دانشمندانی که در پروژه ی LIGO کار میکردند برای اولین بار امواج گریزان بافت های فضا و زمان یا امواج گرانشی را کشف کردند. هیچ شکی نیست که این کشف یکی از پیشگامانه ترین کشفیات دنیای فیزیک در صد سال گذشته است. اما امواج گرانشی دقیقا چه هستند ؟ 
برای درک بهتر این قضیه بیایید به چند صد سال پیش برگردیم زمانی که در سال ۱۶۸۷ ایزاک نیوتون کتاب' اصول ریاضی فلسفی طبیعی ' خود را منتشر کرد ، او نیروی گرانش را همانند یک نیروی جذب کننده میان دو جرم تصور میکرد که بین زمین و ماه و یا حتی دو نخود فرنگی بر روی میز برقرار بود اما اینکه این نیرو چگونه انتقال می یابد در آن زمان به خوبی درک نشده بود.
به ادامه ی مطلب بروید.

در واقع قانون گرانش قبلا توسط هیچکس آزمایش نشده بود تا اینکه یک دانشمند بریتانیایی به نام 'هنری کاوندیش' در سال ۱۷۹۸ اینکار را انجام داد در عین حال که چگالی زمین را نیز اندازه گیری میکرد. 
تا سال ۱۹۱۶ ، زمانی که انیشتین قوانین جدید فیزیک در مورد فضا زمان و گرانش را مطرح کرد نظریه ی نسبیت عام دو واژه ی فضا و زمان را چنان به یکدیگر گره زد که ما امروزه نمیتوانیم به این دو کلمه به صورت جداگانه فکر کنیم -عبارتی که ما آن را فضا-زمان میشناسیم. 
فضا-زمان میتواند به عنوان بافت کیهان در نظر گرفته شود. به این معنی که هر آنچه که حرکت میکند در داخل این بافت حرکت میکند.  در این مدل کیهانی هرچیزی که جرم دارد بافت فضا-زمان را دچار انحنا میکند. هرقدر جرم بزرگتر باشد انحنا ببشتر است. و از آنجایی که هر جرم در حال حرکت در فضا-زمان حرکت میکند انحنای خود را که توسط جرم ایجاد شده دنبال میکند. 
دو بچه را تصور کنید ، یکی از آنها بزرگتر از دیگری است ، آنها بر روی پارچه ی فنری بازی میکنند. اگر ما سطح پارچه را به عنوان بافت فضا-زمان در نظر بگیریم بچه ای که بزرگتر است بافت پارچه را بیشتر از بچه ی دیگر دچار انحنا میکند. اگر یکی از بچه ها توپی را در نزدیکی پای خود قرار دهد توپ به طرف او کشیده خواهد شد یا اینکه انحنا را دنبال خواهد کرد. 
مشابه این اتفاق زمانی می افتد که زمین به دور خورشید میچرخد. جرم بسیار بزرگ خورشید فضای دور خود را دچار خمش و انحنا کرده و باعث شده که سیاره ی کوچک ما در یک راه مستقیم مدام به دورش بچرخد اما در یک مسیر منحنی از فضا.
اگر ما این آنالوگ ساده را بپذیریم قوانین گرانش را در دست داریم. حرکت به سمت مفهوم امواج گرانشی مهم است و باید به آرامی صورت بگیرد. اکنون تصور کنید یکی از بچه ها بر روی پارچه ی فنری یک جرم بسیار سنگین را روی سطح پارچه میکشد. این باعث ایجاد امواجی در اطراف جسم میشود که میتواند دیده شود.  
راه دیگر درک این مساله تصور کردن حرکت دست شما در سطح آب است. موج ها و نوسان هایی که از سمت دست شما در آب آغاز میشود پخش میشود اما به سرعت ناپدید میشود. 
بنابراین هر جرمی که در بافت های فضا زمانی حرکت میکند باعث ایجاد امواج در آن بافت میشود. متاسفانه این امواج نیز به سرعت ناپدید میشوند و تنها پدیده های بسیار شدید امواج قدرتمندی را میتوانند ایجاد کنند که از زمین هم بتوان آنها را تشخیص داد. برای توضیح بهتر میتوان گفت که دو سیاهچاله در حال برخورد به یکدیگر با جرمی هرکدام معادل ده ها برابر جرم خورشید باعث ایجاد امواجی میشوند که زمانی که به زمین میرسند میزان انحنای آنها تنها ۱% قطر یک اتم است. در این مقیاس  این انحنا برابر با 0.0000000000001 m در مقایسه با قطر زمین خواهد بود.
امواج گرانشی چه کاربردی میتوانند داشته باشند ؟ 
این امواج بسیار کوچک هستند و تشخیص آنها بسیار سخت است. چرا ما این همه تلاش میکنیم تا آنها را پیدا کنیم ؟ و چرا به تشخیص و مشاهده ی آنها این همه بها میدهیم ؟ 
دو دلیل فوری به ذهن ما میرسد. یکی اینکه آنها ۱۰۰ سال پیش توسط آلبرت انیشتین پیش بینی شده بودند. تایید وجود امواج گرانشی مهر تایید شواهد محکم تری برای نظریه نسبیت عام است . به علاوه این تایید عرصه ی جدیدی از دنیای فیزیک به اسم نجوم امواج گرانشی را میگشاید. با مطالعه ی امواج گرانشی از منبعی که از آن ساطع میشوند -در این نور دو سیاهچاله ی در حال ادغام - میتوانیم جزئیات بسیار دقیقی از این پدیده های خشن کیهانی به دست بیاوریم. اما برای کسب بهترین نتایج بایستی تشخیص گرها در فضا قرار داده شوند. 
سیستم زمینی LIGO امواج گرانشی را با استفاده از روش تداخل لیزری شکار میکند. این تکنیک با فرستادن پرتوهای لیزر در دو مسیر قائم جداگانه کار میکند. این پرتوهای لیزری در مسیر دراز خود به یک آینه برخورد کرده و بازتاب میشوند به نقطه ای که از آن منشا گرفته بودند یعنی جایی که تشخیص گر در آن قرار دارد. اگر پرتوهای لیزر در مسیر خود با امواج گرانشی برخورد کنند سیگنال های ترکیب شده از سیگنال های اصلی متفاوت خواهد بود. با این حال تداخل سنج هایی که برای دهه های آینده استفاده خواهند شد پرتوهای لیزر را تا میلیون ها کیلومتر ساطع خواهند کرد. 
اکنون که ما میدانیم آنها وجود دارند امید این است که امواج گرانشی راهی جدید برای پاسخ به بزرگترین اسرار علم باز کنند. سوالاتی همانند : بخش بزرگی از کیهان از چه چیز ساخته شده است ؟ -تنها ۵ درصد کیهان از ماده معمولی است و ۲۷ درصد آن ماده ی تاریک و ۶۸ درصد انرژی تاریک. ما آنها را تاریک مینامیم چون نمیدانیم آنها چه هستند. امواج گرانشی شاید روشی جدید برای کشف و درک آنها در اختیار ما قرار دهد درست همانند اشعه های ایکس و MRI که راه های جدید کاوش در بدن انسان را فراهم کرده اند. 
مترجم : آیدا صفری 
منبع : Iflscience.com 
آرش بوالحسنی-هوش فرازمینی


تاريخ : ۱۳٩٤/۱۱/٢٧ | ٥:٥٥ ‎ق.ظ | نویسنده : arash | نظرات ()
  • ویندوز سون | آنکولوژی