تشير موجات الجاذبية إلى أن الكون لا يزال لديه أسرار

يلقي بحث جديد الضوء على أصل التموجات منخفضة التردد في الزمكان

وكما يحدث الحجر الذي يُلقى في الماء تموجات، فإن اصطدام الأجرام السماوية الضخمة، مثل الثقوب السوداء، يخلق موجات الجاذبية - وهي اضطرابات تنتشر عبر نسيج الزمكان.

وتم اكتشاف نوع محدد، وهو موجات الجاذبية بترددات النانو ثانية، في عام 2023. إن تواتر هذه الموجات منخفض جدًا لدرجة أن العلماء استغرقوا أكثر من عشر سنوات حتى يتمكنوا من رؤية دورة كاملة. ولكن لا يزال من غير الواضح كيف يتم إنشاء هذه الموجات.

يعتقد بعض العلماء أنها جاءت من مرحلة انتقالية من الدرجة الأولى - وهو تغيير في بنية الكون أثناء توسعه وتبريده. لكن دراسة جديدة تتحدى هذه النظرية.

ويقول الدكتور أندرو باولي أحد مؤلفي المقال: "المنظرون وافترض المجربون أن موجات الجاذبية عند ترددات نصف القطر النانوية تنشأ من تحول معروف حدث بعد وقت قصير جدًا من الانفجار الكبير، وهو التغيير الذي أدى إلى تكوين كتل جميع الجسيمات الأولية المعروفة.

"لكن بحثنا يكشف عن مشاكل خطيرة في هذا التفسير لأصلها، وهو أمر جذاب في جوانب أخرى.

يقول الدكتور باولي: "لقد وجدنا أنه من أجل خلق موجات بمثل هذه الترددات الصغيرة، يجب أن يكون الانتقال فائق البرودة".

يمكن فهم التحولات في التبريد الفائق عندما تفكر في الجليد والماء. نعلم جميعًا أن الماء يتحول إلى ثلج عندما تنخفض درجة الحرارة إلى ما دون درجة التجمد. لكن الماء يمكن أن يعلق في الحالة السائلة حتى تحت درجة التجمد، مما يبطئ عملية التحول إلى الجليد.

لكن الدكتور باولي يشرح لماذا يعتقد فريقه البحثي أن موجات الجاذبية عند ترددات النانو ثانية لا تتولد عن مرحلة انتقالية من الدرجة الأولى في التبريد الفائق. "ستواجه هذه التحولات البطيئة صعوبة في الانتهاء، لأن معدل الانتقال أبطأ من معدل التوسع الكوني للكون.

"وإذا تسارعت عملية الانتقال في النهاية؟ لقد حسبنا أنه حتى لو ساعد التسارع على إتمام عملية الانتقال، فإنه سيغير تردد الموجات من نطاق النانومتر.

"لذلك، على الرغم من أن موجات الجاذبية عند ترددات نصف القطر النانوية باردة، فمن المحتمل أنها ليست شديدة البرودة في الأصل.

"إذا كانت موجات الجاذبية هذه تأتي من تحولات طورية من الدرجة الأولى، فنحن نعلم الآن أنه لا بد من وجود فيزياء جديدة أكثر ثراءً، وهي فيزياء لا نعرف عنها شيئًا بعد.

يقول الدكتور باولي والمؤلفون المشاركون إن نتائجهم تظهر أن هناك حاجة إلى مزيد من الدقة عند التحقيق في التحولات فائقة التبريد.

"نظرًا لأن هذه التحولات بطيئة بالضرورة، فإن التبسيطات المعتادة بشأن انتهاء التحولات أم لا لا تنطبق.

"هناك العديد من التفاصيل الدقيقة في الروابط بين مقياس طاقة التحولات وتردد الموجات، لذلك نحن بحاجة إلى تقنيات أكثر صرامة وتعقيدًا عندما نشير إلى موجات الجاذبية والتحولات فائقة التبريد."

"إن فهم هذا المجال سيساعدنا على فهم الأسئلة الأساسية حول أصل الكون.

"كما أن لديها اتصالات بتطبيقات أقرب إلى الأرض، مثل فهم كيفية تدفق المياه عبر الصخور، وأفضل طريقة لتصفية القهوة وكيفية انتشار حرائق الغابات."