Easy Bug
22nd December 2011, 01:12 PM
كشف جديد فيزيكدانان سرن شايد در چند جمله ساده خبر از وجود ذراتي سريعتر از نور را داده باشد، اما به نظر مي آيد همين چند جمله ساده در صورت اثبات شدن مي تواند 10 پديده بسيار مهم و در كل تمام جهان را تماما زير و رو كند.
دانشمندان رسما اعلام كردند كه ذرات تحت اتمي نيوترينو محدوديت بالاترين سرعتي كه در جهان وجود دارد را شكسته و به سرعتي بالاتر از سرعت نور دست پيدا كرده اند.
اما بر اساس نظريه نسبيت خاص انيشتين، هيچ پديده اي نمي تواند از اين حصار عبور كند. از اين رو چه يافته جديد فيزيكدانان نادرست باشد، چه فيزيكدانان مجبور شوند بر اساس يافته جديد درمورد نظريات مورد اعتماد تجديد نظر كنند، 10 حقيقت وجود دارند كه شكسته شدن سرعت نور مي تواند بر روي آنها تاثير مستقيم داشته باشد:
نظريه نسبيت خاص
قانون سرعت نور پشتوانه اصلي نظريه نسبيت خاص انيشتين است كه وي در سال 1905 ارائه كرد. بر اساس اين قانون سرعت نور نسبت به تمامي ناظران با هر سرعتي كه در حركت باشند، 299 ميليون و 792 هزار و 458 متر بر ثانيه خواهد بود. اين سرعت بالاترين حدي است كه هر پديده اي مي تواند داشته باشد، حد بالاي مطلق در حركت.
يافته جديد فيزيكدانان اين قانون قديمي و مورد اعتماد را متزلزل مي كند. به گفته "رابرت پلانكت" فيزيكدان لابراتوار فرمي، بر اساس نظريه نسبيت، ايجاد توانايي براي حركت جسمي با سرعتي بالاتر از سرعت نور به انرژي نامحدود نياز دارد. در صورتي كه چنين امكاني وجود داشته باشد، در اين صورت تمامي قوانين بايد از نو نوشته شوند.
سفر در زمان
در نظريه نسبيت خاص آمده است كه هيچ پديده اي نمي تواند سريعتر از نور حركت كند، بر اساس اين نظريه اگر پديده اي بتواند اين حصار را بشكند، قادر خواهد بود به گذشته سفر كند.
يافته جديد درباره نيوترينوها سوالات زيادي را برانگيخته است، اگر نيوترينوها واقعا مي توانند سريعتر از نور حركت كنند، پس اين ذرات مسافران زمان خواهند بود.
در واقع اين ذرات قادر خواهند بود پيش از اينكه از نقطه اي حركت كنند به همان نقطه برسند. فيزيكدانان مي گويند از چنين توانايي در صورتي كه واقعا وجود داشته باشد، مي توان براي ارسال پيام به گذشته توسط نيوترينوها استفاده كرد.
علت و معلول
يكي از اصلي ترين قوانين علم فيزيك و در واقع تمامي علوم، قانون عليت است: علت همواره پيشتر از معلول است. اين قانون در فيزيك كلاسيك پذيرفته شده است و نظريه خاص نسبيت، با وجود نسبي بودن حركت يك جسم، براي حفظ اين قانون مشقات زيادي را تحمل كرده است.
اما بر اساس اين نظريه، در صورتي كه جسمي بتواند سريعتر از نور حركت كند، مي تواند به زمان منفي سفر كند. در اين صورت، يك "معلول" مي تواند به گذشته سفر كرده و به پيش از زماني بازگردد كه "علتش" رخ داده است. چنين نتايجي مي توانند نوعي ارتداد علمي به شمار روند و به طور حتم براي حفظ دوباره قانون عليت قوانين بايد از نو نوشته شوند.
پلانكت مي گويد بيشتر ساختار نظري كه در قرن بيستم بنا شده بر اساس اين مفهوم بوده كه اجسام بايد با سرعتي كمتر از سرعت نور حركت كنند، تا جايي كه متوجه شده ام، اگر جسمي داشته باشيد كه بتواند سريعتر از نور حركت كند، مي توانيد رويدادها را پيش از رخ دادن مشاهده كنيد.
E=mc^2
معادله مشهور انيشتين مي گويد كه انرژي (E) و جرم (m) با يكديگر برابر بوده و مي توانند به واسطه c به توان دو به يكديگر تبديل شوند، در جايي كه c نشاندهنده ثابت سرعت نور است.
وضعيت سرعت نور به عنوان محدوده نهايي سرعت كيهاني دليلي است بر حضور اين ثابت در فرمول انيشتين اما در صورتي كه c بالاترين سرعت موجود در جهان نباشد و اجسام بتوانند سريعتر از نور حركت كنند، اين معادله بايد در موقعيتهاي ويژه تنظيم شوند. شايد سرعت خاص نيوترينوها شايستگي به دست آوردن عنوان محدوده سرعت نهايي را داشته باشند.
مدل استاندارد
مدل استاندارد نام نظريه غالبي در فيزيك ذره اي است كه در آن تمامي ذرات تحت اتمي كه جهان هستي را ساخته اند تشريح مي شوند اما در صورتي كه قانون سرعت نور و نظريه نسبيت خاص بازنويسي شوند، اين مدل نيز به تغييراتي نياز پيدا خواهد كرد.
به گفته "استفان پارك" رئيس بخش فيزيك نظري لابراتوار فرمي يكي از سنگ بناهاي مدل استاندارد نسبيت خاص است و در صورتي كه بخواهيد سنگ بناي يك ساختمان را دستكاري كنيد، بايد كل ساختمان را تغيير دهيد.
نظريه ريسمان
اين نظريه، ايده اي بسيار پيشرفته است كه مي گويد تمامي ذرات بنيادين درواقع حلقه هاي مرتعش يك ريسمان هستند. به نظر مي آيد اين فرضيه مفاهيم بسيار گسترده اي را به كار مي گيرد، از جمله احتمال اينكه جهان هستي از ابعادي بيشتر از سه بعد شناخته شده فضا و زمان برخوردار است.
آزمودن نظريه ريسمان به شكلي باورنكردني دشوار است و هيچ مدركي مبني بر درست بودن اين نظريه نيز وجود ندارد. اما در صورتي كه محاسبات سرعت نيوترينوها درست باشد، به اعتقاد عده اي از فيزيكدانان شايد تنها نظريه ريسمان قادر باشد اين پديده را توضيح دهد.
شايد اين نظريه مطرح شود كه نيوترينوها در مسيري مستقيم حركت نمي كنند، بلكه در عوض در ابعادي بيشتر از سه بعد شناخته شده كه در نظريه ريسمان مطرح شده اند، جهيده و مسيرهاي كوتاهتري را به سوي مقصد خود مي يابند. درصورتي كه نيوترينوها مسافتهاي كوتاهتري را در زمان محاسبه شده طي كنند، در اين صورت شايد سرعت واقعي آنها بيشتر از سرعت نور نباشد.
نيوترينوها
شايد كشف جديد به اين معني نباشد كه همه چيز مي تواند سريعتر از نور حركت كند، بلكه تنها نيوترينوها اين توانايي را دارند در اين صورت، ثابت مي شود پديده اي در جهان وجود داشته كه دانشمندان قطعا درباره آن چيزي نمي دانسته اند.
نيوترينوها در حال حاضر به عنوان پديده هايي عجيب شناخته مي شوند. آنها خنثي و تقريبا بدون جرم هستند كه به ندرت با ماده معمولي واكنش نشان مي دهند.
نيوترينوها چندين نوع يا به اصطلاح طعم دارند و در عين حال توانايي باورنكردني براي تبديل شدن از يك طعم به طعمي ديگر در آنها وجود دارد. از اين رو اين احتمال وجود دارد كه بالاتر بودن سرعت آنها نسبت به نور ويژگي انحصاري ديگري باشد كه تا كنون ناشناخته باقي مانده است.
تاكيون
در دهه 1960 فيزيكدانان پيشنهاد دادند كه شايد ذراتي با توانايي حركت در سرعت بالاتر از سرعت نور وجود داشته باشند، اين ذرات كه "تاكيون" ناميده شدند، همواره در حالت نظري باقي مانده و هرگز رديابي نشدند. به دليل ويژگي هاي آشفته تاكيونها از قبيل احتمال زير پا گذاشته شدن قانون عليت توسط آنها، بسياري از فيزيكدانان اين ذرات فرضي را نظريه اي حاشيه اي تصور كردند.
با اين همه در صورتي كه كشف جديد به اثبات برسد، شايد دانشمندان بخواهند بار ديگر نگاهي نزديكتر و دقيقتر به نظريه تاكيونها داشته باشند.
ابرنواختر 1987A
يكي از متناقض ترين بخشهاي شواهدي كه درباره يافته جديد ارائه شده، از رصدهايي به دست آمده كه بر روي ابرنواختر SN1987A در فاصله 168 هزار سال نوري از زمين و در ابر ماژلاني بزرگ انجام گرفته است. رصدهاي انجام شده بر روي اين ستاره بزرگ مرده نشان مي دهد نور و نيوترينوهاي پراكنده شده از انفجار اين ستاره با فاصله اي يك ساعته از هم به زمين رسيده اند.
در چنين مسافت طولاني، اين پديده به آن معني خواهد بود كه نور و نيوترينوها با سرعتي در حدود يك بخش از 100 ميليون بخش از سرعت اپتيكال نور سفر كرده اند.
اين رصد يكي از دستاوردهاي بزرگ در اخترشناسي به شمار رفته و براي كاشف خود "ماساتوشي كوشيبا" جايزه نوبل فيزيك را به ارمغان آورد. با اين همه يافته جديد با نتايج اين رصد همخواني ندارد.
در يافته جديد عنوان شده كه نيوترينوها در اصل با اختلاف 60 نانوثانيه در 730 كيلومتر از نور پيشي گرفته اند، اين نسبت برابر دو بخش در 100 هزار بخش از سرعت اپتيكال نور است. به اين شكل در صورت درست بودن نتايج مطالعات فيزيكدانان سرن، نتايج رصد ابرنواختري نيز متحول خواهد شد.
تكامل جهان اوليه
زواياي متعددي از اخترشناسي مي توانند تحت تاثير اين كشف جديد قرار گيرند. تعدادي از اصلي ترين نظريه ها درباره تاريخ جهان هستي در واقع بر اساس محاسبات نيوترينوها و نظريه هاي مرتبط با نيوترينوها بنا شده اند.
به گفته "درك فوكس" اخترشناس دانشگاه پنسيلوانيا نيوترينوها در جهان هستي به وفور يافت مي شوند و در صورتي كه رفتاري متفاوت از آنچه شناخته شده از خود نشان دهند مي توانند بر روي تمامي محاسباتي كه درباره تكامل جهان اوليه انجام گرفته تاثير بگذارند.
بر اساس گزارش لايو ساينس، به علاوه، نيوترينوها حاصل واكنشهاي گداخت هسته اي كه منبع انرژي ستاره اي به شمار مي روند، هستند، به همين دليل در صورتي كه اين ذرات رفتار متفاوتي را از خود نشان دهند، مدلهاي ستاره اي نيز به بازنويسي نيازمند خواهند شد.
منبع: كنجكاو
دانشمندان رسما اعلام كردند كه ذرات تحت اتمي نيوترينو محدوديت بالاترين سرعتي كه در جهان وجود دارد را شكسته و به سرعتي بالاتر از سرعت نور دست پيدا كرده اند.
اما بر اساس نظريه نسبيت خاص انيشتين، هيچ پديده اي نمي تواند از اين حصار عبور كند. از اين رو چه يافته جديد فيزيكدانان نادرست باشد، چه فيزيكدانان مجبور شوند بر اساس يافته جديد درمورد نظريات مورد اعتماد تجديد نظر كنند، 10 حقيقت وجود دارند كه شكسته شدن سرعت نور مي تواند بر روي آنها تاثير مستقيم داشته باشد:
نظريه نسبيت خاص
قانون سرعت نور پشتوانه اصلي نظريه نسبيت خاص انيشتين است كه وي در سال 1905 ارائه كرد. بر اساس اين قانون سرعت نور نسبت به تمامي ناظران با هر سرعتي كه در حركت باشند، 299 ميليون و 792 هزار و 458 متر بر ثانيه خواهد بود. اين سرعت بالاترين حدي است كه هر پديده اي مي تواند داشته باشد، حد بالاي مطلق در حركت.
يافته جديد فيزيكدانان اين قانون قديمي و مورد اعتماد را متزلزل مي كند. به گفته "رابرت پلانكت" فيزيكدان لابراتوار فرمي، بر اساس نظريه نسبيت، ايجاد توانايي براي حركت جسمي با سرعتي بالاتر از سرعت نور به انرژي نامحدود نياز دارد. در صورتي كه چنين امكاني وجود داشته باشد، در اين صورت تمامي قوانين بايد از نو نوشته شوند.
سفر در زمان
در نظريه نسبيت خاص آمده است كه هيچ پديده اي نمي تواند سريعتر از نور حركت كند، بر اساس اين نظريه اگر پديده اي بتواند اين حصار را بشكند، قادر خواهد بود به گذشته سفر كند.
يافته جديد درباره نيوترينوها سوالات زيادي را برانگيخته است، اگر نيوترينوها واقعا مي توانند سريعتر از نور حركت كنند، پس اين ذرات مسافران زمان خواهند بود.
در واقع اين ذرات قادر خواهند بود پيش از اينكه از نقطه اي حركت كنند به همان نقطه برسند. فيزيكدانان مي گويند از چنين توانايي در صورتي كه واقعا وجود داشته باشد، مي توان براي ارسال پيام به گذشته توسط نيوترينوها استفاده كرد.
علت و معلول
يكي از اصلي ترين قوانين علم فيزيك و در واقع تمامي علوم، قانون عليت است: علت همواره پيشتر از معلول است. اين قانون در فيزيك كلاسيك پذيرفته شده است و نظريه خاص نسبيت، با وجود نسبي بودن حركت يك جسم، براي حفظ اين قانون مشقات زيادي را تحمل كرده است.
اما بر اساس اين نظريه، در صورتي كه جسمي بتواند سريعتر از نور حركت كند، مي تواند به زمان منفي سفر كند. در اين صورت، يك "معلول" مي تواند به گذشته سفر كرده و به پيش از زماني بازگردد كه "علتش" رخ داده است. چنين نتايجي مي توانند نوعي ارتداد علمي به شمار روند و به طور حتم براي حفظ دوباره قانون عليت قوانين بايد از نو نوشته شوند.
پلانكت مي گويد بيشتر ساختار نظري كه در قرن بيستم بنا شده بر اساس اين مفهوم بوده كه اجسام بايد با سرعتي كمتر از سرعت نور حركت كنند، تا جايي كه متوجه شده ام، اگر جسمي داشته باشيد كه بتواند سريعتر از نور حركت كند، مي توانيد رويدادها را پيش از رخ دادن مشاهده كنيد.
E=mc^2
معادله مشهور انيشتين مي گويد كه انرژي (E) و جرم (m) با يكديگر برابر بوده و مي توانند به واسطه c به توان دو به يكديگر تبديل شوند، در جايي كه c نشاندهنده ثابت سرعت نور است.
وضعيت سرعت نور به عنوان محدوده نهايي سرعت كيهاني دليلي است بر حضور اين ثابت در فرمول انيشتين اما در صورتي كه c بالاترين سرعت موجود در جهان نباشد و اجسام بتوانند سريعتر از نور حركت كنند، اين معادله بايد در موقعيتهاي ويژه تنظيم شوند. شايد سرعت خاص نيوترينوها شايستگي به دست آوردن عنوان محدوده سرعت نهايي را داشته باشند.
مدل استاندارد
مدل استاندارد نام نظريه غالبي در فيزيك ذره اي است كه در آن تمامي ذرات تحت اتمي كه جهان هستي را ساخته اند تشريح مي شوند اما در صورتي كه قانون سرعت نور و نظريه نسبيت خاص بازنويسي شوند، اين مدل نيز به تغييراتي نياز پيدا خواهد كرد.
به گفته "استفان پارك" رئيس بخش فيزيك نظري لابراتوار فرمي يكي از سنگ بناهاي مدل استاندارد نسبيت خاص است و در صورتي كه بخواهيد سنگ بناي يك ساختمان را دستكاري كنيد، بايد كل ساختمان را تغيير دهيد.
نظريه ريسمان
اين نظريه، ايده اي بسيار پيشرفته است كه مي گويد تمامي ذرات بنيادين درواقع حلقه هاي مرتعش يك ريسمان هستند. به نظر مي آيد اين فرضيه مفاهيم بسيار گسترده اي را به كار مي گيرد، از جمله احتمال اينكه جهان هستي از ابعادي بيشتر از سه بعد شناخته شده فضا و زمان برخوردار است.
آزمودن نظريه ريسمان به شكلي باورنكردني دشوار است و هيچ مدركي مبني بر درست بودن اين نظريه نيز وجود ندارد. اما در صورتي كه محاسبات سرعت نيوترينوها درست باشد، به اعتقاد عده اي از فيزيكدانان شايد تنها نظريه ريسمان قادر باشد اين پديده را توضيح دهد.
شايد اين نظريه مطرح شود كه نيوترينوها در مسيري مستقيم حركت نمي كنند، بلكه در عوض در ابعادي بيشتر از سه بعد شناخته شده كه در نظريه ريسمان مطرح شده اند، جهيده و مسيرهاي كوتاهتري را به سوي مقصد خود مي يابند. درصورتي كه نيوترينوها مسافتهاي كوتاهتري را در زمان محاسبه شده طي كنند، در اين صورت شايد سرعت واقعي آنها بيشتر از سرعت نور نباشد.
نيوترينوها
شايد كشف جديد به اين معني نباشد كه همه چيز مي تواند سريعتر از نور حركت كند، بلكه تنها نيوترينوها اين توانايي را دارند در اين صورت، ثابت مي شود پديده اي در جهان وجود داشته كه دانشمندان قطعا درباره آن چيزي نمي دانسته اند.
نيوترينوها در حال حاضر به عنوان پديده هايي عجيب شناخته مي شوند. آنها خنثي و تقريبا بدون جرم هستند كه به ندرت با ماده معمولي واكنش نشان مي دهند.
نيوترينوها چندين نوع يا به اصطلاح طعم دارند و در عين حال توانايي باورنكردني براي تبديل شدن از يك طعم به طعمي ديگر در آنها وجود دارد. از اين رو اين احتمال وجود دارد كه بالاتر بودن سرعت آنها نسبت به نور ويژگي انحصاري ديگري باشد كه تا كنون ناشناخته باقي مانده است.
تاكيون
در دهه 1960 فيزيكدانان پيشنهاد دادند كه شايد ذراتي با توانايي حركت در سرعت بالاتر از سرعت نور وجود داشته باشند، اين ذرات كه "تاكيون" ناميده شدند، همواره در حالت نظري باقي مانده و هرگز رديابي نشدند. به دليل ويژگي هاي آشفته تاكيونها از قبيل احتمال زير پا گذاشته شدن قانون عليت توسط آنها، بسياري از فيزيكدانان اين ذرات فرضي را نظريه اي حاشيه اي تصور كردند.
با اين همه در صورتي كه كشف جديد به اثبات برسد، شايد دانشمندان بخواهند بار ديگر نگاهي نزديكتر و دقيقتر به نظريه تاكيونها داشته باشند.
ابرنواختر 1987A
يكي از متناقض ترين بخشهاي شواهدي كه درباره يافته جديد ارائه شده، از رصدهايي به دست آمده كه بر روي ابرنواختر SN1987A در فاصله 168 هزار سال نوري از زمين و در ابر ماژلاني بزرگ انجام گرفته است. رصدهاي انجام شده بر روي اين ستاره بزرگ مرده نشان مي دهد نور و نيوترينوهاي پراكنده شده از انفجار اين ستاره با فاصله اي يك ساعته از هم به زمين رسيده اند.
در چنين مسافت طولاني، اين پديده به آن معني خواهد بود كه نور و نيوترينوها با سرعتي در حدود يك بخش از 100 ميليون بخش از سرعت اپتيكال نور سفر كرده اند.
اين رصد يكي از دستاوردهاي بزرگ در اخترشناسي به شمار رفته و براي كاشف خود "ماساتوشي كوشيبا" جايزه نوبل فيزيك را به ارمغان آورد. با اين همه يافته جديد با نتايج اين رصد همخواني ندارد.
در يافته جديد عنوان شده كه نيوترينوها در اصل با اختلاف 60 نانوثانيه در 730 كيلومتر از نور پيشي گرفته اند، اين نسبت برابر دو بخش در 100 هزار بخش از سرعت اپتيكال نور است. به اين شكل در صورت درست بودن نتايج مطالعات فيزيكدانان سرن، نتايج رصد ابرنواختري نيز متحول خواهد شد.
تكامل جهان اوليه
زواياي متعددي از اخترشناسي مي توانند تحت تاثير اين كشف جديد قرار گيرند. تعدادي از اصلي ترين نظريه ها درباره تاريخ جهان هستي در واقع بر اساس محاسبات نيوترينوها و نظريه هاي مرتبط با نيوترينوها بنا شده اند.
به گفته "درك فوكس" اخترشناس دانشگاه پنسيلوانيا نيوترينوها در جهان هستي به وفور يافت مي شوند و در صورتي كه رفتاري متفاوت از آنچه شناخته شده از خود نشان دهند مي توانند بر روي تمامي محاسباتي كه درباره تكامل جهان اوليه انجام گرفته تاثير بگذارند.
بر اساس گزارش لايو ساينس، به علاوه، نيوترينوها حاصل واكنشهاي گداخت هسته اي كه منبع انرژي ستاره اي به شمار مي روند، هستند، به همين دليل در صورتي كه اين ذرات رفتار متفاوتي را از خود نشان دهند، مدلهاي ستاره اي نيز به بازنويسي نيازمند خواهند شد.
منبع: كنجكاو