منوعات

العلماء يختبرون الطبيعة الكمومية للجاذبية

توضح نظرية النسبية العامة لأينشتاين أن الجاذبية تنتج عن انحناء في اتجاهي المكان والزمان. المظهر الأكثر شيوعًا لهذه الظاهرة هو جاذبية الأرض، التي تبقينا على الأرض وتفسر سبب سقوط الكرات على الأرض ولماذا يكون لدى الأفراد وزن عندما يقفون على الميزان.

من ناحية أخرى، في مجال فيزياء الطاقة العالية، يدرس العلماء الأجسام الصغيرة غير المرئية التي تخضع لقوانين ميكانيكا الكم، والتي تتميز بتقلبات عشوائية تخلق حالة من عدم اليقين بشأن مواقع وطاقات الجسيمات مثل الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات. إن فهم عشوائية ميكانيكا الكم ضروري لشرح سلوك المادة والضوء على المقياس دون الذري.

لعقود من الزمن، حاول العلماء الجمع بين هذين المجالين من الدراسة للوصول إلى وصف كمي للجاذبية. وهذا من شأنه أن يجمع بين فيزياء الانحناء المرتبطة بالنسبية العامة والتقلبات العشوائية الغامضة المرتبطة بميكانيكا الكم.

دراسة جديدة في الفيزياء الطبيعية أعلن علماء الفيزياء في جامعة تكساس في أرلينغتون عن تحقيق عميق جديد للواجهة بين هاتين النظريتين، وذلك باستخدام جزيئات النيوترينو ذات الطاقة العالية التي اكتشفها كاشف الجسيمات المثبت في عمق النهر الجليدي في القطب الجنوبي في القطب الجنوبي.

قال المؤلف المشارك بنجامين جونز، أستاذ مشارك في الفيزياء: “إن التحدي المتمثل في توحيد ميكانيكا الكم مع نظرية الجاذبية لا يزال أحد أكثر المشاكل إلحاحًا التي لم يتم حلها في الفيزياء”. “إذا كان مجال الجاذبية يتصرف بشكل مشابه للمجالات الطبيعية الأخرى، فإن انحناءه يجب أن يظهر تقلبات كمية عشوائية.”

كان طلاب الدراسات العليا من UTA وجونز، أكشيما نيجي وجرانت باركر، جزءًا من فريق تعاون IceCube الدولي الذي ضم أكثر من 300 عالم من الولايات المتحدة، بالإضافة إلى أستراليا وبلجيكا وكندا والدنمارك وألمانيا وإيطاليا واليابان ونيوزيلندا وكوريا. . والسويد وسويسرا وتايوان والمملكة المتحدة.

للبحث عن علامات الجاذبية الكمومية، وضع الفريق آلاف أجهزة الاستشعار على مساحة كيلومتر مربع بالقرب من القطب الجنوبي للقارة القطبية الجنوبية، والتي رصدت النيوترينوات، وهي جسيمات دون ذرية غير عادية ولكنها وفيرة ومحايدة الشحنة وعديمة الكتلة. وتمكن الفريق من دراسة أكثر من 300 ألف نيوترينو. كانوا يتطلعون لمعرفة ما إذا كانت هذه الجسيمات عالية الطاقة جدًا قد تعرقلت بسبب التقلبات الكمومية العشوائية في الزمكان والتي يمكن توقعها إذا كانت الجاذبية ميكانيكية كمومية، لأنها تسافر لمسافات طويلة عبر الأرض.

وقال نيجي: “لقد بحثنا عن هذه التقلبات من خلال دراسة نكهات النيوترينوات التي اكتشفها مرصد آيس كيوب”. “لقد أدى عملنا إلى قياسات أكثر حساسية بكثير من القياسات السابقة (أكثر من مليون مرة، بالنسبة لبعض النماذج)، لكنه لم يجد دليلاً على تأثيرات الجاذبية الكمومية المتوقعة”.

إن عدم ملاحظة الهندسة الكمومية للزمكان هو بيان قوي حول الفيزياء غير المعروفة حتى الآن والتي تعمل في واجهة فيزياء الكم والنسبية العامة.

وقال جونز: “يمثل هذا التحليل الفصل الأخير في مساهمة UTA في مرصد IceCube، الذي استغرق إعداده ما يقرب من عقد من الزمن”. “تتابع مجموعتي حاليًا تجارب جديدة تهدف إلى فهم أصل وقيمة كتلة النيوترينو باستخدام تقنيات الفيزياء الذرية والجزيئية والبصرية.”

..

Source link

orcalimaa

المصدر الرئيسي للأخبار والمعلومات الصحية والطبية الموثوقة وفي الوقت المناسب . توفير معلومات صحية ذات مصداقية ومجتمع داعم وخدمات تعليمية من خلال مزج الخبرة الحائزة على جوائز في المحتوى والخدمات المجتمعية وتعليقات الخبراء والمراجعة الطبية .

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى