نوآوری در آشکارسازهای امواج گرانشی میتواند به فیزیک جدیدی اشاره کند. دو سیگنال سحرآمیز که توسط آشکارساز امواج گرانشی کوچک جدیدی شناسایی شدند میتوانند انواع پدیدههای عجیب و غریب را نشان دهند، از فیزیکی جدید گرفته تا ماده تاریک در تعامل با سیاهچالهها تا ارتعاشاتی از آغاز جهان. اما به دلیل جدید بودن این آزمایش، محققان در مورد ادعای هر نوع کشفی محتاط هستند.
به گزارس اورانوس و به نقل از اسپیس، تاسیساتی مانند رصدخانه موج گرانشی تداخل سنج لیزری (LIGO) از آشکارسازهای غول پیکر لیزری برای جستجوی موج های عظیم در بافت فضا-زمان موسوم به امواج گرانشی استفاده میکند. این امواج از برخورد سیاهچالهها و ستارههای نوترونی در جهانی دوردست ناشی میشوند، رویدادهایی که به قدری قدرتمند هستند که فضا-زمان را میلرزانند و موجهایی با طولموج صدها کیلومتری ایجاد میکنند.
مایکل توبار ، فیزیکدان دانشگاه استرالیای غربی در پرت گفت: مدتها قبل از ساخت این رصدخانههای عظیم، دانشمندان گمان میبردند که امواج گرانشی در چنین اندازههایی وجود دارد، زیرا میدانستند که سیاهچالهها و ستارههای نوترونی گاهی باید با هم برخورد کنند.
وی افزود: هیچ منبع کاملاً شناخته شدهای برای امواج گرانشی با طول موج کوتاهتر در بازه چند متر تا چند کیلومتر وجود ندارد. با این وجود، همیشه چیزهایی در عالم وجود دارد که انتظارش را نداریم.
در سالهای اخیر شاهد ایجاد آشکارسازهایی بودهایم که میتوانند این امواج گرانشی کوچکتر را جستجو کنند، از جمله آشکارسازی که توسط توبار و همکارانش ساخته شده. دستگاه آنها از قرصی از جنس کوارتز کریستالی به قطر 3 سانتیمتر و دارای محفظه تشدید است که هرگاه در فرکانسهای خاصی ارتعاش کند، سیگنال الکتریکی تولید میکند.
توبار این سیستم را به زنگی تشبیه کرد که در گام خاصی به صدا در میآید. او میگوید: اگر موج گرانشی به این دستگاه برخورد کند، دستگاه را برانگیخته میکند. سپس به صدا در آمدن زنگ در بلور توسط سنسورهای الکتریکی به صورت سیگنال الکترومغناطیسی دریافت میشود.
محققان آشکارساز امواج گرانشی جدید خود را در پشت سپرهای تابشی متعدد برای محافظت از آن در برابر میدانهای الکترومغناطیسی پسزمینه قرار دادند و آن را تا دمای بسیار پایین خنک کردند تا ارتعاشات حرارتی در دستگاه به حداقل برسد.
در طول آزمایش 153 روزه، کریستال دو بار زنگ خورد، هر بار به مدت یک یا دو ثانیه. یافتههای این گروه 30 مرداد در مجله Physical Review Letters منتشر شد.
در حال حاضر دانشمندان در حال تلاش برای کشف علت این نتایج هستند. به گفته توبار، ذرات باردار به نام پرتوهای کیهانی از فضا به رمین جاری میشوند. وی افزود: نوعی نوسان حرارتی در کریستال که قبلاً ناشناخته بود و به دلیل دمای فوق العاده سرد باید حداقل بود، می تواند نوع دیگری باشد.
اما محققان در مقاله خود نوشتند که چشماندازهای عجیب و غریبی نیز وجود دارد، مانند نوعی ماده تاریک به نام اکسیون که به دور سیاهچاله میچرخد و امواج گرانشی را منتشر میکند. توبار گفت: بسیاری از توضیحات ممکن است به فیزیک ناشناختهای فراتر از مدل استاندارد نیاز داشته باشد که تقریباً تمام ذرات و نیروهای زیر اتمی جهان را توصیف میکند.
فرانچسکو مویا، فیزیکدان نظری در دانشگاه کمبریج بریتانیا، که در این کار مشارکت نداشت، گفت: کیهان شناسان تصور می کنند که جهان اندکی پس از مهبانگ، دورهای به نام تورم را پشت سر گذاشت، که طی آن به طور تصاعدی گسترش یافت.
او گفت که در پایان این عصر، جهان ممکن است مرحله تغییر فاز را پشت سر گذاشته باشد، مانند آبی که هنگام جوشیدن از حالت مایع به حالت گاز تبدیل میشود. اگر این اتفاق افتاده باشد، ممکن است این انتقال مقادیر زیادی انرژی را به بافت فضا-زمان رسانده و امواج گرانشی ایجاد کند که در این آزمایش قابل مشاهده است.
او فکر نمی کند هنوز شواهد کافی برای بیان آنچه که در بلور اتفاق افتاده وجود داشته باشد، اما او از این آزمایش و دیگر مواردی که در آینده نزدیک رخ میدهند هیجان زده است.
توبار نیز تایید کرد و گفت: خوب است اگر آنها امواج گرانشی باشند، اما کسی چه میداند.
وی افزود: اکنون که محققان این تشخیصها را در جیب خود دارند میتوانند سنسورهای بیشتری مانند این سنسور بسازند. اگر چندین دستگاه سیگنال یکسانی را همزمان ببینند، به طور بالقوه میتواند به چیزی در جهان اشاره کرده و به رد فرآیندهای داخلی مانند نوسانات حرارتی درون کریستال کمک کند.
