باستخدام سلسلة من الذرات أحادية البعد ..علماء ينجحون في محاكاة “ثقب أسود” حقيقي
لا تهدأ أبداً البحوث في مجال الثقوب السوداء، تلك الثقوب الكونية التي تمتلك قوة مهولة من الجاذبية، طريدة علماء الفلك والفيزياء الذين طالما احتاروا في أمرها وبحثوا عن مفاتيح تحلّ ألغازها.
في بحث أخير تحدث عنه موقع “إندي 100” البريطاني، استخدم فريق من علماء الفيزياء من “جامعة أمستردام” الهولندية سلسلة من الذرات تصطف صفاً واحداً بغية التوصل إلى فهم أفضل لسلوك الثقوب السوداء، وأنشأوا ضمن عملية محاكاة لمنطقة محيطة بالثقب الأسود تسمى “أفق حدث” event horizon، أو “نقطة اللارجوع” كما يحلو لكثيرين تسميتها، ذلك أنه لا تكتب العودة لأي جرم أو مادة عند هذا الحد الأشبه بغشاء يسمح بمرور المواد في اتجاه واحد فقط.
إنشاء “أفق الحدث” الاصطناعي هذا يثبت نظرية صاغها ستيفن هوكينغ، أحد كبار علماء الفيزياء الفلكية في العصر الحديث، في عام 1974 وتتحدث عن إطلاق الثقب الأسود شكلاً نادراً من الإشعاع الحراري، سمي “إشعاع هوكينج” نسبة إلى العالم نفسه.
“إشعاع هوكينج”
في الإنجاز الفلكي الأخير، درس العلماء خصائص “إشعاع هوكينج” من طريق ثقب أسود نظيري ابتكروه في المختبر.
ونقل “إندي 100” عن تقرير أعده موقع “ساينس أليرت”، أن هذا الإشعاع الحراري يتبدى عندما “تتولد جسيمات من اضطرابات في الاهتزازات الكمومية الناتجة عن تكسر الثقب الأسود في النسيج الكوني الرباعي الأبعاد الذي يسمى “الزمكان” Time Space.
تذكيراً، يملك المكان ثلاثة أبعاد هي الطول والعرض والعمق، في حين أضاف ألبرت آينشتاين الزمن كبعد ثالث في نظريته عن النسبية، إذ نظر إلى الكون بوصفه مركباً رباعي الأبعاد من الزمان والمكان، واختصره بكلمة “زمكان”.
ولكن أن يظهر إشعاع بحد ذاته توهجاً يعد شذوذاً غريباً في نظريات عالم الفضاء، إذ من المفترض أن يكون “أفق الحدث” الخاص بالثقب الأسود منطقة حيث لا يمكن للضوء ولا المادة الخروج مطلقاً.
في فصل العلوم مثلاً، نتعلم جميعاً عن القوة الجبارة للثقب الأسود، وكيف أننا إذا كنا تعيسي الحظ ووجدنا أنفسنا في مواجهته وجهاً لوجه سيروح يشدنا إلى فوهته حتى يبتلعنا جميعاً في نهاية المطاف.
يعزى ذلك، على ما يشرح موقع “إندي 100″، إلى كثافة الثقب الأسود ضمن نطاق معين من المركز، لذلك حتى محاولة السفر خارج سرعة الضوء (أو أي سرعة في الكون بالنسبة إلى المادة) لن تحول دون أن يؤول كل ما أو من يهوي داخل الثقب الأسود إلى هذا المصير.
في المحاكاة، شكلت سلسلة من الذرات أحادية البعد نوعاً من المسار للإلكترونات “كي تقفز” من موقع إلى آخر. وعبر ضبط مستوى سلاسة وسهولة حدوث عملية التنقل هذه، في مقدور الفيزيائيين أن يتسببوا في اختفاء خصائص معينة، ما يخلق نوعاً من “أفق الحدث” الذي يتداخل مع الطبيعة الشبيهة بالموجات للإلكترونات.
ونقل “إندي 100” عن “ساينس أليرت” أن تأثير “أفق الحدث” الاصطناعي في الدراسة الجديدة تسبب في ارتفاع في درجات الحرارة يطابق التوقعات النظرية لنظام “ثقب أسود” نظيري، ولكن فقط عندما يمتد جزء من سلسلة الذرات المستخدمة في المحاكاة إلى ما وراء “أفق الحدث”.
ونتيجة لذلك، يُعتقد أن تشابك الجسيمات التي تمتد عبر “أفق الحدث” يؤدي دوراً مهماً في توليد “إشعاع هوكينج”.
في ضوء عمليات المحاكاة التي بدأت بتقليد الزمكان باعتباره “فضاء مسطحاً”، يقول العلماء إن الإشعاع كان حرارياً فقط عند نطاق معين من “اتساع قفزات” الإلكترونات.
عليه، يكون إشعاع هوكينغ حرارياً في ظروف معينة فحسب، ولا يتأتى ذلك إلا حيثما تسبب الجاذبية تغيراً في اعوجاج الزمكان.
في ورقتهم البحثية التي نشرتها مجلة “فيزيكال ريفيو ريسيرش”Physical Review Research، كتب العلماء أن محاكاتهم هذه “من شأنها أن تشكل توطئة لاستكشاف الجوانب الأساسية للميكانيكا الكمومية إلى جانب الجاذبية وفضاءات الزمكان المنحنية في مختلف ظروف المادة المكثفة”.
المصدر: اندبندنت
