يمكن للجاذبية أن تتحول إلى ضوء ، كما تقترح ورقة فيزياء مثيرة للعقل
وجد فريق بحثي أن الجاذبية يمكن أن تحول نفسها إلى ضوء ، ولكن فقط إذا تصرف الزمكان بالطريقة الصحيحة.
في ظل الظروف العادية ، لا يمكنك الحصول على شيء من لا شيء. على وجه التحديد ، فإن النموذج القياسي لـ فيزياء الجسيمات، النظرية السائدة التي تشرح حديقة الحيوانات دون الذرية للجسيمات ، تحظر عادةً تحويل الجسيمات عديمة الكتلة إلى جسيمات ضخمة. في حين أن الجسيمات في النموذج القياسي تتغير باستمرار إلى بعضها البعض من خلال تفاعلات وعمليات مختلفة ، فإن الفوتون – الناقل عديم الكتلة للضوء – لا يمكن أن يتحول عادة إلى جسيمات أخرى. ولكن إذا كانت الظروف مناسبة تمامًا ، فمن الممكن – على سبيل المثال ، عندما يتفاعل الفوتون مع ذرة ثقيلة ، يمكن أن ينفصل تلقائيًا ليصبح إلكترونًا وبوزيترونًا ، وكلاهما جسيمات ضخمة.
مع هذا المثال المشهور في متناول اليد ، كتب فريق من علماء الفيزياء النظرية في ورقة نُشرت في 28 مارس في قاعدة بيانات ما قبل الطباعة arXiv (يفتح في علامة تبويب جديدة)، سئل عما إذا كانت الجاذبية نفسها يمكن أن تتحول إلى جسيمات أخرى. عادة ما نفكر في الجاذبية من خلال العدسة العامة النسبية حيث تؤثر الانحناءات والتواءات في الزمكان على حركة الجسيمات. في تلك الصورة ، سيكون من الصعب جدًا تخيل كيف يمكن للجاذبية أن تخلق الجسيمات. لكن يمكننا أيضًا مشاهدة الجاذبية من خلال عدسة كمومية ، وتصور قوة الجاذبية كما تحملها عدد لا يحصى من الجسيمات غير المرئية التي تسمى الجرافيتونات. في حين أن صورتنا للجاذبية الكمومية بعيدة عن الاكتمال ، فإننا نعلم أن هذه الجرافيتونات ستتصرف مثل أي جسيم أساسي آخر ، بما في ذلك التحويل المحتمل.
لاختبار هذه الفكرة ، درس الباحثون ظروف الكون المبكر للغاية. عندما كان عالمنا صغيرًا جدًا ، كان أيضًا صغيرًا وساخنًا وكثيفًا. في ذلك الكون الشاب ، تم تكثيف جميع أشكال المادة والطاقة إلى مستويات لا يمكن تصورها ، أكبر بكثير مما يمكن حتى لأقوى مصادمات الجسيمات لدينا تحقيقه.
وجد الباحثون أنه في هذا الإعداد ، تلعب موجات الجاذبية – تموجات في نسيج الزمكان الناتجة عن الاصطدامات بين الأجسام الكونية الأكثر ضخامة – دورًا مهمًا. عادة ، تكون موجات الجاذبية ضعيفة للغاية ، وقادرة على دفع الذرة عبر مسافة أقل من عرض نواتها. لكن في بداية الكون ، كان من الممكن أن تكون الموجات أقوى بكثير ، وكان من الممكن أن يكون لذلك تأثير خطير على كل شيء آخر.
كانت تلك الموجات المبكرة تتدفق ذهابًا وإيابًا ، مما يؤدي إلى تضخيم نفسها. أي شيء آخر في الكون سيقع في شد وجذب الموجات ، مما يؤدي إلى تأثير الرنين. مثل طفل يضخ أرجله في الوقت المناسب تمامًا لإرسال تأرجح أعلى وأعلى ، كانت موجات الجاذبية تعمل كمضخة ، تدفع المادة إلى كتل ضيقة مرارًا وتكرارًا.
يمكن أن تؤثر موجات الجاذبية أيضًا على المجال الكهرومغناطيسي. لأن الموجات هي تموجات في الزمكان نفسه ، فهي لا تقتصر على التفاعلات مع الأجسام الضخمة. مع استمرار ضخ الموجات ، يمكنها دفع الإشعاع في الكون إلى طاقات عالية للغاية ، مما يتسبب في ظهور تلقائي للفوتونات: الجاذبية تولد الضوء نفسه.
وجد الباحثون أن هذه العملية بشكل عام غير فعالة إلى حد ما. الكون المبكر كان يتوسع أيضًا، لذا فإن الأنماط القياسية لموجات الجاذبية لم تكن لتستمر طويلاً. ومع ذلك ، وجد الفريق أنه إذا احتوى الكون المبكر على ما يكفي من المادة بحيث تقل سرعة الضوء (بالطريقة نفسها التي ينتقل بها الضوء ببطء أكبر عبر وسط مثل الهواء أو الماء) ، فقد تكون الموجات عالقة لفترة كافية للحصول على الأشياء حقًا. تتدفق ، وتولد فيضانات من الفوتونات الزائدة.
لم يفهم الفيزيائيون تمامًا بعد الفيزياء المعقدة والمتشابكة للكون المبكر ، والتي كانت قادرة على تحقيق مآثر لم تُرصد منذ ذلك الحين. يضيف هذا البحث الجديد خيطًا آخر إلى النسيج الغني: القدرة على الجاذبية لتوليد الضوء. من المفترض أن يستمر هذا الإشعاع في التأثير على تكوين المادة وتطور الكون ، لذا فإن العمل على الآثار الكاملة لهذه العملية المفاجئة قد يؤدي إلى ثورات جديدة في فهمنا للحظات الأولى من الكون.
