نیروی پنجم طبیعت، واقعی یا خیالی باطل؟

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از sciencealert، درک کنونی ما از جهان بیان می‌کند که تحت تاثیر چهار نیروی جاذبه، الکترومغناطیس و نیروهای قوی و ضعیف هسته‌ای قرار دارد اما شواهدی از وجود نیروی پنجم هم به چشم می‌خورد. در صورت وجود چنین نیرویی، نه تنها قادر به پر کردن جاهای خالی در نظریه نسبیت عام انیشتین خواهیم بود بلکه نحوه درکمان از کارکرد جهان هستی نیز تغییر خواهد یافت. حالا فیزیکدانان راهی پیدا کرده‌اند تا این نیروی اسرارآمیز را به بوته آزمایش بگذارند.

چهار نیروی طبیعت در کنار هم، مواد اصلی تشکیل دهنده مدل استاندارد فیزیک هستند و انسان از فیزیک برای توضیح دادن و پیش‌‌بینی رفتار ذرات و مواد در جهن هستی استفاده می‌کند.

نیروی هسته‌ای قوی چیزی است که هسته‌های اتمی را دجای خود نگه می‌دارد و نیروی هسته‌ای ضعیف قادر است اتم‌های خاصی را وادار به فروپاشی رادیواکتیوی کند.

در حالی که دو نیروی هسته‌ای در انتهای کوچک‌تر مقیاس قرار دارند، نیروی جاذبه و الکترومغناطیس در انتهای بزرگ‌تر مقیاس قرار دارند.

وجود نیروی الکترومغناطیس برای در کنار هم نگه داشتن مولکول‌ها ضروری است در حالی که نیروی جاذبه مانع از جدا شدن و از هم پاشیدن سیارات و کهکشان‌ها می‌شود.

اما یک مشکل وجود دارد: در بسیاری از مواقع نیروی جاذبه عجیب غریب‌ترین عضو این گروه بسیار مهم محسوب می‌شود. نیروی جاذبه، آخرین نیروی بنیادی است که انسان تاکنون موفق به کشف راهی برای تولید و کنترل آن پیدا نکرده است.

همچنین این نیرو همه چیز را آن طور که باید توضیح نمی‌دهد؛ مطالعات نشان می‌دهد نیروی جاذبه موجود در جهان هستی بیشتر از آن چیزی است که بتوان با تمامی مواد مرئی موجود در کهکشان تولید کرد.

موجودیتی که قبلا از این برای توضیح دادن این شکاف استفاده می‌کردیم، حفره یا چاله به نام ماده تاریک، منجر به پیشرفتی نشده است چراکه حتی بهترین تکنولوژی‌های ما نیز قادر به کشف کوچک‌ترین ردی از آن نبوده است.

به لطف ناتوانی ما در درک ماهیت اصلی ماده تاریک، برخی از فیزیکدانان به فکر بیرون انداختن نیروی گرانش از گروه نیروهای اساسی افتاده‌اند. اما گروهی دیگر معتقدند به جای کنار گذاشتن یکی از نیروهای بنیادین به امید رسیدن به در ک بهتری از جهان هستی، نیروی پنجمی را به این گروه اضافه کنند تا نیروی جاذبه را به دیگر نیروها ربط بدهند.

اندریا غز، مدیر دانشگاه کالیفرنیا، می‌گوید: «شواهد زیادی مبنی بر وجود شکاف‌هایی در نظریه گرانش انیشتن موجود است. تنها وجود سیاه‌چاله‌های غول‌آسا به ما می‌گوید که تئوری‌های فعلی ما از چگونگی نحوه عملکرد جهان هستی برای توضیح این که یک سیاه‌‌چاله چیست، ناکافی و کم است».

تیم تحقیقاتی غز به دنبال نیروی پنجم طبیعت هستند؛ به گفته آنها بهترین جای ممکن در جهان هستی برای پیدا کردن این نیرو محلی است که نیروی گرانش بسیار قوی است، نشانه‌ای از اینکه چیزهای اضافی راحت‌‌تر شناسایی می‌شوند.

با تجزیه و تحلیل تصاویری بسیار واضح از قلب کهکشان راه شیری که توسط رصدخانه کک در هاوایی گرفته شده است، پژوهشگران قادر به ردیابی مدارهای ستاره‌های نزدیک به سیاه چاله‌های غول‌آسای کهکشان ما شدند.

براساس این مسیرها، آنها می‌توانند تاثیر مستقیم نیروی گرانش بر حرکات ستارگان را اندازه‌گیری کنند و دریابند که آیا پای نیروی دیگری در میان است یا خیر.

غز در آخر اضافه کرد: «مطالعه ستاره‌های موجود در مرکز کهکشان راه شیری منجر به ایجاد روش جست‌‌وجوی نوینی در نحوه عملکرد گرانش شده است. با مشاهده حرکات ستارگان در طی 20 سال گذشته که از طریق اندازه‌گیری‌های بسیار دقیق پایگاه اطلاعات رصدخانه کک جمع‌آوری شده است، می‌توان محدودیت‌های نیروی گرانش را دید».

تیم تحقیقاتی علاقه‌مند به دیدن رویدادی است که انتظار می‌رود سال آینده اتفاق بیفتد؛ وقتی که ستاره‌ای به نام «S0-2» به سیاه‌‌چاله غول‌آسای کهکشان ما نزدیک‌تر خواهد شد. گمان می‌رود سیاه‌چاله با حداکثر قدرت جاذبه این ستاره را ببلعد. اگر هرگونه انحرافی در پیش‌بینی‌های نسبیت عام وجود داشته باشد، این بهترین زمان برای شناسایی آنهاست.

مترجم: هانا حیدری