تخيل أنك داخل غابة كثيفة الأشجار، وتحاول التواصل مع شخص ما على الجانب الآخر، فمن المؤكد أن الموجات الصوتية قد تمتصها الأشجار أو تشوهها. لكنْ في كوننا السحيق تستطيع "النيوترينوات" (وهي جسيمات ليس لها شحنة كهربائية ولا كتلة لها تقريبا) السفر عبر الفضاء دون عائق، والمرور عبر كل شيء حتى تصل إلى الأرض حاملة معلومات من الأحداث الكونية البعيدة مثل انفجار النجوم أو اصطدام الثقوب السوداء.

وبينما يمكن لأجهزة الاستشعار مراقبة هذه "النيوترينوات"، فإن فريقا بحثيا من معهد نيلز بور بجامعة كوبنهاغن بالدانمارك، نجح في تطوير طريقة تستغل البيانات الخاصة برصدها من محطة رصد بالقطب الجنوبي لإثبات وجود ما يعرف بـ "الجاذبية الكمومية".

و"الجاذبية الكمومية" إطار نظري يسعى إلى توحيد نظريتين أساسيتين في الفيزياء هما: "ميكانيكا الكم" التي تصف سلوك الجسيمات عند أصغر المقاييس، و"النسبية العامة" التي تصف سلوك الجاذبية والزمكان على مقاييس كبيرة مثل النجوم والمجرات.

ويعتمد فهمنا للكون حاليا على هاتين النظريتين المنفصلتين، ومن ثم فإن توحيدهما تحت إطار نظري واحد مثل "الجاذبية الكمومية" من شأنه توفير فهم أكثر شمولا للفيزياء الأساسية.

والفكرة التي يقدمها الفريق البحثي من الدانمارك عبر هذه الدراسة المنشورة في دورية " نيتشر فيزكس"، أن رصد حدوث تغيّرات في نكهات هذه النيوترينوات خلال رحلتها في الفضاء السحيق، يشير إلى وجود قوة غير مرئية تؤثر فيها وهي "الجاذبية الكمومية".

مرصد "آيس كيوب" بالقطب الجنوبي وفيه أجهزة حاسوب تجمع البيانات من مستشعرات المرصد تحت الجليد (مرصد آيس كيوب) ثلاث نكهات لـ"النيوترينو"

والنيوترينو، هو في الواقع ثلاثة جسيمات تُنتَج معا، وهو ما يُعرف في ميكانيكا الكم بـ"التراكب"، ويمكن أن يكون له ثلاثة تكوينات أساسية يسميها الفيزيائيون بـ"النكهات"، وهي الإلكترون والميون والتاو.

وتنتقل "النيوترينوات" بين هذه الحالات أثناء سفرها عبر الفضاء، ويحدث هذا التحول بشكل متماسك يُعرف باسم "التماسك الكمي"، مما يسمح لمكونات النكهة المختلفة بالتداخل مع بعضها البعض.

وينكسر هذا التماسك في معظم التجارب المعملية على الأرض، وهي  الحالة التي تعرف باسم "تذبذبات النيوترينو"، ويرجع ذلك لعدة أسباب هي:

التفاعلات البيئية: فحتى في البيئات المختبرية التي يُتحكم فيها بعناية، يمكن للنيوترينوات أن تتفاعل مع جزيئات أو مجالات أخرى موجودة في المناطق المحيطة، ويمكن لهذه التفاعلات أن تزعج الحالات الكمومية الدقيقة وتتسبب بكسر التماسك. الضوضاء والتقلبات: يمكن أن تؤدي التقلبات مثل درجة الحرارة أو الضغط أو المجالات الكهرومغناطيسية إلى إدخال ضوضاء إلى النظام، ويمكن أن يؤدي هذا الضجيج إلى تعطيل السلوك المتماسك للجزيئات ويسبب فك الترابط. تأثيرات القياس: غالبا ما تتفاعل النيوترينوات مع أجهزة القياس أثناء التجارب، ويمكن لهذه التفاعلات أن تزعج الحالات الكمومية للنظام، مما يؤدي إلى عدم الترابط.

وعلى عكس هذه المعوّقات التي تؤثر في "التماسك الكمي" في الأرض، يبدو الوضع مختلفا في الفضاء لعده أسباب هي:

التفاعل الضعيف: فالنيوترينوات تتفاعل بشكل ضعيف جدا مع الجسيمات الأخرى مثل تلك الموجودة في الفضاء بين النجوم، ويقلل هذا التفاعل الضعيف من فرص حدوث اضطرابات خارجية تعطل التماسك الكمي للنيوترينوات أثناء رحلتها عبر الفضاء. انخفاض كثافة الجسيمات: ففي الفراغ الشاسع للفضاء فإن كثافة الجسيمات منخفضة للغاية، خاصة في المناطق الواقعة بين النجوم والمجرات، ومع وجود عدد أقل من الجزيئات التي يمكن التفاعل معها تقل احتمالية وقوع أحداث فك الترابط بشكل كبير. العزلة عن العوامل البيئية: تسافر النيوترينوات في فراغ الفضاء معزولة نسبيا عن العوامل البيئية التي يمكن أن تعطل التماسك، ويكون هناك حد أدنى من التأثيرات الخارجية مثل التقلبات في درجات الحرارة أو المجالات الكهرومغناطيسية، والتي يمكن أن تؤدي إلى عدم الترابط.

وقادت المقارنة بين الحالة الأرضية والفضائية الفريق البحثي إلى القول إنه إذا رُصد أي تغييرات طفيفة في التماسك الكمي خلال رحلة النيوترينو في الفضاء، فإن ذلك يمكن أن يشير إلى أول دليل قوي على الجاذبية الكمومية.

الثقوب السوداء هي أحد المصادر التي يمكن أن ترسل لنا النيوترينوات (ناسا) لماذا القطب الجنوبي؟

وفي سعيهم للبحث عن هذه التغيرات الطفيفة في التماسك الكمي خلال رحلة النيوترينو في الفضاء، لجأ الباحثون إلى مرصد "آيس كيوب" بالقطب الجنوبي، وهو منشأة بحثية تُشغل من قبل جامعة ويسكونسن ماديسون بالولايات المتحدة، ويضم مركزا لدراسات النيوترينو شاركت في تأسيسه أكثر من 50 جامعة، من بينها جامعة كوبنهاغن التي ينتمي لها الفريق البحثي.

ووفق بيان صحفي أصدرته الجامعة بالتزامن مع نشر الدراسة، يُعد هذا المرصد مثاليا لدراسة النيوترينو لعده أسباب، منها:

مسار المراقبة الواضح: فالنيوترينوات محايدة كهربائيا وعديمة الكتلة تقريبا، وهذا يمكّنها من السفر عبر المادة -بما في ذلك الأرض- دون امتصاصها أو انحرافها بشكل كبير، وبالتالي يمكن للنيوترينوات القادمة من نصف الكرة الشمالي أن تخترق باطن الأرض وتصل إلى أجهزة الكشف في مرصد "آيس كيوب" دون تفاعل كبير، مما يوفر مسارا واضحا للمراقبة. غياب التداخل مع الغلاف الجوي: تواجه النيوترينوات القادمة من نصف الكرة الشمالي عوائق أقل أثناء انتقالها عبر الأرض مقارنة بتلك الموجودة في نصف الكرة الجنوبي، وذلك لأن الغلاف الجوي يكون أكثر كثافة قرب خط الاستواء وفي نصف الكرة الجنوبي بسبب توزيع اليابسة والمحيطات، مما يؤدي إلى زيادة التفاعلات وامتصاص النيوترينوات، وفي المقابل تواجه النيوترينوات القادمة من نصف الكرة الشمالي تداخلا أقل في الغلاف الجوي، مما يجعل اكتشافها أكثر موثوقية. العزل عن الضوضاء الخلفية: يوفر الموقع البعيد لمرصد "آيس كيوب" في  القطب الجنوبي عزلة عن النشاط البشري والاضطرابات الجوية، مما يقلل من الضوضاء الخلفية التي يمكن أن تتداخل مع اكتشاف النيوترينو، وتعمل هذه العزلة على تعزيز حساسية المرصد للكشف عن الإشارات الخافتة الصادرة عن النيوترينوات القادمة من نصف الكرة الشمالي. حساسية الاتجاه: يسمح تصميم المرصد بتحديد الاتجاه الذي تنشأ منه النيوترينوات، ومن خلال تحليل اتجاهات وصول النيوترينوات المكتشفة، يمكن للعلماء استنتاج مصادر هذه النيوترينوات في نصف الكرة الشمالي، مثل الأجسام الفيزيائية الفلكية البعيدة أو الأحداث الكونية. عرض فني للتفاعلات التي يمكن أن تحدث في الفضاء وتؤدي لوصول النيوترينوات إلى الأرض (ناسا) خطوة على الطريق

وباستخدام مرصد "آيس كيوب"، حلل الباحثون البيانات لأكثر من 300 ألف نيوترينو. وعلى الرغم من عدم اكتشافهم أي تغيرات متوقعة تتعلق بالجاذبية الكمية، فإنهم نجحوا في وضع منهجية للتجارب المستقبلية تعتمد على استخدام بيانات النيوترينو للتحقيق في احتمال وجود الجاذبية الكمومية.

ويَعتبر توم ستوتارد الأستاذ المساعد بمعهد نيلز بور بجامعة كوبنهاغن دراستهم بمثابة "خطوة على الطريق"، قائلا في البيان الصحفي إنه  "لسنوات عديدة شكك العديد من الفيزيائيين فيما إذا كانت التجارب يمكن أن تختبر الجاذبية الكمومية، ولكن دراستنا تبين أن ذلك ممكن بالفعل، ومع وجود أجهزة كشف أكثر دقة سيتم بناؤها في العقد المقبل، نأمل أن نتمكن من تحقيق ذلك".

وبدوره، يُثْني رئيس المركز المصري للفيزياء النظرية عبد الناصر توفيق على جهود الباحثين في هذا المشروع البحثي، واصفا -في حديث عبر الهاتف مع "الجزيرة نت"- تلك الجهود التجريبية بأنها تُكمل جهود الباحثين النظرية لوضع إطار نظري لـ"الجاذبية الكمومية".

ويقول توفيق إنه قدم في دراستين نشرهما بدوريتي "إنترناشونال جورنال أوف مودرن فيزكس" و"أسترونوميكال نوت"، محاولة لصياغة أساس رياضياتي لنظرية "الجاذبية الكمومية" وذلك بناء علي تقريب هندسي كمومي مبتكر، وكان يتمنى لو نجح الباحثون في هذه الدراسة الجديدة في العثور على إشارات تثبت وجودها.

ويعتقد أن هذا الجهد التجريبي الفريد يجب أن يحفّز الهمم ﻹنجاز الدراسات النظرية ذات الصلة وخاصة من قبل الباحثين والعلماء العرب.

ويضيف أنه "رغم عدم توصل الباحثين لاختراق مهم في رصد إشارات على وجود الجاذبية الكمومية، فإن المنهجية المستخدمة في الدراسة، تبشر بأنه يمكن أن يتم العثور على دليل عملي يؤكد وجودها في المسقبل القريب".

وعن أهمية إثبات وجود الجاذبية الكمومية يقول توفيق إن هناك عدة مزايا لذلك:

أولا: استكمال الإطار النظري لمنظومة العلوم الحديثة، حيث يَعتمد فهمنا للكون اعتمادا حصريا على نظريتين أساسيتين لكنهما منفصلتين ومختلفتين وغير متوافقتين بداية من الأسس التي بنيتا عليها، وهما ميكانيكا الكم والنسبية العامة، وعليه فإن توحيدهما فى إطار نظري واحد مثل "الجاذبية الكمومية" من شأنه أن يوفر فهما أكثر شمولا للفيزياء الأساسية. ثانيا: حل التناقضات النظرية، فعلي سبيل المثال، في قلب الثقب الأسود تتحدى الظروف القاسية فهمنا الحالي للفيزياء، ويمكن أن يساعد التوصل لنظرية للجاذبية الكمومية في حل هذه التناقضات والتي تنشأ عند محاولة تطبيق كل من ميكانيكا الكم والنسبية العامة على هذه الظاهرة المتطرفة. ثالثا: التنبؤ بظواهر جديدة، حيث يُتوقع للجاذبية الكمومية أن تبرز ظواهر وتأثيرات جديدة، وقد نتمكن من اختبارها من خلال تجارب معملية أو ملاحظات كونية، وإن اكتشاف هذه الظواهر يمكن أن يؤدي إلى العديد من الاختراقات في المجالات التكنولوجية، كما سيحسن فهمنا للطبيعة.

المصدر: الجزيرة

كلمات دلالية: رمضان 1445 هـ ترجمات حريات التی یمکن أن فی الفضاء التی ی

إقرأ أيضاً:

515 ورقة علمية ضمن «منصة أبحاث الفضاء»

آمنة الكتبي (دبي)

أخبار ذات صلة «الفارس الشهم 3» تُوزع المساعدات في وسط غزة «التنمية الأسرية» تهنئ 18 ألفاً من كبار المواطنين وأسرهم

كشفت وكالة الإمارات للفضاء أن عدد الأوراق العلمية ضمن «منصة أبحاث الفضاء» بلغ 515 ورقة علمية، كما بلغ عدد الباحثين 1637 باحثاً، كما بلغ عدد المستخدمين 592 مستخدماً، حيث تتناول المنصة تغطية 6 مجالات رئيسة في قطاع الفضاء، مما يجعلها مرجعاً شاملاً للباحثين والمهتمين بعلوم الفضاء. 
وتعد منصة أبحاث الفضاء محرك بحث متقدماً يضم أحدث الأبحاث والدراسات والمنشورات والمقالات العلمية وغيرها ضمن المجالات المختلفة والمرتبطة بالفضاء، بالإضافة إلى قاعدة بيانات الباحثين المساهمين في قطاع الفضاء الإماراتي، وتهدف إلى تسهيل الوصول إلى المعلومات، وتتيح المنصة للباحثين والمهتمين الوصول السريع والسهل إلى أحدث الأبحاث والدراسات في مجال الفضاء، مما يدعم جهودهم البحثية وييسر عملية تبادل المعرفة، كما تعزز المنصة التعاون العلمي، حيث تشجع المنصة على التعاون بين الباحثين من مختلف الجنسيات والمؤسسات، من خلال توفير منصة للتواصل وتبادل الأفكار والخبرات.
وتدعم المنصة الابتكار، وتساهم المنصة في دعم الابتكار في مجال علوم الفضاء، من خلال توفير بيئة محفزة للإبداع وتبادل الأفكار الجديدة، كما تهدف إلى بناء مجتمع علمي متكامل في مجال الفضاء، يضم الباحثين والمهندسين والطلاب والمهتمين بهذا المجال، وتؤكد المنصة مكانة الإمارات الرائدة في مجال علوم وتكنولوجيا الفضاء، كما تدعم الأبحاث والتطوير، حيث تشجع المنصة على إجراء المزيد من الأبحاث والتطوير في مجال الفضاء، وتسهم المنصة في بناء كوادر وطنية مؤهلة في مجال علوم الفضاء، وتفتح آفاقاً جديدة للتعاون الدولي في مجال الفضاء. 
وتعد منصة أبحاث الفضاء بوابة مفتوحة ومجانية للجميع، وتهدف للوصول إلى أحدث الأبحاث والمنشورات والموارد الفضائية، وتسهيل تبادل المعلومات بين الباحثين والخبراء، إلى جانب توفير مساحة مخصصة للباحثين لعرض أعمالهم ونشر المعرفة التي تدفع التقدم في استكشاف الفضاء والتكنولوجيا والمجالات ذات الصلة، حيث تشير أحدث البيانات إلى تركيز الأبحاث العلمية في قطاع الفضاء على 4 محاور رئيسة، وهي: رصد الأرض، وعلوم الفضاء، واستكشاف الفضاء، والوصول إلى الفضاء والاستدامة، وتبرز هذه النسب الأولويات البحثية التي تعكس توجهات المجتمع العلمي نحو فهم أعمق للكون وتطوير تطبيقات تخدم البشرية.
حيث تحظى علوم الفضاء بالنصيب الأكبر من الاهتمام البحثي بنسبة 46.60%، مما يعكس تركيز العلماء على دراسة الظواهر الكونية، مثل تطور النجوم والمجرات والثقوب السوداء، بالإضافة إلى دراسة طبيعة الكواكب الخارجية والغلاف الجوي لكواكب المجموعة الشمسية، وتشمل هذه الأبحاث أيضاً تطوير تقنيات جديدة لتحليل البيانات الفلكية، مما يساعد في تحسين أدوات الرصد والتنبؤ بالظواهر الفلكية.
يأتي رصد الأرض في المرتبة الثانية بنسبة 19 %، حيث تركز الأبحاث في هذا المجال على استخدام تقنيات الاستشعار عن بُعد والأقمار الصناعية لمراقبة التغيرات البيئية والمناخية، مثل الاحتباس الحراري، وذوبان الجليد، والتصحر، والتلوث، كما تساعد هذه الأبحاث في تحسين دقة التنبؤ بالكوارث الطبيعية، مما يعزز قدرة المجتمعات على التكيف مع التغيرات المناخية واتخاذ قرارات مستندة إلى بيانات دقيقة.
وتحظى أبحاث استكشاف الفضاء بنسبة 16.12 %، حيث تتركز الجهود على دراسة سطح القمر والمريخ والكويكبات القريبة، بهدف فهم طبيعة هذه الأجرام وإمكانية استغلال مواردها في المستقبل، كما تهتم الأبحاث بمحاولة الإجابة عن أسئلة تتعلق بإمكانية وجود حياة خارج الأرض، عبر تحليل الغلاف الجوي للكواكب الخارجية والبحث عن بصمات بيولوجية محتملة.
وعلى الرغم من أن الوصول إلى الفضاء والاستدامة يشكل نسبة 7.18 % فقط من الأبحاث، إلا أن هذا المجال يمثل الأساس لتطوير تقنيات تمكن من رحلات فضائية أكثر كفاءة وأقل تكلفة. تشمل الأبحاث في هذا المجال تحسين محركات الصواريخ، وتطوير تقنيات إعادة استخدام المركبات الفضائية، وتحليل تأثير الفضاء على صحة رواد الفضاء، مما يساعد في تمهيد الطريق لمهام فضائية طويلة الأمد.

مقالات مشابهة

  • الرئيس الإيراني يعفي مساعده من منصبه بعد رحلة ترفيهية باهظة إلى القطب الجنوبي
  • رحلة إلى القطب الجنوبي تطيح بمسؤول إيراني رفيع
  • الرئيس الإيراني يعفي مساعده البرلماني بسبب رحلة إلى القطب الجنوبي
  • رحلة إلى القطب الجنوبي تُطيح بمساعد الرئيس الإيراني
  • رئيس ايران يقيل نائبه بسبب رحلة إلى القطب الجنوبي
  • بسبب رحلة إلى القطب الجنوبي..رئيس إيران يقيل نائبه للشؤون البرلمانية
  • بزشكيان يعفي أحد مساعديه بسبب رحلة ترفيهية للقطب الجنوبي
  • 515 ورقة علمية ضمن «منصة أبحاث الفضاء»
  • طاقم مدني يدور حول الأرض من القطب الشمالي إلى الجنوبي في مهمة سبيس إكس
  • كيف يمكن ان تغير عقلك الى الابد ؟