نظریه نسبیت عام اینشتین یکی از سخت‌ترین آزمون‌های خود را پشت سر گذاشته است!!

نسبیت عام شکست‌ناپذیر باقی مانده است.

برداشت هنری از یک تپ‌اختر، از جمله میدان مغناطیسی شدید اطراف جسم متراکم ستاره‌ای. (اعتبار تصویر: ناسا)

نسبیت عام شاید در سخت‌ترین چالش خود تا به امروز مقاومت کرده است.

نظریه‌ای که آلبرت اینشتین در سال 1916 منتشر کرد، درک ما از فیزیک و کیهان را متحول کرد. این گرانش را به عنوان یک پیامد انعطاف‌پذیری فضا-زمان توضیح می‌دهد: اجسام پرجرم فضا-زمان را منحرف می‌کنند و فرورفتگی‌هایی ایجاد می‌کنند که اجسام دیگر به دور آن می‌چرخند.

دانشمندان نسبیت عام را در طول 105 سال گذشته بارها و بارها مورد آزمایش قرار داده‌اند.  در یک مطالعه جدید، محققان نتایج یکی از جاه‌طلبانه‌ترین چالش‌های نسبیت عام را گزارش کردند. آنها مشاهدات یک سیستم تپ‌اختری دوگانه را که توسط هفت تلسکوپ رادیویی مختلف در سراسر جهان از سال 2003 تا 2019 انجام شده بود، تجزیه و تحلیل کردند.

تپ اخترها نوعی ستاره نوترونی یا جسد ستاره‌ای فوق متراکم هستند که پرتوهای قدرتمندی از تابش و ذرات را از قطبهای مغناطیسی خود ساطع می‌کنند. این پرتوها پیوسته هستند، اما به نظر می‌رسد که ضربان دارند (از این رو نام آن‌ها به این دلیل است که تپ اخترها در حال چرخش هستند). این نور تنها زمانی دیده می‌شود که یک قطب به سمت زمین باشد.

جفت تپ اختری که تیم تحقیقاتی آن را بررسی کردند در فاصله 2400 سال نوری از زمین قرار دارند. یکی از تپ‌اخترها 44 بار در ثانیه می‌چرخد، در حالی که دیگری هر 2.8 ثانیه یک چرخش را کامل می‌کند. اعضای تیم گفتند که این دو جرم هر 147 دقیقه یک بار به دور یک مرکز جرم مشترک می‌چرخند و هر یک از آنها با سرعتی در حدود 620000 مایل در ساعت (1 میلیون کیلومتر در ساعت) در فضا حرکت می‌کنند.

یکی از نویسندگان این مطالعه، دیک منچستر، از سازمان تحقیقات علمی و صنعتی مشترک‌المنافع (CSIRO)، آژانس ملی علمی استرالیا، در بیانیه‌ای گفت:”چنین حرکت مداری سریع اجرام فشرده‌ای مانند اینها – جرم آنها حدود 30٪ بیشتر از خورشید است اما عرض آنها فقط حدود 24 کیلومتر است – به ما امکان می‌دهد بسیاری از پیش‌بینی‌های مختلف نسبیت عام را آزمایش کنیم – در مجموع 7 پیش‌بینی!”

و کیفیت با کمیت مطابقت داشت: اعضای تیم گفتند که این مطالعه به سطوحی از دقت دست یافت که برای آزمایش نسبیت عام بی‌سابقه بود.

منچستر گفت: «علاوه بر امواج گرانشی و انتشار نور، دقت ما به ما امکان می‌دهد تا تأثیر «اتساع زمان» را اندازه‌گیری کنیم که باعث می‌شود ساعت‌ها در میدان‌های گرانشی کندتر کار کنند. ما حتی باید معادله معروف اینشتین E = mc^2 را هنگام بررسی تأثیر تابش الکترومغناطیسی ساطع شده توسط تپ اختر سریع‌السیر بر حرکت مداری در نظر بگیریم.

این مطالعه نشان داد که تمام هفت پیش‌بینی آزمایش‌شده به اثبات رسیده‌اند. بنابراین نسبیت عام شکست‌ناپذیر باقی مانده است – اما این بدان معنا نیست که محققان باید تلاش برای یافتن شکاف در آن را متوقف کنند.

رابرت فردمن، فیزیکدان دانشگاه شرق آنگلیا در انگلستان، در همین بیانیه گفت: “نسبیت عام با سایر نیروهای بنیادی سازگار نیست که توسط مکانیک کوانتومی توصیف شده است. بنابراین مهم است که تا حد امکان سختگیرانه‌ترین آزمایش‌ها را بر روی نسبیت عام انجام دهیم تا کشف کنیم که چگونه و چه زمانی این نظریه شکست می‌خورد.”

فردمن افزود: «پیدا کردن هرگونه انحراف از نسبیت عام یک کشف بزرگ است که پنجره‌ای را به روی فیزیک جدید فراتر از درک نظری فعلی ما از جهان باز می‌کند.» و ممکن است در نهایت به ما در کشف یک نظریه واحد در مورد نیروهای بنیادی طبیعت کمک کند.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Einstein’s theory of general relativity passes one of its toughest tests yet

By Mike Wall published 

https://www.space.com/einstein-general-relativity-passes-pulsar-test