حال بزرگ شدن، سرد شدن و افزایش فضای خالی، ماده در حال رقیق شدن و چگالی آن رو به کاهش است، سرنوشتی که بعضی آن را به یخ زدن تعبیر می‌کنند. از طرف دیگر، در جهان بسته، نیروی گرانشی به اندازه کافی قوی است که انبساط را متوقف و حتی آن را معکوس کند. به همین دلیل انبساط جهان در نهایت متوقف می‌شود و ماده موجود در جهان با بازگشت به سوی یکدیگر، پایانی داغ و شدید را رقم می‌زند. با این وجود، اغلب کیهان‌شناسان ترجیح می‌دهند که در ساده‌ترین و برازنده‌ترین فرم ریاضی جهان زندگی کنند: جهانی مسطح که انبساط در آن انکار می‌شود. بنابراین سرنوشت جهان در آتش یا انجماد تعریف نمی‌شود. اما برای این گروه هیچ انتخابی وجود ندارد. اگر یک ثابت کیهان‌شناختی وجود داشته باشد، انبساط به شتاب‌گیری خود ادامه می‌دهد، حتی اگر جهان هموار و مسطح باشد.
برندگان جایزه نوبل امسال انتظار داشتند که کاهش سرعت کیهان را اندازه بگیرند، یا بفهمند که چطور انبساط کیهان کند می‌شود. روش آنها در اصل شبیه روشی بود که اخترشناسان از شش دهه پیش به کار می‌گرفتند: مکان‌یابی ستارگان دوردست و اندازه‌گیری میزان حرکت آنها. با این وجود، حرف زدن در این باره خیلی راحت‌تر از انجام آن است. از زمان هنریتا لویت، متغیرهای قیفاووسی زیادی حتی در فواصل دورتر کشف شده بودند؛ اما در فاصله‌ای که اخترشناسان برای انجام مشاهدات خود نیاز داشتند، میلیاردها سال نوری دور از زمین، متغیرهای قیفاووسی دیگر قابل مشاهده نیستند. مقیاس کیهانی نیاز به توسعه داشت.
ابرنواخترها یا ستارگان در حال انفجار، به شمع‌های جدید کیهانی تبدیل شدند. تلسکوپ‌های پیچیده‌تر زمینی و فضایی به همراه کامپیوترهای قدرتمندتر، این امکان را در دهه 1990 / 1370 به وجود آوردند که بتوان قطعات جدیدتری را به پازل کیهانی اضافه کرد. نقش تعیین‌کننده را در این میان، حسگرهای تصویربرداری دیجیتال حساس به نور موسوم به CCD بر عهده داشتند که توسط ویلارد بویل و جرج اسمیت اختراع شدند. این دو به خاطر همین اختراع جایزه نوبل سال 2009 / 1388 را به خود اختصاص دادند.
انفجار کوتوله‌های سفید
جدیدترین ابزار در جعبه‌ابزار اخترشناسان نوع خاصی از انفجارهای ستاره‌ای است: ابرنواخترهای نوع اول. تنها در طی چند هفته، یک ابرنواختر از این نوع می‌تواند به اندازه کل یک کهشکان از خود نور ساطع کند. این نوع از ابرنواخترها نتیجه انفجار ستاره‌ای پیر و فوق فشرده هستند که اگرچه به اندازه خورشید ما سنگین است، اما اندازه آن به کوچکی زمین است: یک کوتوله سفید.
برای یک کوتوله سفید که بخشی از یک سیستم ستاره‌ای دوگانه است، پایان هیجان‌انگیزی وجود دارد. خوشبختانه این سیستم‌های ستاره‌ای در کیهان از فراوانی خوبی برخوردار هستند. در این حالت، گرانش قدرتمند کوتوله سفید اقدام به ربودن گازهای ستاره همدم خود می‌کند. با این وجود، زمانی‌که سنگینی کوتوله سفید به 1.4 برابر جرم خورشید می‌رسد، دیگر نمی‌تواند ساختار خود را حفظ کند. زمانی‌که این اتفاق می‌افتد، هسته کوتوله سفید به اندازه کافی داغ می‌شود که یک واکنش همجوشی هسته‌ای به راه بیاندازد و در نتیجه ،ستاره در کسری از ثانیه از هم می‌پاشد.
 

همجوشی هسته‌ای تابش قدرتمندی را ساطع می‌کند که به سرعت و در طی چند هفته نخست پس از انفجار افزایش می‌یابد، و پس از چند ماه کاهش می‌یابد. به همین دلیل، یافتن یک ابرنواختر کار دشواری است، چرا که دوره انفجار آنها کوتاه است. در محدوده جهان قابل مشاهده در هر دقیقه حدود 10 ابرنواختر نوع اول ایجاد می‌شود. اما جهان بسیار گسترده و عظیم است. در یک کهکشان نمونه، تنها یک یا دو انفجار ابرنواختری در طی هزاران سال رخ می‌دهد. در سپتامبر 2011 / شهریور 1390، ما بسیار خوش‌شانس بودیم که توانستیم انفجاری از این نوع را در کهکشانی در نزدیکی صورت‌فلکی دب‌اکبر مشاهده کنیم که با استفاده از یک دوربین دوچشمی معمولی نیز قابل مشاهده بود. اما اغلب ابرنواخترها در فواصل بسیار دورتر قرار دارند و بسیار کم‌نورترند. پس کی و در کجا باید به تماشای آسمان بنشینیم؟
نتیجه‌گیری مبهوت کننده
دو گروه رقیب می‌دانستند که برای مشاهده ابرنواخترها باید آسمان‌ها را زیر و رو کنند. لِم کار مقایسه دو تصویر از یک بخش کوچک مشابه از آسمان بود که طول آن معادل اندازه یک ناخن در برابر دست انسان است. نخستین تصویر باید پس از ماه‌نو گرفته می‌شد و تصویر دوم، سه هفته بعد تا نور مهتاب باعث محو شدن نور ستارگان نشود. سپس به امید یافتن یک نقطه نورانی -یک پیکسل در میان سایر پیکسل‌های تصویر CCD- که می‌توانست نشانه‌ای از وجود یک ابرنواختر در کهکشانی دوردست باشد، دو تصویر را با یکدیگر مقایسه می‌کردند. برای حذف انحراف‌های دیگر، تنها ابرنواخترهایی که در فاصله دورتر از یک سوم شعاع جهان قابل مشاهده قرار داشت (حدود 4 میلیارد سال‌نوری) مورد استفاده قرار گرفت.
محققان مشکلات فراوان دیگری داشتند که باید آنها را رفع می‌کردند. ابرنواخترهای نوع اول به اندازه آغاز ظاهر شدنشان قابل اعتماد نیستند، انفجارهای پرنورتر با سرعت کمتری نور خود را از دست می‌دهند. علاوه بر این لازم است که نور ابرنواخترها را از نور پس‌زمینه کهکشان میزبانشان جدا کرد. وظیفه مهم دیگر، به دست آوردن درخشندگی صحیح است. غبار بین کهکشانی که بین ما و ابرنواخترها قرار گرفته، نور ستارگان را تغییر می‌دهد. این پدیده زمانی که حداکثر درخشندگی ابرنواخترها محاسبه می‌شود، نتایج را تحت تاثیر قرار می‌دهد. برای مشاهده اینفوگراف زیر در ابعاد بزرگ، اینجا را کلیک کنید.

شکار ابرنواخترها نه تنها مرزهای دانش و فناوری که مرزهای لجستیک و پشتیبانی را به چالش طلبید. نخست، نوع مناسب ابرنواختر باید پیدا می‌شد. دوم، انتقال‌به‌سرخ و درخشندگی آن باید اندازه‌گیری می‌شد. منحنی‌های نوری باید در طول زمان تحلیل می‌شد تا بتوان آن را با سایر ابرنواخترهای مشابه در فواصل شناخته‌شده مقایسه کرد. این کار به شبکه‌ای از دانشمندان نیاز داشت که بتوانند به سرعت تصمیم بگیرند که آیا یک ستاره خاص، نامزد شایسته‌ای برای مشاهده است یا خیر. گروه تحقیقاتی نیاز داشت که بتواند بین تلسکوپ‌های مختلف سوئیچ کند و زمان مشاهده‌ای را در یک تلسکوپ در اختیار داشته باشند که بدون تاخیر تضمین شود؛ پروسه‌ای که معمولا چند ماه طول می‌کشد. آنها باید سریع کار می‌کردند زیرا یک ابرنواختر به سرعت محو می‌شود. برخی مواقع، دو گروه تحقیقاتی رقیب با احتیاط و دقتی مثال‌زدنی برنامه های خود را با یکدیگر هماهنگ می‌کردند.
دام‌های بالقوه‌ای که در سر راه آنها وجود داشت، بسیار زیاد بود و در عمل، این حقیقت که هر دو گروه به نتایج عجیب ولی یکسانی رسیده‌اند، به دانشمندان قوت قلب می‌داد. روی‌هم رفته، آنها 50 ابرنواختر دوردست را کشف کردند که نور آنها از آن‌چه انتظار می‌رفت، ضعیف‌تر به نظر می‌رسید. این موضوع با آن‌چه آنها می‌پنداشتند در تضاد بود. اگر انبساط عالم در حال از دست دادن سرعت خود بود، ابرنواخترها باید درخشان‌تر به نظر می‌رسیدند. با این وجود، ابرنواخترها محو می‌شدند، گویا آنها به همراه کهکشان‌های میزبان سریع‌تر و سریع‌تر از ما دور می‌شدند. نتیجه‌گیری شگفت‌انگیز این بود که انبساط کیهان کندشونده نیست، بلکه کاملا در نقطه مقابل قرار داشت: جهان دارای انبساط تندشونده بود.

از این‌جا تا ابدیت
چه‌چیزی به انبساط جهان شتاب می‌دهد؟ نامش انرژی تاریک است و امروز به چالشی جدی برای فیزیک‌دانان تبدیل شده، معمایی است که هنوز کسی نتوانسته آن‌را حل کند.
البته تاکنون ایده‌هایی نیز مطرح شده است. ساده‌ترین آن‌ها ثابت کیهان‌شناختی اینشتین است که خود اینشتین سال‌ها پیش آن‌را پس گرفته و گفته بود بزرگ‌ترین اشتباه زندگی‌اش است! در آن زمان، اینشتین ثابت کیهان‌شناختی را در قالب نیرویی ضدجاذبه به‌طور دستی وارد معادلات نسبیت عام کرد تا با نیروی جاذبه ماده مقابله کرده و جهانی ایستا را پدید آورد. امروز به‌نظر می‌رسد ثابت کیهان‌شناختی باعث شتاب‌گرفتن انبساط عالم می‌شود.
 

صدالبته ثابت کیهان‌شناختی ثابت است و نمی‌تواند در طول زمان تغییر کند. بنابراین انرژی تاریک زمانی بر عالم حاکم می‌شود که ماده و گرانش آن در اثر انبساط چند میلیاردساله عالم رقیق می‌شود. به گفته دانشمندان، به همین دلیل است که ثابت کیهان‌شناختی این‌قدر دیر، بین پنج تا شش میلیارد سال پیش در تاریخ عالم ظاهر شده است. در آن زمان، نیروی گرانش ماده در مقایسه با انرژی تاریک به اندازه کافی ضعیف شده بود، اما تا پیش از آن، روند انبساط عالم کندشونده بود.
ثابت کیهان‌شناختی می‌تواند ریشه در خلأ داشته باشد، فضایی خالی که طبق قوانین مکانیک کوانتومی هرگز نمی‌تواند کاملا خالی باشد؛ بل‌که سوپی جوشان و کوانتومی از ذرات مجازی ماده و پادماده است که پیوسته تشکیل می‌شوند و از بین می‌روند و نوسانی در انرژی ایجاد می‌کنند. اما ساده‌ترین تخمین‌ها از مقدار انرژی تاریک به‌هیچ‌وجه با مقادیر اندازه‌گیری‌شده در فضا که 10 به توان 120 مرتبه بزرگ‌تر است، مطابقت ندارد! (برای درک عظمت این عدد، توجه داشته باشید که تعداد ذرات ماسه موجود در سواحل روی زمین بیش از 10 به توان 20 ذره نیست!). این موضوع، شکافی عظیم و غیرقابل توضیح بین نظریه و مشاهدات ایجاد کرده است.
شاید عامل اصلی این شکاف عظیم این باشد که ثابت کیهان‌شناختی مقدار ثابتی ندارد. ممکن است با گذشت زمان تغییر می‌کند. احتمالا میدان نیرویی ناشناخته هرازگاهی انرژی تاریک را تولید می‌کند. در دنیای فیزیک نمونه‌هایی از این میدان‌ها وجود دارد که تحت عنوان عنصر پنجم (quintessence) طبقه‌بندی شده‌اند. عنصر پنجم می‌تواند گاه‌وبی‌گاه به انبساط عالم سرعت دهد و اگر چنین باشد، پیش‌بینی عاقبت عالم غیرممکن خواهد شد.
انرژی تاریک هرچیزی که هست، به‌نظر می‌رسد حالاحالاها باقی خواهد ماند. این موجود به‌خوبی در پازل کیهان‌شناختی که فیزیک‌دانان و اخترشناسان مدت‌هاست روی آن کار می‌کنند، به‌خوبی جای می‌گیرد. براساس آخرین نتایج تحقیقات که دانشمندان درمورد آن اتفاق نظر دارند، حدود سه‌چهارم عالم از انرژی تاریک تشکیل شده و باقی آن ماده است. اما ماده معمولی که کهکشان‌ها، ستارگان و ... از آن تشکیل شده، فقط 5درصد در عالم سهم دارد! بقیه آن ماده تاریک نامیده می‌شود و تاکنون ناشناخته باقی مانده است.

ماده تاریک هم یکی دیگر از رمزورازهای بزرگ کیهان است. ماده تاریک هم مانند انرژی تاریک نامریی است و ما هردوی آن‌ها را به‌خاطر اثراتشان شناخته‌ایم، یکی کهکشان‌ها را هل می‌دهد و دیگری آن‌ها را می‌کِشد و تنها شباهت بین آن‌ها، عنوان «تاریک» در اسمشان است!
در یک کلام، برندگان نوبل فیزیک امسال به درک جهانی جدید کمک کرده‌اند که 95درصد آن برای دنیای علم ناشناخته است! هرچیزی ممکن است!
 

شائول پرلماتر
شهروند ایالات متحده، متولد 1959 / 1338 در شمپین-اربانای ایلی‌نوی. دکترای خود را در سال 1986 / 1365 از دانشگاه کالیفرنیا در برکلی دریافت کرد و هم‌اکنون رییس پروژه کیهان‌شناسی ابرنواختری، استاد اخترفیزیک دانشگاه کالیفرنیا در برکلی و آزمایشگاه ملی لورنس-برکلی است.
 

برایان اشمیت
شهروند استرالیا و ایالات متحده. متولد 1967 / 1346 در میسولا. دکترای خود را در سال 1993 / 1372 از دانشگاه هاروارد دریافت کرد و هم‌اکنون رییس گروه پژوهشی ابرنواخترهای بسیار دور (High-z supernova) و استاد برجسته دانشگاه ملی استرالیا است. 
 

 آدام ریس
شهروند ایالات متحده. متولد 1969 / 1348 در واشینگتن. دکترای خود را در سال 1996 / 1375 از دانشگاه هاروارد دریافت کرد و هم‌اکنون استاد نجوم و فیزیک در دانشگاه جانزهاپکینز و موسسه علوم تلسکوپ فضایی است.

منبع:  khabaronline.com