اقترح فيزيائيون طريقة لاختبار الجاذبية الكمومية، من حيث المبدأ، بواسطة تجربة مختبرية تعتمد على تقنية الليزر باستخدام التكنولوجيا الحالية.

نظرية الجاذبية الكمومية سوف تتغلب على واحدة من أكبر التحديات في الفيزياء الحديثة من خلال توحيد النسبية العامة والميكانيكا الكمومية، لا يمتلك الفيزيائيين حاليًا أي وسيلة لاختبار أي نظريات مقترحة حول الجاذبية الكمومية.

اقترح فيزيائيون طريقة لاختبار الجاذبية الكمومية، من حيث المبدأ، بواسطة تجربة مختبرية تعتمد على تقنية الليزر باستخدام التكنولوجيا الحالية. نظرية الجاذبية الكمومية سوف تتغلب على واحدة من أكبر التحديات في الفيزياء الحديثة من خلال توحيد النسبية العامة والميكانيكا الكمومية، لا يمتلك الفيزيائيين حاليًا أي وسيلة لاختبار أي نظريات مقترحة حول الجاذبية الكمومية.

فريقًا من سبعة فيزيائيين من مختلف البلدان اقترحوا طريقة لاختبار الجاذبية الكمومية تجريبيًا بواسطة الليزر, نُشرت ورقة عن اختبارهم المقترح في العدد الأخير من مجلة الفيزياء النووية.

أحد أهم الأسباب التي تجعل اختبار الجاذبية الكمومية صعبًا هو تأثيراتها التي تظهر عند مستويات الطاقة العالية وأطوال صغيرة جدًا, تقترب هذه المقاييس المتطرفة تقريبًا من طول بلانك تحتاج ما يقارب بمقدار 15 مرة من الطاقة التي يولدها مصادم الهيدرونات الكبير (LHC) الذي يعد أكبر تجربة تستخدم طاقة في العالم.

من أجل معالجة هذه التحديات، اتخذ الفيزيائيون نهجًا مختلفًا تمامًا للوصول إلى طاقات وأطوال بلانك، ذلك من خلال قياس تأثيرات خاصية تُسمى (اللاتبادلية-noncommutativity) العديد من النظريات المقترحة حول الجاذبية الكمومية، بما في ذلك الجاذبية الكمومية الحلقية ونظرية الأوتار، هي نظريات لا تبادلية، يكون فيها شكل الزمكان لا تبادلي.

في هذا الإطار، بعض المتغيرات لها علاقة لاتبادلية وهو مفهوم يرتبط ارتباطًا وثيقًا بفكرة المتغيرات التكميلية في مبدأ الريبة لهايزنبرغ. واحدة من نتائج الزمكان اللاتبادلي هو عدم وجود المتفرّدات (singularities)، والتي لها آثار على مجالات أخرى في علم الكونيات، مثل الانفجار العظيم والثقوب السوداء.

مع الاختبار المقترح، يهدف الفيزيائيين في العثور على أدلة تجريبية تدعم فكرة أن الزمكان له في الواقع بنية لا تبادلية. للقيام بذلك، يحاول الاختبار الكشف عن أي تغييرات في العلاقات التبادلية التقليدية التي تحدث في مذبذب ميكانيكي صغير جدًا.

إذا كانت هذه التغييرات موجودة، فإنها تشير إلى هيكل لا تبادلي تنتج تغيير طور بصري يمكن قياسه بواسطة نبض ضوئي متصل بالمذبذب.مع الأجهزة البصرية الحالية, تغيير الطور هذا يمكن قياسه بمستويات عالية بما يكفي من الدقة التي وفقًا للفيزيائيين من شأنها أن تجعل الوصول إلى مستويات طاقة بالقرب من طول بلانك أمرًا ممكنًا.

بالوصول إلى هذا المقياس, يمكن للتجربة تفحّص تأثيرات النظريات اللاتبادلية عند مستوى طاقة قريب من الجاذبية الكمومية.

يقول المؤلف المشارك مير فايزال (Mir Faizal) وهو أستاذ في جامعة كولومبيا البريطانية وجامعة ليثبريدج في كندا: “نحن نتوقع أن تكون هندسة الزمكان بُنية ناشئة تخرج من نظرية رياضية بحتة عن الجاذبية الكمومية”.

هذا مشابه لشكل قضيب معدني ينشأ عن الفيزياء الذرية، اقُترحت عدة مقاربات مختلفة عن الجاذبية الكمومية أن هذا الهيكل الذي تقوم عليه هندسة الزمكان يمكن أن يمثل هندسة لا تبادلية.

لذلك اقترحنا طريقة لاختبار هذه الفكرة باستخدام تجربة بصرية ميكانيكية، ميزة وجود مثل هذا الهيكل سوف يوفر زمكان خالي من المتفردات بما فيها متفردة الانفجار العظيم.


ترجمة : مصطفى المالكي.

تدقيق وتحرير: رؤى درخباني

المصدر