انقلابی در فیزیک با کشف سیاهچالههای اولیه
تحقیقات جدید نشان میدهد که با احتمال ۹۰ درصد، بشریت میتواند در دهه آینده با استفاده از تلسکوپهای زمینی یا فضایی، انفجار یک سیاهچاله اولیه (Primordial Black Hole) را رصد کند. این کشف میتواند وجود سیاهچالههایی را که ۱۳.۸ میلیارد سال پیش، یک ثانیه پس از بیگبنگ شکل گرفتهاند، تأیید کند و درک ما از تاریخچه کیهان را بازنویسی کند. آی تی پالس، مرجع اخبار فناوری و علوم، این یافته را بررسی میکند و پیامدهای آن را برای فیزیک مدرن توضیح میدهد.
سیاهچالههای اولیه و انفجار آنها
سیاهچالههای اولیه چیست؟
برخلاف سیاهچالههای ستارهای (با جرم ۱۰ تا ۱۰۰۰ برابر خورشید) که از مرگ ستارگان عظیم شکل میگیرند، یا سیاهچالههای کلانجرم (با جرم میلیونها تا میلیاردها برابر خورشید) که از ادغام سیاهچالههای کوچکتر ایجاد میشوند، سیاهچالههای اولیه بسیار کوچکترند. این سیاهچالهها، با جرمهایی از اندازه سیارات غولپیکر تا سیارکهای متوسط، در اثر نوسانات چگالی اولیه کیهان بلافاصله پس از بیگبنگ شکل گرفتهاند.
نظریه تابش هاوکینگ
در سال ۱۹۷۴، استیون هاوکینگ پیشنهاد کرد که سیاهچالهها از طریق تابش هاوکینگ انرژی از دست میدهند و به تدریج تبخیر میشوند، فرآیندی که با انفجار پایان مییابد. این تابش به جرم سیاهچاله بستگی دارد:
- سیاهچالههای بزرگتر دمای کمتری دارند و تابش کمتری منتشر میکنند، بنابراین تبخیر آنها ممکن است بیشتر از عمر کیهان طول بکشد.
- سیاهچالههای کوچکتر، مانند سیاهچالههای اولیه، دمای بالاتری دارند، سریعتر تبخیر میشوند و در نهایت منفجر میشوند.
آندره تام، یکی از محققان دانشگاه ماساچوست آمهرست، میگوید:
«هرچه سیاهچاله سبکتر باشد، داغتر است و ذرات بیشتری منتشر میکند. سیاهچالههای اولیه با تبخیر، سبکتر و داغتر میشوند و در فرآیندی فرار، تابش بیشتری منتشر کرده و در نهایت منفجر میشوند.»
مدل جدید: “اسباببازی تاریک-QED”
تیم تحقیقاتی مدل جدیدی به نام “اسباببازی تاریک-QED” ارائه کرد که فرض میکند سیاهچالههای اولیه دارای بار الکتریکی تاریک (مرتبط با الکترون تاریک، نسخهای فرضی و سنگینتر از الکترون) هستند. این بار الکتریکی میتواند سیاهچاله را به طور موقت پایدار کند و انفجار را به تعویق بیندازد. بر اساس این مدل:
- انفجار سیاهچالههای اولیه میتواند هر ۱۰ سال یکبار رخ دهد، برخلاف تخمین قبلی که هر ۱۰۰,۰۰۰ سال یکبار بود.
- این انفجارها میتوانند تمام ذرات شناختهشده در مدل استاندارد فیزیک (الکترونها، کوارکها، بوزون هیگز) و ذرات فراتر از مدل استاندارد، مانند ماده تاریک، را منتشر کنند.
مایکل بیکر، یکی از اعضای تیم، میگوید:
«ما ادعا نمیکنیم که این اتفاق قطعاً در این دهه رخ میدهد، اما ۹۰ درصد احتمال دارد. از آنجایی که فناوری برای مشاهده این انفجارها را داریم، باید آماده باشیم.»
اهمیت کشف انفجار سیاهچاله
تأیید تابش هاوکینگ
رصد انفجار سیاهچاله اولیه اولین مشاهده مستقیم تابش هاوکینگ خواهد بود، که نظریه هاوکینگ را تأیید میکند. خواکیم ایگواز خوان، محقق دیگر تیم، میگوید:
«ما میدانیم چگونه تابش هاوکینگ را رصد کنیم. اگر آن را ببینیم، میدانیم که یک سیاهچاله اولیه در حال انفجار است.»
حل معمای ماده تاریک
انفجار سیاهچالههای اولیه میتواند ذراتی را منتشر کند که ماده تاریک را تشکیل میدهند، و به حل یکی از بزرگترین معماهای کیهانشناسی کمک کند.
بازنویسی تاریخ کیهان
تأیید وجود سیاهچالههای اولیه میتواند درک ما از لحظات اولیه پس از بیگبنگ را تغییر دهد و اطلاعاتی درباره چگالی اولیه کیهان ارائه کند.
چالشها و گامهای بعدی
دشواری رصد
سیاهچالههای اولیه تاکنون از رصد پنهان ماندهاند. با این حال، تلسکوپهای کنونی، چه زمینی و چه فضایی، قادر به تشخیص تابش هاوکینگ هستند. تیم تحقیقاتی بر آمادهسازی برای رصد این پدیده تأکید دارد.
فرضیههای جدید
مدل “اسباببازی تاریک-QED” فرض میکند که سیاهچالههای اولیه دارای بار الکتریکی هستند، برخلاف فرض قبلی که آنها را خنثی میدانست. این فرضیه باید با مشاهدات تجربی تأیید شود.
احتمال ۹۰ درصدی رصد انفجار سیاهچاله اولیه در دهه آینده میتواند انقلابی در فیزیک ایجاد کند. این کشف نهتنها وجود سیاهچالههای اولیه و تابش هاوکینگ را تأیید میکند، بلکه میتواند اسرار ماده تاریک و تاریخچه کیهان را روشن کند. آی تی پالس شما را به دنبال کردن این پیشرفتهای هیجانانگیز در علم و فناوری دعوت میکند.
