نظریه اینشتین شکست‌ناپذیر باقی‌ ماند

در این مطالعه جدید، محققان نتایج یکی از چالش‌برانگیزترین آزمایش‌ها بر نظریه نسبیت عام تاکنون را توضیح می‌دهند.

کد خبر: ۱۰۹۳۱۲۹

تاریخ: ۲۳ آذر ۱۴۰۰ - ۱۵:۰۳

به گزارش  تابناک و به نقل از اسپیس، نظریه نسبیت عام اینشتین شاید یکی از سخت‌ترین چالش‌های خود تا به امروز را از سر گذرانده باشد.

این نظریه که آلبرت اینشتین در سال ۱۹۱۶ آن را مطرح کرد، درک ما از فیزیک و کیهان را متحول کرده است. نظریه نسبیت عام، گرانش را به عنوان یک عامل هندسی و نه یک نیرو و پیامد ناشی از انعطاف‌پذیری فضا-زمان توصیف می‌کند. به این معنا که اجرام بزرگ باعث انحراف فضا-زمان شده و فرورفتگی‌هایی در آن ایجاد می‌کند که سایر اجرام به دور آنها می‌گردند.

دانشمندان نطریه نسبیت عام را طی ۱۰۵ سال اخیر بارها مورد آزمایش قرار دادند تا موقعیت‌ها یا شرایطی که این نظریه در آنها با شکست مواجه می‌شود را بیابند و تاکنون موفق به یافتن هیچ موردی نشده‌اند.

آن‌ها رصدهای انجام شده توسط هفت تلسکوپ رادیویی مختلف در سراسر جهان طی سال‌های ۲۰۰۳ تا ۲۰۱۹ را بر یک سیستم تپ‌اختری دوگانه(double-pulsar) مورد بررسی قرار دادند.

تپ‌اخترها گونه‌ای از ستاره‌های نورونی یا بقایای فوق چگال ستاره‌ای هستند که ذرات و تشعشعات قدرتمندی از قطب‌های مغناطیسی‌شان ساطع می‌کنند. این ذرات پیوسته اما ضربان‌دار هستند. از آنجا که تپ‌اخترها ستاره‌های چرخان هستند تنها زمانی می‌توان نور آنها را مشاهده کرد که یک قطب به سمت زمین باشد.

دوگانه تپ‌اختری که محققان به بررسی آن پرداختند در فاصله‌ی ۲۴۰۰ سال نوری از زمین قرار گرفته است. یکی از ستاره‌ها ۴۴ بار در ثانیه می‌چرخد و دیگری ۲.۶ بار در ثانیه در حال گردش است. این دو جرم آسمانی هر ۱۴۷ دقیقه یک بار به دور یک مرکز جرمی مشترک می‌چرخند و هر یک با سرعت یک میلیون کیلومتر در ساعت در فضا حرکت می‌کنند.

دکتر منچستر از سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی همسود(CSIRO)، سازمان تحقیقات علمی وابسته به دولت فدرال استرالیا و از نویسندگان این مقاله می‌گوید: چنین حرکت مداری پر سرعتی از اجرامی تا این حد متراکم که جرم آنها حدود ۳۰ درصد بیشتر از خورشید است در حالی که تنها ۲۴ کیلومتر عرض دارند به ما امکان آزمایش بسیاری از پیش‌بینی‌های گوناگون نظریه نسبیت‌ عام اینشتین را می‌دهد.

کمیت با کیفیت مطابقت داشت. به گفته‌ی محققان این مقاله، این مطالعه به سطوح بی‌سابقه‌ای از صحت و دقت در آزمایش نظریه نسبیت عام دست یافت.

منچستر می‌گوید: جدا از امواج گرانشی و انتشار نور، ما توانستیم اثرات "اتساع زمان" که باعث کند شدن گذر زمان در میدان‌های گرانشی می‌شود را اندازه‌گیری کنیم. ما حتی مجبور به در نظر گرفتن معادله معروف E = mc^۲ اینشتین هنگام بررسی اثر تابش الکترومغناطیس ساطع شده از تپ‌اختر شدیم.

تمامی هفت پیش‌بینی آزمایش شده در این مطالعه به اثبات رسید و بنابراین نظریه نسبیت عام اینشتین شکست‌ناپذیر باقی ماند اما این بدان معنا نیست که محققان از تلاش برای یافتن شکاف در این نظریه دست می‌کشند.

"رابرت فردمن"(Robert Ferdman)، فیزیکدان دانشگاه شرق آنگلیا در انگلستان و از نویسندگان این مقاله در بیانیه‌ای گفت: نسبیت عام قابل مقایسه با سایر نیروهای بنیادی که توسط مکانیک کوانتوم توصیف می‌شوند، نیست. بنابراین مهم است که تا حد امکان سخت‌ترین آزمایش‌ها را بر روی این نظریه انجام دهیم تا بفهمیم چه زمانی نسبیت عام با شکست مواجه می‌شود.

او افزود: یافتن هرگونه شکافی در این نظریه کشفی بزرگ خواهد بود که درهای جدیدی به سوی فیزیک مدرن فرای درک نظری کنونی ما می‌گشاید. و ممکن است در نهایت به یافتن یک نظریه واحد در مورد نیروی‌های بنیادی طبیعت کمک کند.

این مطالعه در روز ۱۳ دسامبر در مجله‌ی "Physical Review X" منتشر شده است.