إن اثنين من أكبر الاختراقات الفيزيائية خلال العقد الماضي هما اكتشاف أن الجسيمات دون الذرية المتموجة التي تسمى النيوترينو لديها في الواقع كمية صغيرة من الكتلة واكتشاف أن توسع الكون في الواقع يسرع بسرعة.
يقترح الآن ثلاثة فيزيائيين من جامعة واشنطن أن الاكتشافين مرتبطان بشكل متكامل من خلال واحدة من أغرب سمات الكون ، وهي الطاقة المظلمة ، وهي صلة يقولون أنها يمكن أن تكون ناتجة عن جسيم دون ذري لم يكن معروفًا سابقًا يسمونه "المسرع".
كانت الطاقة المظلمة ضئيلة في الكون المبكر ، لكنها الآن تمثل حوالي 70 في المائة من الكون. يمكن أن يساعد فهم هذه الظاهرة على تفسير سبب توسع الكون يومًا ما ، لفترة طويلة في المستقبل ، لدرجة أنه لن تكون النجوم أو المجرات الأخرى مرئية في سماء الليل ، وفي النهاية يمكن أن تساعد العلماء على تمييز ما إذا كان توسع الكون سيستمر إلى أجل غير مسمى.
في هذه النظرية الجديدة ، تتأثر النيوترينوات بقوة جديدة ناتجة عن تفاعلاتها مع مسرعات. قالت آن نيلسون ، أستاذة الفيزياء بجامعة دبليو دبليو ، إن الطاقة المظلمة تنتج بينما يحاول الكون تفتيت النيوترينوات ، مما يؤدي إلى توتر مثل ذلك في الشريط المطاطي الممتد. وقالت إن هذا التوتر يغذي توسع الكون.
تتكون النيوترينوات من تريليونات الأفران النووية للنجوم مثل شمسنا. يتدفقون عبر الكون ، والمليارات تمر عبر كل المادة ، بما في ذلك الناس ، كل ثانية. إلى جانب الكتلة الصغيرة ، ليس لديهم شحنة كهربائية ، مما يعني أنهم لا يتفاعلون إلا قليلاً جدًا ، على الإطلاق ، مع المواد التي يمرون بها.
لكن نيلسون قال إن التفاعل بين المسرعات والمواد الأخرى أضعف ، وهذا هو سبب عدم رؤية هذه الجسيمات بواسطة أجهزة الكشف المتطورة. ومع ذلك ، في النظرية الجديدة ، تظهر المسرعات قوة يمكن أن تؤثر على النيوترينوات ، وهي قوة تعتقد أنها يمكن اكتشافها من خلال مجموعة متنوعة من تجارب النيوترينو التي تعمل بالفعل في جميع أنحاء العالم.
هناك العديد من نماذج الطاقة المظلمة ، لكن الاختبارات تقتصر في الغالب على علم الكونيات ، ولا سيما قياس معدل تمدد الكون. وقال نيلسون "لأن هذا ينطوي على مراقبة أشياء بعيدة جدًا ، فمن الصعب جدًا إجراء مثل هذا القياس بدقة".
"هذا هو النموذج الوحيد الذي يمنحنا طريقة مفيدة لإجراء تجارب على الأرض لإيجاد القوة التي تولد طاقة مظلمة. يمكننا القيام بذلك باستخدام تجارب النيوترينو الحالية ".
تم تقديم النظرية الجديدة في ورقة كتبها نيلسون. ديفيد كابلان ، وهو أيضًا أستاذ فيزياء UW ؛ ونيل وينر ، باحث مشارك في الفيزياء من جامعة غرب أستراليا. عملهم ، مدعومًا جزئيًا بمنحة من وزارة الطاقة الأمريكية ، مفصل في ورقة مقبولة للنشر في العدد القادم من رسائل المراجعة الفيزيائية ، وهي مجلة للجمعية الفيزيائية الأمريكية.
يقول الباحثون أن كتلة النيوترينو يمكن أن تتغير في الواقع وفقًا للبيئة التي تمر من خلالها ، بنفس الطريقة التي يتغير بها مظهر الضوء اعتمادًا على ما إذا كانت تسافر عبر الهواء أو الماء أو منشور. وهذا يعني أن كاشفات النيوترينو يمكن أن تأتي بنتائج مختلفة إلى حد ما اعتمادًا على مكان وجودها وما يحيط بها.
ولكن إذا كان النيوترينو أحد مكونات الطاقة المظلمة ، فهذا يشير إلى وجود قوة من شأنها التوفيق بين الشذوذ بين التجارب المختلفة ، على حد قول نيلسون. وقالت إن وجود تلك القوة ، المكونة من النيوترينوات والمسرعات ، سيستمر في تغذية توسع الكون.
لقد تابع الفيزيائيون أدلة يمكن أن تخبر ما إذا كان الكون سيستمر في التوسع إلى ما لا نهاية أو سيتوقف فجأة وينهار على نفسه في ما يسمى "أزمة كبيرة". قال نيلسون أنه في حين أن النظرية الجديدة لا تنص على "أزمة كبيرة" ، إلا أنها تعني أنه في مرحلة ما ، سيتوقف التوسع عن النمو بشكل أسرع.
وقالت: "في نظريتنا ، في نهاية المطاف ، ستبتعد النيوترينوات كثيرًا وتصبح ضخمة جدًا بحيث لا تتأثر بتأثير الطاقة المظلمة بعد الآن ، لذا سيتوقف تسارع التوسع". "يمكن أن يستمر الكون في التوسع ، ولكن بمعدل متناقص باستمرار".
المصدر الأصلي: نشرة جامعة واشنطن الإخبارية
