f116
| 16 |
|---|
لغز نقص النيوترينو الشمسي.
...في النسبية العامة الكلاسيكية، يُفترض ضمنًا أن الكون يتكون من ورقة واحدة فقط. لا يوجد ما يدل على أنه من الضروري التفكير في تكوين مختلف، يقول البعض.
بل قد يكون أكثر من ذلك.
التفاعلات الاندماجية التي تحدث في قلب الشمس تُنتج طاقة على شكل:
- فوتونات - نيوترينوات.
...النيوترينوات تتفاعل بشكل ضئيل جدًا مع المادة، لذا تغادر الشمس بسهولة. أما الطاقة على شكل فوتونات، فهي تنتقل بصعوبة نحو سطح الشمس، والكروموسفير، من خلال عمليات متتالية من الامتصاص والإعادة الإصدار، بفضل الحمل الحراري السائد في هذا الجسم السماوي. عندما تصل هذه الطاقة إلى الكروموسفير، تُنبعث على شكل فوتونات.
...إذًا، على الأرض، نستقبل، مع مراعاة هذا التأخير، كلًا من الفوتونات والنيوترينوات. حتى تاريخ قريب جدًا، لم يكن بإمكاننا قياس تدفق النيوترينوات، رغم أن كل سنتيمتر مكعب من جسمنا يمر عبره كل ثانية، باستثناء الخطأ، عشرة مليارات من النيوترينوات.
...أظهر قياس هذا التدفق حقيقة مقلقة. نحن نستقبل فقط حوالي نصف عدد النيوترينوات المتوقعة. هذا هو "نقص النيوترينو الشمسي"، أو نقص النيوترينوات الشمسية. سيكون من الضروري بالتأكيد، في يوم من الأيام، إيجاد تفسير لهذا الظاهرة، وإلا فإن كل معرفتنا بالديناميكية الشمسية (والمشتركة للنجوم) ستنهار.
...في آخر كتاب لي، الصادر عن دار النشر ألبين ميشيل، بعنوان "لقد فقدنا نصف الكون"، كتبت في الجزء الأول أننا نمتلك فهمًا نظريًا جيدًا لعملية نجوم، واعتبرناه مرضيًا. لكن بما أن الأمور تتغير، ففي الكتاب التالي سأضطر إلى إدراج فصل بعنوان:
لقد فقدنا نصف النيوترينوات الشمسية.
...بعض الفيزيائيين النظريين يشعرون بالذهول، بينما يشعر آخرون بالفرح. فهذا أول ظاهرة تُظهر فعلاً عجز الميكانيكا الكمومية. سيكون من الضروري إعادة النظر في هذا الأمر.
كون واحد، أم كونين؟
ما هي الأفكار التخمينية الجارية حاليًا؟
أولًا، مرجعيتان:
ر. فوت ور. ر. فولكاس، Phys. Rev. D، المجلد 52، العدد 11، 1 ديسمبر 1995
ز. ج. بيريزيان ور. ن. موهاباترا، Phys. Rev.، المجلد 52، العدد 11، 1 ديسمبر 1995.
...يظن فوت وفولكاس أن الكون يتكون من قطاعين: القطاع الخاص بنا، و"قطاع مرآة"، مقلوب، متماثل، أي "متماثل بـ P". لذا فإن الطاقة الناتجة عن الاندماج تشمل، في نفس الوقت، نيوترينوات "كلاسيكية" و"نيوترينوات مرآة"، أي نيوترينوات تنتمي إلى القطاع الثاني (من ثلاثة أنواع: إلكترونية، ميوونية، تاوونية، وطبعًا جسيماتها المضادة). القطاع، الورقة، الطبقة: كلمات مترادفة.
...لكن كوننا ليس متماثلًا. إنه يشهد ما يُعرف بخرق مبدأ التناظر. التفاعلات "اليمينية" لا تحدث بنفس السرعة التي تحدث بها صورتها في المرآة. المرجع الكلاسيكي:
ت. دي. لي وس. إن. يانغ، Phys. Rev. 104، 254 (1956)
...يُمَثِّل فوت وفولكاس الكون بشكل متماثل بافتراض وجود نسخة مزدوجة، وهي "الكون المرآة"، حيث يُخرق مبدأ التناظر في الاتجاه المعاكس. وفي هذه العملية، صنعنا نموذجًا يُفترض أن النيوترينوات تمتلك "أبناء أصغر"، متماثلة بـ CPT، باستخدام نظرية المجموعات.
...انظر: "ج. بي. بيتي وبي. ميدي: هندسة المادة المضادة من خلال التفاعل المعاكس لمجموعة على فضاء زخمها." 3: المجموعة التوأم. [على الموقع: فيزياء هندسية ب، 1-3]، 1998.
...هناك مشكلة أخرى تدفعنا إلى التفكير في وجود كونين بدلًا من كون واحد، وهي غياب المادة المضادة الأولية في كوننا. عادةً، في حالته الأولى، كان الكون يتكون، كما قال ستيفن وينبرغ، من "كل أنواع الإشعاعات". فكانت الفوتونات تولد أزواجًا من الجسيمات والجسيمات المضادة، التي كانت تسرع إلى التدمير المتبادل في مكان ما (مثلاً، الإلكترونات والبوزيترونات، التي تمتلك شحنات كهربائية معاكسة، تجذب بعضها البعض). لذا، كان الكون الأولي (الضياع الهائل عند العبرانيين) مزيجًا مضطربًا جدًا، حيث يتحول الإشعاع باستمرار إلى مادة-مادة مضادة والعكس. ثم، مع توسع الكون، تنخفض طاقة الفوتونات، لتصبح غير قادرة على إنتاج هذه الأزواج المتعارضة. في هذه اللحظة، يبدأ الكون في التفريغ بسرعة هائلة. بعد 13 ثانية، يُحسم الأمر. السؤال: لماذا نحن هنا؟ لماذا لم تكن التدميرات كاملة؟ الجواب: لا يوجد جواب.
...من هنا، ظهور بعض الأوراق العلمية لأندريه ساخاروف، الذي كان أول من اقترح أن كونين قد يكونا تكوّنا في نفس الوقت، بدلًا من كون واحد فقط.
أ. ساخاروف: "خرق CP والانحياز الباريوني للكون". ZhETF Pis'ma 5: 32-35 (1967)؛ ترجمة JETP Lett. 5: 24-27 (1967)
أ. ساخاروف: "نموذج كوني متعدد الطبقات". مذكرة من معهد الرياضيات التطبيقية، موسكو 1970
أ. ساخاروف: "نموذج كوني للكون مع عكس متجه الزمن". ZhETF 79: 689-693 (1980)؛ ترجمة في Sov. Phys. JETP 52: 349-351 (1980)
أ. ساخاروف: "البنية الطوبولوجية للجسيمات الأولية وانحياز CPT" في "مشاكل في الفيزياء النظرية"، مُكرّس لذكرى إي. إي. تام، ناوكا، موسكو 1972، الصفحات 243-247
ملاحظة: في هذين الكونين، تكون سهام الزمن معاكسة. وفي بعض منشوراته، أشار أندريه ساخاروف إلى إمكانية أن يكون هذان الكونان "متماثلين" أيضًا، أي مقلوبين في المرآة.
مبدأ آخر: الأوتار الفائقة. هنا، تأتي الاقتراحات من شوارز (كالتيك)، غرين (كلية كينغ ماري)، والجائزة نوبل عبد السلام (مدير مركز الفيزياء النظرية في تريستي، أستاذ في كلية الإمبراطورية بلندن).
النقطة الابتدائية: المجموعات والنموذج E8 × E8. المرجع: "الأوتار الفائقة، نظرية كل شيء؟" بي. سي. و. ديفيس وج. براون، دار نشر جامعة كامبريدج 1988.
جون شوارز:
التماثل الثاني E8 يشير إلى نوع آخر من المادة، يُعرف غالبًا باسم "المادة الظلالية (Shadow Matter)". الأجسام المكونة من هذا المكون ستكون تمامًا غير مرئية لنا.
مايكل غرين:
واحدة من التنبؤات التي تظهر من هذه النظريات تتعلق بنوع جديد من المادة لا نستطيع رؤيته مباشرة، لكنه سيتفاعل مع مادتنا من خلال قوى الجاذبية، رغم أن هذه الجسيمات من "المادة الظلالية" قد تؤثر على بعضها البعض عبر القوى الأخرى.
عبد السلام:
من نظرية الأوتار الفائقة تنشأ نوع من الكون الذي يكون نسخة مزدوجة لنا، لكنه لا يمكنه التواصل معنا إلا من خلال قوى الجاذبية. المثير للاهتمام أن هذا الكون سيحدد الطريقة التي تُكسر بها التناظر الفائق في كوننا، وقد يُضيء بعض الضوء على القيم الخاصة لكتل الجسيمات المختلفة.
لكن في الوقت الحالي، لم تُقدَّم أي خطوات إضافية. ولا الأوتار الفائقة أيضًا، في الواقع.
...مع ذلك، كيف نمثل كونين متداخلين بشكل وثيق، ولا يتواصلان إلا من خلال الجاذبية؟ يمكننا تخيل زوجين من اللاعبين مُزودين بنظارات تصفية، مما يجعلهم غير قادرين على رؤية قطع الفريق الآخر. لكن كل فريق يمكنه تخمين وجود قطعة منافسة قريبة على "لوحة شطرنج مطاطية":
...القطعة من المادة (التي تُلعب على الخانات السوداء) لا ترى الملكة المنتمية إلى "الفريق الشبح"، لكنها تُدرك وجودها من خلال الانحناء الذي تُحدثه على اللوحة (الجاذبية). انظر أدناه:
../../../bons_commande/bon_global.htm