برندگان جايزه نوبل فيزيك 2006 اعلام شدند
كاشفان عدم تقارن تابش كيهاني
برندگان جايزه نوبل فيزيك 2006
|
|
|
|
|
|
|
|
گروه علمي فرهنگي- مهدي صارمي فر: روز سه شنبه ، انجمن سلطنتي علوم سوئد، «جان ماتر» و «جورج اسموت» آمريكايي را به خاطر تحقيقاتشان در زمينه طيف تابش پس زمينه كيهاني، به عنوان برنده جايزه نوبل فيزيك سال اعلام كرد.
به گزارش همشهري، جان ماتر، 61 ساله و محقق «مركز پروازهاي فضايي گودارد ناسا» است و جورج اسموت هم استاد دانشگاه كاليفرنيا در بركلي است. آن ها هركدام نصف اين جايزه 3/1 ميليون دلاري را برده اند. اين دو پژوهشگر با استفاده از داده هاي يكي از جنجالي ترين ماهواره هاي ناسا به نام كوبي (COBE)، روي تابش هاي باقي مانده از انفجار بزرگ كار كرده بودند. به اين تابش، «تابش زمينه كيهاني» مي گويند. آن ها برخلاف ايده كلي دانشمندان كه انتظار داشتند اين تابش در تمام دنيا و در تمام جهات با شدت يكساني پخش شود، توانسته بودند كه كشف كنند كه در بعضي جهات اين تابش شدت بيشتر يا كمتري دارد. در نتيجه آن ها يك عدم تقارن را در كيهان كشف كردند.
تابش جسم سياه
تابش ها پراكنده شده حرارت از اجسام به طور خلاصه «تابش جسم سياه» ناميده م شود؛ مثل وقتي كه يك سوزن را روي آتش مي گيريم و سوزن قرمز مي شود. در دهه دوم قرن بيستم اينشتين در حال تدوين تئور ا برا توجيه جاذبه بود كه نسبيت عام نام گرفت. بعد از آن فيزيكدان روس، الكساندر فريدمان با كمك لمارت، رابرتسون و واكر در چارچوب نسبيت عام مدل برا عالم طراح كردند كه در آن جهان در حال انبساط بود. اگر جهان هميشه در حال انبساط باشد، پس از يك نقطه اوليه شروع كرده است. به همين دليل اسم اين مدل را انفجار بزرگ گذاشتند؛ انفجار نقطه ا كه جرم و انرژ بسيار زياد در آن متمركز شده بود.
جرج گاموا (كه به اشتباه گاموف خوانده م شود) در نشان داد كه اگر مدل انفجار بزرگ درست باشد، تابش ناش از انفجار بزرگ همانند طيف جسم سياه خواهد بود. در اين صورت پس از گذشت زمان حدود ميليارد سال از انفجار بزرگ (كه از كشفيات نجوم به دست آمده است) دما اين تابش به حدود كلوين رسيده است.
در سال، پنيزياس و ويلسون، دو مهندس برق جوان آزمايشگاه بل كه آنت راديوي برا ردياب فركانس ها راديوي فرازمين طراح كرده بودند، ناخواسته تابش را كشف كردند كه در تمام جهات دنيا در حال پخش بود و دماي در حدود 7/2 كلوين داشت. با اعلام اين خبر و تاييد اينكه، اين همان تابش جسم سياه باق مانده از انفجار آغازين است كه تقريباً هيچ شك در درست نظريه انفجار بزرگ وجود ندارد.
تابش زمينه كيهان
طيف تابش جسم سياه ناش از انفجار بزرگ، به طور خاص «تابش ميكروموج زمينه كيهان» (CMB) ناميده م شود. تلاش برا شناخت بهتر اين طيف همچنان ادامه دارد. در نوامبر ناسا ماهواره ا به نام «كاوشگر تابش زمينه» با نام اختصار كوبي به فضا فرستاد كه وظيفه آن ثبت دقيق اين تابش بود. فعاليت ها كوبي بسيار درخشان بودند. عمر دقيق 7/13 ميليارد سال برا كيهان به دست آمد. كوبي نقشه ا از شدت تابش زمينه تهيه كرد كه تا حدود عجيب به نظر م رسيد.
همگن فضا
توصيف طبيعت براساس تقارن ها موجود در آن انجام م گيرد. يك از اين تقارن ها همگن فضا است كه منجر به اصل پايستگ اندازه حركت خط م شود. به نظر م رسد كه بعد از انفجار بزرگ، جرم و انرژ به طور همگن در تمام فضا پخش شده اند، البته واضح است كه كاملاً اين طور نيست يعن جاي مثل مركز ستارگان يا حت سطح زمين، بسيار چگال تر از فضا بين كهكشان ها است كه عملاً خال است، اما اگر در مقياس بزرگ به جهان نگاه كنيم، آنگاه م توان با تقريب خوب، جهان را همگن فرض كرد. البته آشفتگ ها كوانتوم در لحظات اوليه پس از انفجار بزرگ باعث تشكيل ستارگان و كهكشان ها شده است. اين آشفتگ ها كوانتوم كه از رو طيف تابش زمينه توسط كوبي ضبط شده بود، به دست آمد، اما چيز عجيب كه توجه همه را جلب كرد اين بود كه پس از حذف اثرات ناش از حركت زمين و منظومه شمس و كهكشان راه شير، باز هم به نظر م رسيد كه فركانس ماكزيمم شدت تابش، در يك جهت خاص با بقيه جهات متفاوت است. «جان ماتر» و «جورج اسموت» آمريكايي به خاطر همين كشف روز گذشته برنده بزرگ ترين جايزه علمي دنيا شدند.اين كشف نشان مي داد كه ممكن است يك جهت ارجح م توان در فضا داشت.
كشفيات اخير
پس از نتيجه عجيب جان ماتر و جورج اسموت از ماهواره كوبي، عده ا از كيهان شناسان اين نتيجه را به خطا آزمايش و ايراد دستگاه مربوط دانستند. ناسا ماهواره ا جديد و به روز به نام WMAP را در ژوئن به فضا فرستاد تا با دقت بيشتر اين قضيه را تحقيق كند. برخلاف كوبي كه ماهواره ا زمين گرد بود، WMAP به دور خورشيد م چرخيد. اين ماهواره در فوريه به مدار خود رسيد و WMAP هم كمك شايان به علم كرد و م كند. نتايج دريافت توسط آن نشان م دهد كه جهان از درصد جرم و انرژ معمول شناخته شده و درصد جرم نامعلوم (تاريك) و درصد انرژ نامعلوم (تاريك) تشكيل شده است.
اما دواخترشناس آمريكاي «ديويد لارسن» و «بنيامين ونولت» از دانشگاه ايلينويز كه در حال بررس داده ها يك سال اول مخابره شده توسط WMAP بودند، ادعا كردند كه تفاوت ها مشاهده شده در توزيع گاووس ماده و انرژ در طيف تابش زمينه نشان از تاييد ادعا جان ماتر و جورج اسموت از كوبي م كند. چنين ادعاي بسيار تكان دهنده است. و هنوز هم تحقيقات زيادي در اين باره در حال انجام است. اما اگر واقعاً طبيعت چهره ا جديد از خود به نمايش گذاشته باشد، هيچ كدام از قو ترين تئور ها علم در حال حاضر قادر به توضيح آن نخواهند بود. آنگاه بايد باز هم مثل سال ها نخستين قرن بيستم منتظر باشيم تا تئور جديد ساخته شود و درك ما را از دنيا باز هم بيشتر از قبل كند. اين بار نيز «طيف جسم سياه» به كمك ما آمده است.
|