استكشاف “الخلل الكوني” في الجاذبية

خطوة أخرى نحو فهم الألغاز الموجودة على حافة الكون.

مجموعة من الباحثين من جامعة واترلو اكتشف علماء وجامعة كولومبيا البريطانية “خللا كونيا” محتملا في جاذبية الكون، 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 الكون. تشير النسبية العامة، التي أثبتت صحتها من خلال عدد لا يحصى من الاختبارات والملاحظات، إلى أن الجاذبية لا تؤثر على الأبعاد الفيزيائية الثلاثة فحسب، 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 وخريج حديث في الفيزياء الرياضية من جامعة واترلو: “يقوم الباحثون بتصوير الثقوب السوداء.

التحديات على المستوى الكوني

“ولكن عندما نحاول فهم الجاذبية على النطاق الكوني، على مستوى مجموعات المجرات وما بعدها، فإننا نواجه تناقضات واضحة مع تنبؤات النسبية العامة. يبدو الأمر كما لو أن الجاذبية نفسها لم تعد تناسب نظرية أينشتاين تمامًا. نحن نسمي هذا التناقض “مشكلة كونية”: تصبح الجاذبية أضعف بحوالي 1% عند التعامل مع مسافات تصل إلى عدة مليارات من السنين الضوئية. “

منذ أكثر من عشرين عامًا، يحاول الفيزيائيون وعلماء الفلك إنشاء نموذج رياضي لشرح التناقضات الواضحة في النظرية النسبية العامة. 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 ما يقرب من قرن من الزمان، اكتشف علماء الفلك أن كوننا يتوسع”.

“كلما كانت المجرات أبعد، كلما تحركت بشكل أسرع، إلى درجة أنها تبدو وكأنها تتحرك بسرعة الضوء تقريبًا، وهي السرعة القصوى التي تسمح بها نظرية أينشتاين. تشير نتائجنا إلى أن نظرية أينشتاين، على هذه المقاييس نفسها، قد تكون أيضًا غير كافية. »

تحرير نظرية أينشتاين

يقوم نموذج “المشكلة الكونية” الجديد لفريق البحث بتعديل وتوسيع صيغ أينشتاين الرياضية بطرق تحل عدم اتساق بعض القياسات الكونية دون التأثير على الاستخدامات الناجحة الحالية للنسبية العامة.

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

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

تظهر الدراسة بعنوان “مشكلة كونية 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