لم يتم تأكيد فكرة أن الكون يتضخم باستمرار - ولكن لا تزال هناك بعض المفاهيم الخاطئة حول هذا الموضوع ، كما كتب تشاندا بريسكود-وينشتاين
في الشهر الماضي ، كتبت عمودًا عن احتمال تضخم الزمكان إلى الأبد ، ومن المسلم به أنني فوجئت بكمية الاهتمام الذي حظي به على وسائل التواصل الاجتماعي. يسعدني أن الكثير من الناس يشاركوني اهتمامي بعلم الكونيات وبالتحديد الثواني القليلة الأولى من الزمكان كما نفهمها.
في الوقت نفسه ، شعرت بالانزعاج من الملخص المفترض للعمود الذي رأيته في منشور آخر ادعى أنني أقترح نظرية جديدة لأصول الكون. هذا يوحي لي بضرورة مواصلة مناقشتي للتضخم هذا الشهر ، بما في ذلك شرح دوري البسيط نسبيًا في إجراء الأبحاث حوله.
للبدء ، من الجدير بالقول مرة أخرى أن تركيزي الأساسي في البحث ينصب على مشكلة المادة المظلمة ، التي نعتقد أنها تضم ما يصل إلى ربع المادة والطاقة في الكون. تدرس مجتمعات علم الكونيات وفيزياء الجسيمات المادة المظلمة منذ حوالي 50 عامًا ، وبينما تعلمنا بعض الأشياء عنها ، لا يزال هناك الكثير مما لا نعرفه عن المادة المراوغة.
إن الموقع الأساسي لجهلنا هو ماهية المادة المظلمة بالضبط. هل هو جسيم جديد؟ إذا كان الأمر كذلك ، فما هي خصائصه؟ أم أنها تتكون من ثقوب سوداء بدائية؟ وهل حقيقة أننا نعرف القليل عن ذلك مجرد علامة على أن نظرية الجاذبية لدينا معطلة؟
مهما كانت المادة المظلمة ، فهناك أيضًا مسألة الجدول الزمني: متى وصلت المادة المظلمة لأول مرة إلى المشهد الكوني؟
هنا يمكن ربط المادة المظلمة كمشكلة بمسألة ما حدث للزمكان في الكون المبكر ، وليس من غير المعتاد لعلماء الفيزياء النظرية الذين يعملون على الأفكار ردًا على سؤال واحد أن يشتغلوا في حلول الآخر ، والروابط المحتملة بينهما. في حالتي ، في الوقت الذي بدأت فيه العمل على المادة المظلمة ، شاركت أيضًا في القليل من البحث حول حقبة كونية تسمى إعادة التسخين.
في رأيي ، لا تحظى إعادة التسخين باهتمام كافٍ منا نحن الفيزيائيين. التضخم بحد ذاته مبهرج للغاية: لحظة قصيرة ، في الجزء الخاص بنا من الكون على أي حال ، حيث يتمدد الزمكان بسرعة. على النقيض من ذلك ، فإن إعادة التسخين هي "عادلة" من آثار التضخم ، عندما يكون الكون شديد البرودة ويحتاج إلى إعادة تسخين وملء الجسيمات التي تشكل الهياكل التي نلاحظها اليوم ، بعد حوالي 14 مليار سنة. من الواضح أن هذا ليس مبهرجًا مثل التضخم ، لكنه لا يزال رائعًا.
"في هذا السيناريو ، بمجرد أن يبدأ التضخم ، فإن معظم الكون يتضخم دائمًا ، وقد تتوقف أجزاء صغيرة منه على الإطلاق"
أفضل تخمين لدينا حاليًا حول كيفية حدوث إعادة التسخين هو أنه في نهاية التضخم ، لا يزال الجسيم الذي قاد العملية ، يسمى inflaton ، لديه بعض الطاقة المتبقية. هذه الطاقة تتحلل إلى الجسيمات التي شكلت في النهاية الذرات التي نراها اليوم.
قد يبدو الأمر كما لو أننا قد نجحنا جميعًا ، لكن ما أخبرتك به هو إلى حد ما تخمين ذكي للغاية. ليس لدينا أدلة رصد جيدة - حتى الآن - من هذه الفترة الزمنية. ولا نعلم ، على سبيل المثال ، ما إذا كانت المادة المظلمة قد بدأت تتشكل لأول مرة خلال هذه الحقبة.
من جهتي ، أنا مفتون بالجهود المبذولة لبناء نماذج تعالج المادة المظلمة وإعادة التسخين في وقت واحد ، لكن بحثي الخاص ركز على النتائج المحتملة لإعادة التسخين إذا كان هناك عدة أنواع مختلفة من النفخ ، وهو توقع واقعي من وجهة نظر عرض فيزياء الجسيمات. لا يوجد سبب لكونها مجرد جسيم واحد.
هذا هو مدى عملي على النماذج التضخمية: أفكر في كل ما يحدث بعد ذلك. هذا لا يعني أن التضخم لا يستمر في كونه لحظة مثيرة للاهتمام على الجدول الزمني الكوني - ولا يزال هناك العديد من الأسئلة التي لم تتم الإجابة عنها.
على الرغم من أن لدينا فكرة عن كيفية عملها ، إلا أننا ما زلنا غير متأكدين من المعادلات التي تصفها بشكل صحيح. هناك أيضًا خلاف حول التضخم الأبدي - فكرة أن التضخم يستمر إلى الأبد. في عمودي الأخير ، أشرت إلى أن هذه العملية يمكن أن تحدث إلى الأبد في الماضي والمستقبل.
هناك بعض الأشخاص ، مثل آلان جوث ، الفيزيائي الذي طور لأول مرة نظرية التضخم (ومستشاري السابق لما بعد الدكتوراه) ، الذين جادلوا بأنها أبدية في المستقبل فقط ، مما يعني أنه ربما كان هناك انفجار كبير ناشئ. في هذا السيناريو ، بمجرد أن يبدأ التضخم ، فإن معظم الكون يتضخم دائمًا ، ومن المحتمل أن أجزاء صغيرة منه (مثلنا) تتوقف أبدًا.
ادعى فيزيائيون آخرون ، مثل مستشار درجة الماجستير الخاص بي أنتوني أغيري ، أن التضخم يذهب في كلا الاتجاهين. بتوجيه من أنتوني - في عام 2003 - تعلمت لأول مرة عن هذا الموضوع ، مما يعني أنني متحيز قليلاً بشأن ما نعنيه عندما نتحدث عن "التضخم الأبدي".
المصدر