يقوم الباحثون بفحص العلاقة بين هاتين النظريتين، باستخدام النيوترينوات فائقة الطاقة التي اكتشفها كاشف الجسيمات الموجود في أعماق الغطاء الجليدي في القطب الجنوبي في القطب الجنوبي.
توضح نظرية النسبية العامة لأينشتاين أن الجاذبية تنتج عن انحناء اتجاهات المكان والزمان. التعبير الأكثر شيوعًا عن ذلك هو جاذبية الأرض، التي تبقينا على الأرض وتفسر سبب سقوط الكرات على الأرض ويكون لدى الأشخاص وزن عندما يدوسون على وزن ما.
ومن ناحية أخرى، يدرس العلماء في مجال فيزياء الجسيمات الأجسام الصغيرة غير المرئية التي تخضع لقوانين ميكانيكا الكم - والتي تتميز بتقلبات عشوائية تخلق حالة من عدم اليقين في موضع وطاقة الجسيمات مثل الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات. يجب فهم عشوائية ميكانيكا الكم لتفسير سلوك المادة والضوء على المقياس دون الذري.
مصدر الصورة: مارك كراسبيرج، IceCube/NSF
لعقود من الزمن، حاول العلماء توحيد هذين المجالين من البحث للحصول على وصف كمي للجاذبية، والذي من شأنه أن يجمع بين فيزياء الانحناء المرتبطة بالنسبية العامة والتقلبات العشوائية الغامضة المرتبطة بميكانيكا الكم.
أفادت دراسة جديدة أجرتها جامعة تكساس في أرلينغتون (UTA) ونشرت في مجلة Nature Physics عن تحقيق جديد ومتعمق في التفاعل بين هاتين النظريتين، باستخدام نيوترينوات عالية الطاقة تم اكتشافها بواسطة كاشف الجسيمات الموجود في أعماق جليد القطب الجنوبي. ورقة في القطب الجنوبي.
يقول المؤلف المشارك بنجامين جونز، أستاذ مشارك في الفيزياء: "إن التحدي المتمثل في توحيد ميكانيكا الكم مع نظرية الجاذبية لا يزال أحد أكثر المشاكل التي لم يتم حلها إلحاحا في الفيزياء". "إذا كان مجال الجاذبية يتصرف بشكل مشابه للمجالات الأخرى في الطبيعة، فإن انحناءه يجب أن يظهر تقلبات كمية عشوائية."
كان طلاب الدراسات العليا في جونز وUTA أكيشيما ناجي وجرانت باركر جزءًا من فريق IceCube International Collaborative الذي يضم أكثر من 300 عالم.
وللبحث عن بصمات الجاذبية الكمومية، وضع الفريق آلاف أجهزة الاستشعار على مساحة كيلومتر مربع واحد بالقرب من القطب الجنوبي في القارة القطبية الجنوبية، والتي رصدت النيوترينوات، وهي جسيمات دون ذرية غير عادية ولكنها شائعة ليس لها شحنة كهربائية ولا كتلة لقد أرادوا اختبار ما إذا كانت هذه الجسيمات ذات الطاقة الفائقة قد تعرضت للاضطراب بسبب التقلبات الكمومية العشوائية في الزمكان. وإذا كانت الجاذبية مرتبطة بميكانيكا الكم، لأنها تنتقل لمسافات طويلة على سطح الأرض.
وقال ناجي: "لقد بحثنا عن هذه التقلبات من خلال دراسة نكهات جزيئات النيوترينو التي اكتشفها مرصد آيس كيوب". "لقد أسفر عملنا عن قياس أكثر حساسية بكثير من القياسات السابقة (أكثر من مليون مرة، في بعض النماذج)، لكننا لم نجد أي دليل على التأثيرات المتوقعة للجاذبية الكمية."
إن حقيقة عدم ملاحظة أي هندسة كمومية للزمكان هي بيان قوي حول الفيزياء غير المعروفة بعد والتي تعمل عند الواجهة بين ميكانيكا الكم والنسبية العامة.
وقال جونز: "هذا التحليل هو الفصل الأخير في مساهمة UTA التي استمرت لعقد من الزمن تقريبًا في مرصد IceCube". "تقوم مجموعتي الآن بإجراء تجارب جديدة تهدف إلى فهم أصل وقيمة كتلة جسيمات النيوترينو باستخدام تقنيات الفيزياء الذرية والجزيئية والبصرية."
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
الردود 3
جاء في المقال أن النيوترينوات ليس لها كتلة. هذا غير صحيح. وبعد ذلك يقول العكس
مثيرة للاهتمام، وذلك بفضل أبي
هل هو مرصد أم سلاح طاقة مركّز عالج الزلازل بالفعل؟