کشف پدیده‌ای تازه در معادلات اینشتین؛ گرانش هم می‌تواند مانند شراره‌های خورشیدی انرژی آزاد کند
.jpg "کشف پدیده‌ای تازه در معادلات اینشتین؛ گرانش هم می‌تواند مانند شراره‌های خورشیدی انرژی آزاد کند")
در یک پژوهش نظری تازه، فیزیک‌دانان نشان داده‌اند که ساختارهای میدان گرانشی می‌توانند پیوندهای خود را تغییر دهند و انرژی را به ماده منتقل کنند.
پژوهشگران این فرایند را «بازپیوند گرانشی» نامیده‌اند؛ پدیده‌ای که می‌تواند درک دانشمندان از چگونگی تحول فضا-زمان و رفتار میدان‌های گرانشی را گسترش دهد.
این پژوهش از وجود ارتباطی ریاضی میان گرانش و رفتار پلاسماها پرده برمی‌دارد. پلاسما نوعی گاز متشکل از ذرات باردار الکتریکی است که در ستارگان و بخش‌های گوناگون فضا یافت می‌شود.
در پلاسماها، خطوط میدان مغناطیسی ممکن است تحت تأثیر نیروهای مختلف کشیده و پیچ‌وتاب‌خورده شوند. این خطوط سرانجام از طریق فرایندی موسوم به «بازپیوند مغناطیسی» آرایش تازه‌ای پیدا می‌کنند. در جریان این تغییر آرایش، انرژی ذخیره‌شده در میدان مغناطیسی آزاد می‌شود و رویدادهای پرقدرتی مانند شراره‌های خورشیدی را به وجود می‌آورد.
لوکا کومیسو، یکی از نویسندگان این مقاله، در توضیح این پدیده می‌گوید: «بازپیوند مغناطیسی زمانی اتفاق می‌افتد که خطوط میدان، در آرایشی مشخص، از یکدیگر جدا می‌شوند و سپس در آرایشی متفاوت دوباره به هم متصل می‌شوند. این فرایند هنگام گسستن و اتصال مجدد خطوط، انرژی آزاد می‌کند.»
او در ادامه توضیح می‌دهد: «این فرایند انرژی را از میدان مغناطیسی می‌گیرد و به ذرات موجود در پلاسما منتقل می‌کند؛ در نتیجه، انفجارها و رویدادهای پرانرژی شکل می‌گیرند.»
البته گرانش از نظر ساختار فیزیکی با مغناطیس تفاوت دارد. بر اساس نظریهٔ نسبیت عام اینشتین، فضا-زمان ساختاری چهار‌بُعدی دارد، نه فضایی سه‌بُعدی که در تجربهٔ روزمره با آن سروکار داریم. همین تفاوت باعث می‌شود که توصیف ریاضی میدان‌های گرانشی پیچیدگی‌های خاص خود را داشته باشد.
کومیسو در این‌باره توضیح می‌دهد: «از آنجا که فضا-زمان چهار‌بُعدی است، نه سه‌بُعدی، در گرانش به‌جای خطوط میدان، با ساختارهایی شبیه ورقه‌های میدان سروکار داریم. اگر یک بُعد به یک خط اضافه کنیم، به یک صفحه می‌رسیم. می‌توان تصور کرد که تعداد زیادی خط در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند و یک ورقه را تشکیل می‌دهند.»
این ورقه‌ها سطوح فیزیکی واقعی نیستند، بلکه ساختارهایی ریاضی برای توصیف میدان گرانشی به شمار می‌روند. این گروه پژوهشی دریافت که اگر شرایطی که پیوندهای میان این ساختارها را حفظ می‌کنند از بین بروند، ورقه‌های میدان می‌توانند دوباره به یکدیگر متصل شوند. به این ترتیب، امکان انتقال انرژی از میدان گرانشی به ماده فراهم می‌شود.
پژوهشگران برای شناسایی این رفتار، معادلات اینشتین را با استفاده از متغیرهای ریاضی متفاوتی بازنویسی کردند. این شیوهٔ بیان، شباهت‌هایی میان معادلات گرانش و معادلات توصیف‌کنندهٔ پلاسما آشکار ساخت.
این پژوهش همچنین بر مطالعات پیشین کومیسو و ماریکارمن آ. وینکلر استوار است؛ مطالعاتی که محدودیت‌هایی را شناسایی کرده بودند که پیش‌تر در چگونگی تحول فضا-زمان به‌درستی شناخته نشده بودند.
آسنخو در توضیح اهمیت این یافته می‌گوید: «معادلات اینشتین محدودیت‌هایی را در خود جای داده‌اند که چگونگی تحول فضا-زمان را تعیین می‌کنند، اما این محدودیت‌ها در نگاه نخست آشکار نیستند. با آشکارسازی این ویژگی‌های پنهان و تازه، می‌توانیم به‌تدریج قوانین بنیادی حاکم بر رفتار فرایند بازپیوند گرانشی را درک کنیم.»
کومیسو نیز با تأکید بر اهمیت بازنویسی ریاضی معادلات اظهار می‌دارد: «برخی از پیامدهای این موضوع درون معادلات پنهان هستند و صرفاً با نگاه‌کردن به شکل معمول آن‌ها نمی‌توان به‌آسانی شناسایی‌شان کرد. باید معادلات را به شیوه‌ای متفاوت بازنویسی کرد تا بتوان از رفتار آشکارشده بهره گرفت.»
به گزارش SciTechDaily، یکی از کاربردهای بالقوهٔ این کشف به ادغام سیاه‌چاله‌ها مربوط می‌شود؛ رویدادی که در جریان آن، گرانش بسیار شدید، ساختار فضا-زمان را به‌شدت دگرگون می‌کند.
دانشمندان برای پیش‌بینی امواج گرانشی حاصل از چنین برخوردهایی، به شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای قدرتمند متکی هستند. رصدخانهٔ تداخل‌سنج لیزری امواج گرانشی (LIGO) نیز از جمله ابزارهایی است که برای اندازه‌گیری این امواج طراحی شده است.
.jpg "آزمایش عجیب دانشمندان برای به چالش کشیدن گرانش اینشتین؛ پای «نیروی پنجم» در میان است")
