 |
امکان فراموشی نسبیت انشتین با سرعتی بالاتر از نور
 |
رادیو فرانسه- نوشته آرش ادیب زاده
هفته ی گذشته انتشار خبری در زمینه ی تحقیقات علم فیزیک، چنان تمامی جوامع علمی و پژوهشی را شگفت زده کرد که سبب شد عناوین نخست تمامی رسانه های سراسر جهان به این موضوع اختصاص یابد.تحقیقاتی که بر مبنای آن، پژوهشگران متوجه شده اند که یکی از ذرات بنیادین به نام "نوترینو"، با سرعتی بیش از سرعت نور حرکت میکند. پدیده ای که اگر به اثبات برسد، میتواند یکی از معروفترین فرضیه های علم فیزیک را زیر سئوال ببرد. فرضیه ی "نسبیت ویژه"ی انیشتین که در سال ۱۹۰۵ پایه گذاری شد و همگان آن را با عنوان E=mc² میشناسند.
اما در روزهای گذشته، مقالات و تفسیرهای بسیار ضد و نقیضی در این زمینه منتشر شده است. به همین دلیل و برای شفافیت بیشتر این رویداد و توضیحاتی علمی، از دکتر محمد حیدری ملایری، اخترفیزیکدان رصدخانه ی پاریس خواستم تا در وهله ی اول برایمان توضیح دهد که کل ماجرا از چه قرار بوده است؟
داستان از این قرار است که فیزیکدانان سازمان اروپایی پژوهشهای هسته ای (سرن)، آزمایشی انجام داده اند که بنا بر آن، یکی از ذره های بنیادین به نام "نوترینو"، با سرعتی بیش از سرعت نور حرکت میکند.
این نتیجه اگر درست باشد، یکی از مهمترین اصلهای فیزیک نوین را که انشتین پایه نهاده و بنا بر آن نور بالاترین سرعت را دارد و هیچ چیز نمیتواند از نور تندتر برود، رد میکند. به همین سبب، انتشار مقاله ی پژوهشی این گروه در هفته ی گذشته، فیزیکدانان را سخت شگفت زده کرد و خبر آن، همانطور که شما اشاره کردید، مانند بمبی در رسانه های جهان منفجر شد.
آزمایش انجام شده بسیار پیچیده است و به دستگاههای اندازه گیری غولآسایی نیاز دارد. در این پژوهش ۱۶۰ فیزیکدان از ۱۱ کشور اروپایی، به مدت سه سال همکاری کرده اند. اما ببینیم که این آزمایش به زبان ساده چه بوده است؟
فیزیکدانان با استفاده از شتابگر اتمی "سرن" در ژنو، ذره های نوترینو تولید کرده اند و آنها را از زیر کوههای آلپ به مرکزی پژوهشی در ایتالیا به نام "گران ساسو" در فاصله ی تقریباً ۷۳۰ کیلومتری فرستاده اند. در آنجا در ژرفای ۱۴۰۰ متری زیر کوه، گیرنده یا درست تر، آشکارگر بزرگی وجود دارد به وزن ۱۲۰۰ تن که این ذره ها را دریافت میکند.
زمان سفر نوترینه ها از فرستنده به گیرنده، ۲/۰۰۴ (دو ممیز چهارهزارم ثانیه) است. ولی وقتی این فیزیکدانان زمان پیمودن این مسیر ۷۳۰ کیلومتری را اندازه گرفته اند، دیده اند که نوترینوها ۶۰میلیاردم ثانیه زودتر به مقصد رسیده اند. یعنی نوترینوها که باید با سرعت نور، نزدیک به ۳۰۰هزار کلیومتر در ثانیه، حرکت میکردند، سرعتی بیش از سرعت نور داشته اند. دقیقتر بگوییم؛ شش کیلومتر در ثانیه تندتر رفته اند.
میتوان گفت که اگر قرار می بود مسابقه ای بین نوترینوها و ذره های نور، یعنی فوتونها انجام میگرفت، نوترینوها به اندازهی ۲۰ متر جلوتر از ذره های نور به آشکارگرها میرسیدند و این بر خلاف نگره ی نسبیت ویژه ی انشتین است.
اصولاً این نوترینو چیست و چه کسی پایه گذار این تحقیقات بوده است؟
نوترینو یکی از ذره های بنیادین فیزیک است. مانند الکترون، پروتون و دیگر ذره ها. نوترینو بار برقی ندارد؛ مانند نوترون و البته نباید آن را با نوترون اشتباه کرد. هیچ ربطی با نوترون ندارد.
این ذره در اصل زاییده ی تئوری است. یعنی پیش از آنکه وجودش را آزمایشها ثابت کنند، فیزیکدانان فرض کرده اند که این ذره باید وجود داشته باشد و این در سال ۱۹۳۰ بود که فیزیکدان اتریشی، ولفگانگ پائولی، برای حل معادله ی انرژی نوعی واکنش رادیواکتیو پیشنهاد کرد که ذره ای باید وجود داشته باشد بی جرم تا معادله ی انرژی درست دربیاید. ۲۶ سال بعد، در سال ۱۹۵۶، فیزیکدانان توانستند این ذره را در آزمایشگاه کشف کنند.
ویژگی این ذره آن است که هیچ چیزی نمیتواند جلوی آن را بگیرد. میتواند از میلیونها کیلومتر سرب رد بشود بی آنکه با اتمهای آن واکنشی داشته باشد یا جذب بشود. خورشید و ستارگان، هرثانیه میلیاردها نوترینو تولید میکنند. هر ثانیه ای ۶۵ میلیارد نوترینوی تولید شده در خورشید، از هر سانتیمتر مربع کره ی زمین و بدن ما میگذرد و تنها یکی از ده هزار میلیارد ذره، با اتمی از کره ی زمین برخورد میکند.
هنوز ما آنطور که باید، نوترینو را نمیشناسیم. سه نوع نوترینو وجود دارند و شگفت انگیز این است که آنها به هم تبدیل میشوند. جرم نوترینو هم مسئله ای است. در ابتدا تصور میشد که این ذره جرم ندارد، مانند فوتون. ولی آزمایشهای بسیاری دلالت بر جرم آن دارند.
این فیزیکدانان اروپایی در اصل، هدفشان مطالعه ی تبدیل نوترینوها به هم بود و کاری به سرعت نوترینوها نداشتند. هرروز میلیاردها نوترینو از ژنو به سوی آشکارگر گرانساسو گسیل میکنند که از میان آنها، فقط چندین نوترینو دریافت میشوند. بقیه با آشکارگرها برخورد نمیکنند. در این سه سال آزمایش، در حدود ۱۵هزار نوترینو آشکار شده اند.
وقتی فیزیکدانان اروپایی به این مسئله ی سرعت نوترینو پی میبرند، باورشان نمیشود و مدتها به دنبال خطاهای ممکن میگردند. مثلاً خطا در اندازه گیری فاصله ی بین دو آزمایشگاه که هردو در ژرفای زمین قرار دارند، خطای اندازه گیری زمان با ساعتهای اتمی آغاز و انجام و خطاهای دیگر.
فیزیکدانان در مقاله شان بسیار محتاط اند. ادعا نمیکنند که نوترینو از نور تندتر میرود. میگویند ما با چنین مسئله ای روبرو شده ایم و از دیگر فیزیکدانان کمک خواسته اند که این مسئله را حل کنند.
البته فقط در دو جای دیگر، دستگاههای لازم برای چنین آزمایشی وجود دارند. یکی در امریکا و دیگری در ژاپن و باید منتظر نتیجه ی این آزمایشها بود تا سرعت نوترینو در مورد نظریه ی انشتین معلوم شود.
در همین زمینه، بسیاری از رسانه ها، افراد مختلف و پژوهشگران مقالات بسیاری را در روزهای اخیر به چاپ رسانده اند که حرفهای ضد و نقیض در آن آمده است. خیلی ها گفته اند که این کشفیات فرضیه ی انشتین را کاملاً رد میکند. به نظر شما، آیا این کشف جدید انجام گرفته، فرضیهی انشتین را زیر سئوال میبرد یا اینکه از فرضیهی انشتین فراتر رفته و در واقع کار تکمیلی انجام میدهد؟
اگر این نتیجه را آزمایشگاههای دیگر تایید کنند، ما با یکی از بزرگترین پیشرفتهای فیزیک نوین سروکار خواهیم داشت. منتها این نتیجه باید تایید شود.
انشتین در سال ۱۹۰۵ با نگره ی نسبیت ویژه اش این اصل را وارد فیزیک کرد که سرعت نور بیشینه است. آزمایشهایی که تاکنون انجام داده اند، این اصل را رد نکرده اند. مثلاً در شتابگرهای اتمی، ذره های الکترون و پروتون، هرگز به سرعت نور نرسیده اند و آزمایشهای دیگری که قبلاً انجام شده اند، تفاوت میان تندی نور و تندی نوترینو را پیدا نکرده اند.
فیزیک دانشی است که بر پایه ی آزمایش استوار است. این آزمایش است که درستی یا نادرستی نگره ها را تعیین میکند. ولی ما در گذشته بارها شاهد موردهایی بوده ایم که تصور میشد کشف های مهمی روی داده اند، ولی سرانجام آزمایشهای دیگر آن ادعاها را پس زده اند.
مثلاً در دهه ی ۱۹۸۰، چند گروه پژوهشی فکر میکردند نوعی نوترینوی سنگینتر از آنچه نگره ها پیشبینی میکنند، کشف کرده اند. دهها مقاله ی نگریک برای توضیح منشاء این نوترینوها انتشار یافتند، ولی سرانجام معلوم شد که در آزمایشگاه خطاهایی وجود داشته است. در مورد این نتیجه ی جدید هم همینطور؛ باید بارها آزمایش را تکرار کرد.
برای پاسخ دقیقتر به پرسش شما، این را هم باید گفت که در این آزمایش نوترینو، خطاهای سیستماتیک وجود دارد و پژوهشگران خودشان به آن اشاره کرده اند. این خطای سیستماتیک که به خطاهای دیگر افزوده میشود، ممکن است بیشتر از ۱۵درصد باشد. علت آن میتواند دشواریهای اندازه گیری زمان سفر نوترینوها باشد.
نوترینوها در ژنو از برخورد پروتون ها با ماده به وجود میآیند. اندازه گیری لحظه ی آغاز سفر آنها و نیز زمان دقیق رسیدن آنها به آشکارگرها بسیار پیچیده است و خطاهای بسیار وارد میشود.
نکته ی دیگری که باید به آن توجه کرد، این است که دانش های طبیعی، به ویژه فیزیک، پیشرفتشان زاییده ی رد کردن نگرههای پذیرفته شده است. هدف مهم پژوهشگران فیزیک این است که قانونهای فیزیکی را بشکنند و نشان بدهند که این یا آن نگره اشکال دارد. این در مورد همه ی نگره ها صادق است. حتی نگرهای که اندیشمند بی همتایی چون انشتین پیشنهاد داده است.
برای فیزیکدان شناخت و فهم درست سر پدیده ها، همیشه در آینده خواهد بود. توجه کنید به این تفاوت میان روش علمی و تفکر دینی- ایدئولوژیک که شناخت و فهم درست و مطلق را در منبعی در گذشته های دور میداند. یعنی زمانی که انسان بسیار نادان تر از امروز بوده است.
اهمیت این کشف برای علم چیست و خصوصاً چه پیآمدهایی را میتواند با خودش به همراه داشته باشد؟
این پژوهش فیزیکدانان اروپایی، به هر صورت اهمیت بسیار دارد. چون مسئله ای را مطرح کرده که باید در باره ی آن پاسخ صریح داشت. اینکه آیا ذرهای میتواند سرعتی ابرنوری داشته باشد، برای چهارچوب شناخت ما از فضا و زمان حیاتی است.
ولی حتی اگر ثابت بشود که ذره ای از نور تندتر حرکت میکند، نگرهی نسبیت ویژه ی انشتین از بسیاری جنبه ها پابرجا خواهد بود. منتها نور جای خود را به ذرهی دیگری خواهد داد که بالاترین سرعت را خواهد داشت. این به آن معنا است که دامنه ی کاربرد نسبیت ویژه محدود میشود، ولی همچنان به کار خواهد رفت.
میدانیم که انشتین نشان داد که وقتی سرعت جسم قابل مقایسه با سرعت نور باشد، مکانیک نیوتونی ناتوان از تفسیر درست پدیده هاست. اما این به معنای به دور انداختن مکانیک نیوتونی نبود. تمام حرکتهای روزانه ی زندگی ما پیرو قانونهای مکانیک نیوتونی اند.
همچنین حتی اگر این آزمایش تایید بشود، این امکان وجود خواهد داشت که نسبیت ویژه ی انشتین را حفظ کرد. هم اکنون نظریه هایی وجود دارند که سرعتهای بالاتر از نور را می پذیرند. منتها باید جرم این ذره های ابرنوری از نظر ریاضی، مجازی باشد. که این خود داستان دیگری است.
اگر بخواهیم نتیجه بگیریم، فیزیکدانان معتقدند ادعاهای فوق العاده نیاز به دلیل و مدرک فوق العاده دارد. این دلیل و مدرک فوق العاده هنوز در کار این فیزیکدانان اروپایی دیده نمیشود.
302 page views
|
|
|
|