يمكن للأجسام الكمومية الغريبة المعروفة باسم كرات Q أن تفسر سبب وجودنا

بالعربي/ تشكلت “كتل” نظرية تسمى كرات Q في اللحظات التي أعقبت الانفجار العظيم.

أحد أكبر الألغاز الكونية هو لماذا يتكون الكون من مادة أكثر من مادة مضادة ، وهذا أساسًا سبب وجودنا. الآن ، يقول فريق من علماء الفيزياء النظرية إنهم يعرفون كيفية العثور على الإجابة. كل ما يحتاجون إليه هو اكتشاف موجات الجاذبية التي تنتجها أجسام كمية غريبة تسمى كرات Q. 

كل نوع من جسيمات المادة العادية له شريك من المادة المضادة بخصائص متعارضة – وعندما تتفاعل المادة مع المادة المضادة ، فإن كلاهما يفني بعضهما البعض. هذه الحقيقة تجعل وجودنا لغزًا ، لأن علماء الكونيات واثقون تمامًا من أنه في فجر الكون ، تم إنتاج كميات متساوية من المادة والمادة المضادة ؛ يجب أن يكون هؤلاء الشركاء في المادة والمادة المضادة قد أبادوا بعضهم البعض ، تاركين الكون خاليًا من أي مادة على الإطلاق. ومع ذلك ، فإن المادة موجودة ، ويكشف الباحثون ببطء عن أسباب ذلك. 

قد يكمن أحد الأسباب المحتملة في كرات Q ، “الكتل” النظرية التي تشكلت في اللحظات التي أعقبت الانفجار العظيم ، قبل أن ينتفخ الكون بسرعة مثل البالون. ستحتوي هذه الكائنات على عدم تناسق المادة والمادة المضادة الخاصة بها ، مما يعني أنه داخل كل كرة Q ستوجد أجزاء غير متساوية من المادة والمادة المضادة. عندما “تنفجر” هذه الكرات Q كانت ستطلق مادة أكثر من المادة المضادة – وأطلقت العنان لتموجات الجاذبية في الزمكان. إذا كانت هذه الأجسام موجودة بالفعل ، فيمكننا اكتشافها باستخدام موجات الجاذبية ، وفقًا لورقة بحثية جديدة نُشرت في 27 أكتوبر في مجلة Physical Review Letters . 

وفقًا لفيزياء الجسيمات ، فإن نسيج الكون مغطى بمجالات كمية مختلفة ، يصف كل منها بعض الخصائص (مثل الكهرومغناطيسية ) في جميع النقاط في الفضاء. تؤدي التقلبات في هذه المجالات إلى ظهور الجسيمات الأساسية التي تشكل واقعنا المادي. لتوضيح كيفية عمل هذه الحقول ، تخيل ترامبولين مع كرة بولينج في المنتصف. يمثل الشكل الذي تمنحه كرة البولينج للترامبولين مقدار الطاقة التي تساهم بها أي نقطة في الحقل في الكون – كلما اقتربنا من الاكتئاب المركزي ، زادت الطاقة الكامنة . مثلما يتحكم شكل سطح الترامبولين في كيفية تدحرج الكرة حول كرة البولينج ، فإن “شكل” الحقل يتحكم في سلوك الحقل. 

إحدى النظريات ، التي اقترحها في عام 1985 عالما الفيزياء بجامعة برينستون ، إيان أفليك ومايكل دين ، تسعى إلى تفسير عدم تناسق المادة والمادة المضادة في الكون بالقول إن الحقول التي تحكم هذا التضخم المبكر للكون الشبيه بالبالون يجب أن تكون ضحلة إلى حد ما. لكي يحدث هذا التضخم – بعبارة أخرى ، لم تكن كرة البولينج في وسط الترامبولين ثقيلة جدًا. وبنفس الطريقة التي تتدحرج بها كرة البولينج حول المنخفض الضحل لكرة البولينج لا تكتسب أو تفقد الكثير من السرعة ، فإن شكل الحقل يعني أن الطاقة التي تتحكم في تضخم الكون ظلت موحدة. 

لأن الانتفاخ يتطلب هذا التوحيد ، لا يمكن للحقل أن يتفاعل بقوة مع أي مجالات أخرى (بشكل أساسي الترامبولين الأخرى) من أجل تكوين الجسيمات. ولكن وفقًا لنظرية أفليك وداين ، فإن هذا المجال يتفاعل مع الآخرين بطريقة أدت إلى تكوين جزيئات من المادة أكثر من جسيمات المادة المضادة. من أجل الحفاظ على هذا الشكل المنتظم ، احتوى الحقل على تلك الجسيمات في “كتل”. 

قال المؤلف الرئيسي غراهام وايت ، الفيزيائي في معهد كافلي للفيزياء والرياضيات في الكون: “تسمى هذه الكتل كرات Q. إنها مجرد كتل من الحقول”. 

مع توسع الكون ، علقت كرات Q هذه حولها. “وفي النهاية ، أصبحوا أهم جزء في الكون من حيث مقدار الطاقة الموجودة فيهم مقارنةً ببقية الكون.”

لكنها لا تدوم إلى الأبد. عندما تختفي كرات Q – تملأ الكون بمادة أكثر من المادة المضادة – فإنها تفعل ذلك فجأة لدرجة أنها تنتج موجات صوتية. اقترحت الدراسة الجديدة أن هذه الموجات الصوتية تعمل كمصدر للتموجات في الزمكان المعروفة باسم موجات الجاذبية. في حالة وجود موجات الجاذبية هذه ، يمكن قياسها هنا على الأرض بواسطة كاشفات مثل مصفوفة الفضاء لمقياس التداخل الليزري التابع لوكالة ناسا (LISA) وتلسكوب أينشتاين تحت الأرض ، كما يجادل فريق وايت. 

هذه ليست النظرية الوحيدة التي تشرح عدم تناسق المادة والمادة المضادة في الكون. لكن وايت قال أن هذا جيد ، لأننا في مرحلة مثيرة حيث إذا كان أحد هذه النماذج صحيحًا ، فيمكننا على الأرجح إثبات ذلك. قال وايت: “[هناك] مجموعة كاملة من الآلات التي نشغلها في ثلاثينيات القرن الحالي والتي نأمل أن ترى موجات الجاذبية هذه”. “إذا رأيناهم ، فهذا مثير حقًا.” ولكن حتى إذا فشلت أجهزة الكشف في العثور على تموجات Q-ball هذه ، فهذه أخبار جيدة أيضًا لأنها تعني أن النظريات الأبسط ربما تكون صحيحة – ومن السهل اختبارها ، على حد قوله. “لذا فهو نوع من عدم الخسارة من بعض النواحي.”

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com