بعد از بیگ بنگ دقیقا چه اتفاقاتی رخ داد؟ - مجله تخصصی کامپیوتر

همه چیز با یک انفجار آغاز شد. در طی کسری از ثانیه غیرقابل تصور، جهان جنینی با سرعتی غیرقابل تصور به مقدار بالون افزایش یافت. در یک لحظه، فرورفتگی های نقص به صورت زخم های کیهانی کشیده شدند و در کیهانی که امروز تجربه می کنیم، محبوس شدند، محیطی مملو از کهکشان ها، ستاره ها، سیارات و انسان ها.

شواهد غیرمستقیم برای این داستان منشا که به عنوان تورم شناخته می گردد، بسیار زیاد است. این الهام بخش نسلی از کیهان شناسان برای نوشتن مقاله، تدریس در کلاس ها و انتشار کتاب های درسی در خصوص روش های مختلف تورم بوده است؛ امواج باستانی در فضا-زمان باید اثر خاصی را در آسمان به جا می گذاشتند، اما جستجوها بارها و بارها به نتیجه نرسیده اند.

بیشتر بخوانید:

چرا مردم چیزهای منزجرنماینده و ترسناک را دوست دارند؟

معرفی اولین موبایل با قدرتمندترین پردازنده جهان

عکس | این ماشین دست دوم 70 میلیارد تومان قیمت دارد!

گروهی از اخترشناسان معروف به همکاری BICEP/Keck در جستجوی این امواج گرانشی اولیه هستند. اخیرا محققان آخرین نتایج خود را منتشر کردند، اوج سال ها زایمان پر دردسر در یکی از خشن ترین مکان های روی زمین. آن ها یک بار دیگر هیچ نشانی از معدن خود پیدا نکردند. اگر جهان در حال متورم شدن با امواج گرانشی طنین انداز می کرد، همانطور که بیشتر کیهان شناسان هنوز انتظار دارند که چنین باشد، باید این کار را به روشی ظریف انجام داده باشد.

قدیمی ترین نور در جهان بیش از 13 میلیارد سال است که از زمانی که کیهان به مقدار کافی سرد شد تا شفاف گردد، در فضا جریان داشته است. اخترشناسان دقیقا این پس زمینه مایکروویو کیهانی (CMB) را ترسیم نموده اند و از آن برای یادگیری این موضوع استفاده نموده اند که جهان به طور کلی یکنواخت بوده و به جای مانده است. CMB نشان می دهد زمانی که جهان فقط 380000 سال قدمت داشت، تقریبا در همه جا چگالی ماده مشابهی داشت. امروزه ستاره شناسان کهکشان ها را در هر جهت مشاهده می نمایند.

اما CMB همواره کمی توده ای است و به روشی خاص جمع می گردد. لکه های متراکم و نازک در همه مقدار ها، از خیلی کوچک تا خیلی بزرگ وجود دارند. امروز ما شاهد الگوی مرتبطی هستیم، از کهکشان های منفرد گرفته تا خوشه های بزرگ از آن ها. کیهان چگونه به این راه رسید؟ تورم زمان را حتی بیشتر به عقب برگردانده و کوشش می نماید شرح دهد که چگونه توده هایی با هر مقدار در طول اولین 0.0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000001 ثانیه کیهان ایجاد شدند. در این دوره، جهان کوچک پر از انرژی شد و نظریه کوانتومی بر آن روز حکومت کرد. در قلمرو کوانتومی، هیچ چیز کاملا ثابت نمی ماند. لرزش های زیراتمی به طور مداوم نقص های کوچکی را وارد جهان در حال باد می کردند و چگالی موادی را تغییر می دادند که در نهایت به نور، ماده، ماده تاریک و موارد دیگر تبدیل می شدند. جهان در حال رشد به طور مداوم این لکه ها را توسعه می دهد، حتی زمانی که نوسان های جدیدتر و کوچک تر ظاهر می شدند که منجر به لکه هایی در مقدار های مختلف می شد. در نهایت CMB محصول نهایی را ثبت کرد.

یتورم به نظریه اصلی تولد کیهان تبدیل شده است، زیرا دقیقا شرح می دهد که ستاره شناسان هنگام مطالعه الگوهای بزرگ مقیاس تشکیل شده به وسیله ماده، ماده تاریک و موارد دیگر چه می بینند.

نکته دیگر این است که تار و پود فضازمان به خودی خود نمی تواند در مقیاس کوانتومی کاملا ثابت بماند و تورم باید آن لرزش های اولیه را به امواج مناسب تبدیل می کرد، درست مانند ماده و هر چیز دیگری. این امواج گرانشی اولیه می توانند اثر انگشت ضعیفی را در CMB به جا بگذارند، چرخش های خاصی در نور که به قطب شدن حالت B معروف است. اخترشناسان این توانایی را دارند که امروزه به طور مستقیم این حلقه ها را شناسایی نمایند، اگر این الگو به مقدار کافی هم برجسته باشد، اما هنوز هیچ یک از آن ها را پیدا ننموده اند.

به طرز ناامید نماینده ای، جهان غرق در موادی است که به طور چرخشی مشابهی می درخشند. برای مثال، تیم BICEP پیروزمندانه کشف امواج گرانشی اولیه را در سال 2014 خاطرنشان کرد، اما بعدا متوجه شدند که درخشش گرمای ضعیف دانه های غبار را که در امتداد میدان های مغناطیسی که فضای بین ستارگان کهکشان راه شیری را پر می نمایند، دریافت نموده اند.

همکاری BICEP/Keck اکنون سال ها زمان خود را صرف اصلاح روش های خود و ساخت مجموعه ای از تلسکوپ ها در قطب جنوب نموده است، جایی که هوای صاف و خشک نمای شفافی از کیهان ارائه می دهد. جدیدترین نتایج آن ها داده های سه نسل آخر تلسکوپ های قطب جنوب را با آزمایش های دیگر ترکیب می نماید.

برای بیش از یک دهه، آن ها تعداد سنسورها را از ده ها به هزاران افزایش داده اند و مهمتر از همه، آن ها مجموعه رنگ هایی را که در آن مشاهده می نمایند، از یک طول موج به سه توسعه داده اند. هر چرخشی در حالت B در CMB که کل جهان را پر می نماید، باید در تمام طول موج ها به طور یکنواخت نشان داده گردد، با این حال قطبش که با شدت بیشتری در طول موج های مختلف رخ می دهد، می تواند مقصر گرد و غبار محلی باشد.

معیار کلیدی اندازه تورم که جهان را تکان داده است با نام نسبت تانسور به اسکالر یا r که به آنچه در میدان وجود دارد، اطلاق می گردد. این عدد نشان می دهد که فضا زمان با چه شدتی در مقایسه با نوسانات دیگر موج می زند. r صفر نشان می دهد که تورم به هیچ وجه ساختار کیهان را تکان نداده است.

بسیاری از کیهان شناسان امیدوارند امواج گرانشی اولیه در یکی از این تصاویر واضح تر از CMB نشان داده گردد و ثابت کند که نظریه پردازان واقعا بر انفجار اولیه کیهان دست دارند. در غیر این صورت، این نظریه ممکن است برای مدتی طولانی تر در هاله ای از ابهام بماند.

58321