اجسام کوانتومی عجیبی که به توپ های کیو معروف هستند می‌توانند دلیل وجود ما را توضیح دهند!!
Theoretical “lumps”یا توپ‌های کیو در لحظات پس از انفجار بزرگ شکل گرفتند.
(اعتبار عکس : NASA; ESA; G. Illingworth, D. Magee, and P. Oesch, University of California, Santa Cruz; R. Bouwens, Leiden University; and the HUDF09 Team)
یکی از بزرگترین رازهای کیهان‌شناسی این است که چرا جهان از ماده بسیار بیشتر از پادماده تشکیل شده است، اساساً چرا ما وجود داریم. اکنون، تیمی از فیزیکدانان نظری می‌گویند که می‌دانند چگونه پاسخ را بیابند. تنها کاری که آنها باید انجام دهند این است که امواج گرانشی تولید شده توسط اجرام کوانتومی عجیب و غریب به نام توپ‌های کیو را شناسایی کنند.
هر نوع ذره ماده معمولی یک شریک پادماده با ویژگی‌های متضادی دارد – و زمانی که ماده با پادماده تعامل می‌کند، این دو یکدیگر را از بین می‌برند. این واقعیت وجود ما را به یک راز تبدیل می‌کند، زیرا کیهان‌شناسان کاملاً مطمئن هستند که در طلوع جهان، مقادیر مساوی ماده و پادماده تولید شده است. این شرکای ماده و پادماده باید همگی یکدیگر را از بین می‌بردند و جهان را از هرگونه ماده خالی می‌گذاشتند. با این حال ماده وجود دارد و محققان به آرامی دلایل آن را کشف می کنند.
یکی از دلایل بالقوه نظریه توده‌ها که در لحظات پس از انفجار بزرگ، قبل از باد شدن سریع جهان مانند یک بادکنک یا بالن، شکل گرفته‌اند ممکن است در توپ‌های کیو نهفته باشد. این اجسام دارای عدم تقارن ماده ضد ماده خود هستند، به این معنی که درون هر توپ کیو بخش‌های نابرابر ماده و پادماده وجود دارد. هنگامی که این توپ‌های کیو می‌ترکند ماده بیشتری نسبت به پادماده آزاد می‌کنند –و این توپ‌ها امواج گرانشی را در فضا زمان آزاد می‌کردند. بر اساس مقاله جدیدی که در 27 اکتبر در ژورنال Physical Review Letters منتشر شد، اگر این اجرام واقعا وجود داشتند، ما می‌توانستیم آنها را با استفاده از امواج گرانشی تشخیص دهیم.
براساس فیزیک ذرات، تار و پود جهان در میدان‌های کوانتومی مختلفی پوشیده شده است که هر یک ویژگی‌هایی (مانند الکترومغناطیس) را در تمام نقاط فضا توصیف می‌کنند. نوسانات در این میدان‌ها باعث ایجاد ذرات اساسی می‌شود که واقعیت فیزیکی ما را می‌سازند. برای نشان دادن نحوه کار این میدان‌ها، ترامپولین را با یک توپ بولینگ که در مرکز آن قرار دارد تصور کنید. شکلی که توپ بولینگ به ترامپولین می‌دهد نشان می‌دهد که هر نقطه از میدان چقدر انرژی به جهان وارد می‌کند – هر چه به فرورفتگی مرکز نزدیک‌تر باشد، انرژی بالقوه بیشتر می‌شود. همانطور که شکل سطح ترامپولین نحوه چرخش یک سنگ مرمر را در اطراف توپ بولینگ تعیین می‌کند، ‘شکل’ یک میدان نیز بر رفتار میدان حاکم است.
یک نظریه که در سال 1985 توسط فیزیکدانان دانشگاه پرینستون، ایان افلک و مایکل داین ارائه شد، به دنبال توضیح عدم وجود تقارن ماده ضد ماده جهان با گفتن این است که میدان‌هایی که بر آن بالون اولیه حکمرانی می‌کردند، مانند زمان تورم جهان، باید نسبتاً کم‌عمق باشند تا تورم اتفاق بیفتد – به عبارت دیگر، توپ بولینگ در مرکز ترامپولین خیلی سنگین نبود و همانطور که سنگ مرمری که دور فرورفتگی کم عمق توپ بولینگ می چرخد سرعت زیادی نمی گیرد یا سرعتش را از دست نمی دهد،(به عبارتی سرعت یکنواختی دارد) بنابراین شکل میدان به این معنی است که انرژی حاکم بر تورم کیهان یکنواخت می ماند.
از آنجایی که تورم به این یکنواختی نیاز دارد، میدان نمی‌تواند با هیچ میدان دیگری (به طور اساسی دیگر ترامپولین‌ها) تعامل زیادی داشته باشد تا ذرات ایجاد کند. اما طبق نظریه افلک و داین، این میدان با میدان‌های دیگر به گونه‌ای برهمکنش داشت که بیشتر از ذرات پادماده ذرات ماده ایجاد می‌کرد. به منظور حفظ آن شکل یکنواخت، میدان آن ذرات را به صورت توده در خود جای داد.
به این توده‌ها توپ کیو می‌گویند. گراهام وایت، نویسنده اصلی، فیزیکدان موسسه کاولی برای فیزیک و ریاضیات کیهان، گفت: آنها فقط توده‌های میدانی هستند.
با انبساط جهان، این توپ‌های کیو در اطراف آویزان بودند’و در نهایت، آنها به مهم‌ترین بخش جهان از نظر میزان انرژی در آنها در مقایسه با بقیه جهان تبدیل می‌شوند.
اما آنها برای همیشه دوام نمی‌آورند. وقتی توپ‌های کیو ناپدید می‌شوند – جهان را با ماده بیشتری نسبت به ضد ماده آغشته می‌کنند – آنقدر ناگهانی این کار را انجام می‌دهند که امواج صوتی تولید می‌کنند. مطالعه جدید پیشنهاد کرد که این امواج صوتی به عنوان منبعی برای امواج در فضا-زمان معروف به امواج گرانشی عمل می‌کنند. تیم وایت استدلال می‌کند که اگر آن امواج گرانشی وجود داشته باشد، می‌توان آنها را در اینجا روی زمین توسط آشکارسازهایی مانند آرایه فضایی تداخل سنج لیزری ناسا (LISA) و تلسکوپ زیرزمینی اینشتین اندازه‌گیری کرد.
این تنها نظریه‌ای نیست که عدم تقارن ماده ضد ماده جهان را توضیح می‌دهد. اما وایت گفت که اشکالی ندارد، زیرا ما در نقطه هیجان‌انگیزی هستیم که اگر یکی از این پارادایم‌ها درست باشد، احتمالاً می‌توانیم آن را ثابت کنیم. وایت می‌گوید: «مجموعه‌ای از ماشین‌ها وجود دارند که ما در دهه 2030 روشن می‌کنیم که امیدواریم این امواج گرانشی را ببینند.» ‘اگر ما آنها را ببینیم، واقعا هیجان‌انگیز است.’ اما حتی اگر آشکارسازها نتوانند این امواج توپ کیو را پیدا کنند، این نیز خبر خوبی است زیرا به این معنی است که احتمالاً نظریه‌های ساده‌تر درست هستند – و آزمایش آنها آسان‌تر است. ‘بنابراین از برخی جهات تا حدی بدون باخت است.
توضیح: به گفته فیزیکدانان سرن، مرکز اروپایی فیزیک ذرات در نزدیکی ژنو، اگر فیزیکدانان بتوانند توده‌های کوچکی از ذرات به نام توپ‌های کیو بسازند، یک منبع نامحدود انرژی ممکن است روزی در دسترس باشد. توپ‌های عجیب و غریب کیو همچنین امکان کشف دنیای جدیدی از فیزیک را فراهم می‌کنند.
مترجم: مرتضی نادری‌فرد
منبع:
Weird quantum objects known as Q balls could explain why we exist
By Ashley Hamer
https://www.space.com/q-balls-why-universe-exists