استكشاف “الخلل الكوني” في الجاذبية

نقترب خطوة واحدة من فهم الألغاز الموجودة على حافة الكون.

مجموعة من الباحثين في جامعة واترلو واكتشفت جامعة كولومبيا البريطانية “خللا كونيا” محتملا في جاذبية الكون، وهو ما يفسر سلوكه الغريب على المستوى الكوني.

على مدى المائة عام الماضية، اعتمد الفيزيائيون على نظرية ألبرت أينشتاين عن “النسبية العامة” لشرح كيفية عمل الجاذبية في جميع أنحاء الكون. تشير النسبية العامة، التي أثبتت دقتها من خلال عدد لا يحصى من الاختبارات والملاحظات، إلى أن الجاذبية لا تؤثر فقط على ثلاثة أبعاد فيزيائية، بل تؤثر أيضًا على البعد الرابع: الزمن.

“لقد كان نموذج الجاذبية هذا ضروريًا لكل شيء بدءًا من التنظير الانفجار العظيم قال روبن وين، المؤلف الرئيسي للمشروع، وهو خريج حديث في الفيزياء الرياضية في واترلو:

التحديات على النطاق الكوني

“ولكن عندما نحاول فهم الجاذبية على المستوى الكوني، على مستوى مجموعات المجرات وما بعدها، فإننا نواجه تناقضات واضحة مع تنبؤات النسبية العامة. يبدو الأمر كما لو أن الجاذبية نفسها توقفت تمامًا عن مطابقة نظرية أينشتاين. نحن نطلق على هذا التناقض اسم “خلل كوني”: تصبح الجاذبية أضعف بنسبة 1% تقريبًا عند التعامل مع مسافات بمليارات السنين الضوئية. “

منذ أكثر من عشرين عامًا، يحاول الفيزيائيون وعلماء الفلك إنشاء نموذج رياضي يشرح التناقضات الواضحة في النظرية النسبية العامة. وقد تم بذل العديد من هذه الجهود في واترلو، التي تتمتع بتاريخ طويل من أبحاث الجاذبية المتطورة الناتجة عن التعاون المستمر متعدد التخصصات بين علماء الرياضيات التطبيقية وعلماء الفيزياء الفلكية.

السياق التاريخي وجهود البحث

وقال نيايش أفشوردي، أستاذ الفيزياء الفلكية في جامعة واترلو والباحث في معهد بيريميتر: “منذ قرن من الزمان تقريبا، اكتشف علماء الفلك أن كوننا يتوسع”.

“كلما كانت المجرات أبعد، كلما كانت حركتها أسرع، لدرجة أنها تبدو وكأنها تتحرك بسرعة الضوء تقريبًا، وهو الحد الأقصى الذي تسمح به نظرية أينشتاين. وتشير النتائج التي توصلنا إليها إلى أن نظرية أينشتاين، على هذه المقاييس نفسها، قد تكون أيضًا غير كافية.

تعديل نظرية أينشتاين

يعمل النموذج الجديد لفريق البحث لـ “الخلل الكوني” على تعديل وتوسيع صيغ أينشتاين الرياضية بطريقة تحل عدم اتساق بعض القياسات الكونية دون التأثير على الاستخدامات الناجحة الحالية للنسبية العامة.

وقال وين: “فكر في الأمر على أنه بمثابة حاشية لنظرية أينشتاين”. “بمجرد وصولك إلى النطاق الكوني، تنطبق الشروط والأحكام.”

وقال أفشوردي: “قد يكون هذا النموذج الجديد مجرد الدليل الأول في اللغز الكوني الذي بدأنا في حله عبر المكان والزمان”.

وتظهر الدراسة التي تحمل عنوان “خلل كوني في الجاذبية” في مجلة علم الكونيات وفيزياء الجسيمات الفلكية.

المرجع: “خلل كوني في الجاذبية” بقلم روبن واي وين، ولوكاس تي هيرجت، ونيايش أفشوردي، ودوغلاس سكوت، 20 مارس 2024، مجلة علم الكونيات وفيزياء الجسيمات الفلكية.
دوى: 10.1088/1475-7516/2024/03/045