صدایی از ژرفای کیهان | پرونده ویژه علم بازار

[ult_animation_block animation=”zoomInRight” animation_duration=”3″ animation_delay=”1″ animation_iteration_count=”1″][bsf-info-box icon=”Defaults-clock-o” icon_size=”32″ hover_effect=”style_2″ pos=”left”] مدت زمان مطالعه:
۷ دقیقه[/bsf-info-box][/ult_animation_block]
[ult_animation_block animation=”zoomInRight” animation_duration=”3″ animation_delay=”1″ animation_iteration_count=”1″][bsf-info-box icon=”Defaults-clock-o” icon_size=”32″ hover_effect=”style_2″ pos=”left”] لینک کوتاه مطلب:
http://goo.gl/gkCxEZ[/bsf-info-box][/ult_animation_block]

دیروز، نقطه عطفی در تاریخ علم بود. یکی از بزرگترین کشفیان قرن (و به زعم برخی مهمترین کشف قرن) که از نظر استیون هاوکینگ، دست کمی از کشف بزون هیگز نداشت. کشف امواج گرانشی، چیزی که در تاریخچه شکل‌گیری مفهومی و بعدها بررسی آن، نام انیشتین و بسیاری از دانشمندان تراز اول جهان دیده می‌شود.

در این مطلب از بلاگ علم بازار، در نظر داریم به این موضوع بپردازیم، خبر این کشف را مروری کنیم، ویدئویی در این مورد ببینیم و به این بپردازیم که اساسا چرا این موضوع تا به این حد مهم است. دعوت می‌کنیم در ادامه مطلب، با ما همراه باشید.

کشف امواج گرانشی

صد سال از پیش بینی آن‌ها می‌گذرد. در این صد سال در جست‌وجویشان بودیم. و بالاخره روز موعود فرا رسیده است. امواج گرانشی، این پیش‌بینی شگفت انگیز آلبرت انیشتین، به واقع وجود دارند!

اینشتین قسمت‌های بسیاری از نظریه نسبیت عام را بر اساس نظریه الکترومغناطیس ماکسول تدوین نمود. لذا، انتظار داشت همان گونه که در الکترومغناطیس ماکسولی شاهد تابش امواج الکترومغناطیسی هستیم، در گرانش اینشتینی نیز شاهد تابش امواج گرانشی باشیم! امواجی از جنس هندسه، که در تار و پود فضازمان منتشر شده و در آن ایجاد آشفتگی می‌نمایند.

[ult_animation_block animation=”zoomInRight” animation_duration=”3″ animation_delay=”1″ animation_iteration_count=”1″]
نمایی از کنفرانس خبری که کشف امواج گرانشی در آن اعلام شد - فروشگاه دوچشمی - علم بازار

نمایی از کنفرانس خبری که کشف امواج گرانشی در آن اعلام شد – منبع عکس

[/ult_animation_block]

صحبت از وجود امواج گرانشی، در آن زمان به قدری بی‌باکانه و عجیب به نظر می‌رسید، که تا دهه‌ی ۱۹۶۰، کسی تلاش نکرد به جستجوی آن‌ها بپردازد. طبق نظریه این امواج دامنه‌ی بسیار اندکی (از مرتبه‌ی ۲۰-۱۰ متر) دارند و همین موضوع، آشکارسازی آن‌ها را بسیار دشوار می‌سازد. در زمانی که اعتقاد به وجود این امواج حتی به لحاظ نظری مورد تأیید بسیاری از فیزیکدانان نبود، جوزف وبر، اولین آشکارساز امواج گرانشی را طراحی و ابداع نمود. آشکارسازی که وی طراحی کرده بود، متشکل از یک استوانه‌ی آلومینیومی به طول دو متر و قطر یک متر بود که انتظار می‌رفت در صورت دریافت امواج گرانشی، اعوجاجی در سطح آن ایجاد گردد. پس از مدتی، جوزف وبر اعلام نمود که موفق به آشکارسازی امواج گرانشی شده است. اما سایر دانشمندان موفق نشدند نتایجی که وبر از آزمایش‌هایش گرفته بود را با آزمایش‌های مشابه به اثبات برسانند. در نتیجه، نتایجی که وبر ثبت کرده بود رد شد. گرچه آشکارساز وبر در راه رسیدن به هدفش ناموفق بود، انگیزه‌ای شد برای دیگران که به ساخت آشکارسازهای امواج گرانشی بپردازند. و هم اکنون نیز نسل سوم «لوله‌های وبر» در سطح جهان مشغول به کار هستند.

قدم بعدی برای آشکارسازی امواج گرانشی، استفاده از تداخل سنج‌های لیزری بود. تنظیماتی که سال‌ها قبل مایکلسون و مورلی از آن استفاده کرده، فرض وجود اتر را برای همیشه رد کرده بودند. پرسش این‌جا بود که آیا تداخل سنج مایکلسون این بار هم می‌تواند پرده از یکی از عجیب‌ترین رازهای دنیای فیزیک بردارد؟

و امروز می‌دانیم که پاسخ پرسش فوق، مثبت است!

[ult_animation_block animation=”zoomInRight” animation_duration=”3″ animation_delay=”1″ animation_iteration_count=”1″]

موقعیت مکانی دو آزمایشگاه LIGO نسبت به یکدیگر - کشف امواج گرانشی - علم بازار

نمایی از ساز و کار آزمایشگاه LIGO و فرآیند کاری این آزمایشگاه در کشف امواج گرانشی - منبع عکس

نمایی از ساز و کار آزمایشگاه LIGO و فرآیند کاری این آزمایشگاه در کشف امواج گرانشی – منبع عکس

[/ult_animation_block]

تداخل سنج‌های لیزری، متشکل از دو بازوی عمود بر هم هستند که در انتهای هر یک از این بازوها، آینه‌ای قرار دارد. یک «جداکننده‌ی پرتو» نیز در محل تقاطع بازوها وجود دارد. پرتوی لیزری به سمت جداکننده‌ی پرتو شلیک شده، به دو پرتوی کاملاً یکسان تبدیل می‌شود. هر پرتو مسیر خود را تا انتهای بازو طی کرده، به آینه‌ی انتهایی برخورد کرده و از روی آن بازتابیده می‌شود. پرتوهای بازتابیده در صفحه‌ی آشکارساز به یکدیگر رسیده و نقشی از دایره‌های متحد المرکز را تشکیل می‌دهند که به «الگوهای تداخلی» معروفند. تنظیمات تداخل سنج مایکلسون بسیار حساس هستند و کوچک‌ترین تغییری در آن‌ها، سبب تغییرات در الگوی تداخلی ایجاد شده روی صفحه‌ی آشکارساز می‌شوند. انتظار می‌رود که امواج گرانشی با عبور از این آشکارسازها، میان پرتوها «اختلاف راه» به وجود بیاورند و در نتیجه سبب تغییراتی در الگوی تداخلی نهایی بشوند. بدین صورت که به جای دایره‌های متحد المرکز، شاهد دایره‌هایی متحرک بر صفحه‌ی آشکارساز باشیم.

اما این حساسیت روش تداخل سنجی، مشکلاتی را نیز برای ما به وجود می‌آورد: دستگاه ساخته شده به هرگونه نویز محیطی (تغییرات دما، ارتعاشات کوانتومی دستگاه، زمین لرزه، …) بسیار حساس است. همین مورد است که سبب شده آشکارسازها در زیر زمین، در محیطی سترون و به دور از نویزهای انسانی ساخته شود. برای دقیق‌تر نمودن نتیجه، پروژه‌های آشکارسازی امواج گرانشی را به صورت قرار دادن چندین تداخل سنج در مکان‌های مختلفی از زمین طراحی می‌کنند.

[ult_animation_block animation=”zoomInRight” animation_duration=”3″ animation_delay=”1″ animation_iteration_count=”1″]
۵ نفر اصلی کشف امواج گرانشی در آزمایشگاه LIGO - علم بازار

۵ نفر اصلی کشف امواج گرانشی در آزمایشگاه LIGO – منبع عکس

[/ult_animation_block]

دیروز، در کنفرانسی خبری، اعضای تیم آشکارساز LIGO ، اعلام نمودند که این آشکارساز در ۱۴ سپتامبر ۲۰۱۵، موفق به ثبت امواج گرانشی شده است! امواج گرانشی که منشأ آن‌ها، ادغام دو سیاهچاله (به جرم‌های ۲۹ و ۳۶ برابر جرم خورشید) در فاصله‌ی ۲/۱ میلیارد سال نوری از زمین است! پس از صد سال، ما سرانجام موفق شدیم صدای کیهان را بشنویم. به گفته‌ی کیپ تورن (از بنیان‌گذاران پروژه‌ی LIGO و مشاور علمی فیلم میان‌ستاره‌ای) ما تا به حال فضازمان را مانند سطح یک دریای آرام می‌پنداشتیم. اکنون، شاهد طوفان هستیم!

در دنیای علم، شگفتی هر کشفی، به دستاوردها و مسائلی است که آن کشف در پیش روی ما قرار می‌دهد. امروز، به لطف زحمات و خلاقیت‌های بی‌پایان جمع کثیری، می‌دانیم که حق با اینشتین بوده است. این امواج، دریچه‌ای نوین به سوی جهان خلقت خواهند گشود و از این پس ما قادر خواهیم بود به جز دیدن جهان، «صدا»ی آن را نیز بشنویم. اما، با کشف امواج گرانشی، ما در برابر اقیانوسی از پرسش‌ها نیز قرار خواهیم گرفت. از جمله آن که از این پس سرنوشت گرانش کوانتومی چه خواهد شد؟ آیا امواج گرانشی می‌توانند ما را به ماهیت کوانتومی گرانش رهنمون سازند؟

الکترومغناطیس کلاسیک در سال ۱۸۶۴ میلادی تدوین شد. اما ماهیت کوانتومی امواج الکترومغناطیس، حدود نیم قرن بعد کشف شد. پرسش اینجاست که این بار چند سال باید در انتظار بمانیم؟ آیا این بار هم صبرمان مارا با کشفی شگفت انگیز روبه‌رو می کند یا نتیجه حتی در رویایمان نیز نخواهد گنجید؟

شیرین شاطرزاده یزدی

شیرین شاطرزاده یزدی، نجوم آماتوری را از دوره راهنمایی آغاز کرد و هم اکنون دانشجوی مقطع کارشناسی‌ارشد رشته فیزیک در گرایش گرانش و کیهان شناسی در دانشگاه شهید بهشتی است. تدریس و ترویج نجوم از فعالیت‌های مورد علاقه اوست.

مطالب مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

هنوز در خبرنامه علم‌بازار عضو نشده‌اید؟

برای اطلاع از آخرین اطلاعات و بروزرسانی؛ همچنین رویداد‌های نجومی، پیشنهاد‌های رصدی، تخفیف‌های ویژه و... در خبر نامه ما عضو شوید

You have Successfully Subscribed!