الحاسم في نظرية الأوتار الفائقة

أضيف في 2010-11-03 الكاتب said
المصدر ar.wikipedia

وجد علماء الفلك شواهد على أن واحدة من الثوابت الأساسية الطبيعية، وهي نسبة كتلة البروتون إلى كتلة الإلكترون، يمكن أن تكون قد تغيَّرت قليلاً خلال الاثـنـَيْ عشر ملياراً الأخيرة من السنين. ولهذا، فمن الطبيعي أن تُصبح الثوابت الأخرى موضع تساؤل. وإذا تأكـَّدت الاكتشافات، فإنه سينبغي على الفيزيائيين أن يعيدوا النظر جذرياً بكثير من النظريات المتعارف عليها. وسيكون لكل ذلك أثره الحاسم في دعم نظرية الأوتار الفائقة، التي تفترض وجود أبعاد مكانية إضافية ملتفة على نفسها في كوننا.
وتنبغي الإشارة إلى أن هذه ليست المرة الأولى، التي يُعرِّض فيها العلماء مفاهيم الثوابت الفيزيائية الكونية العامة للشك، وإمكان تغيُّر قيمها مع مرور الزمن في سياق تطور كوننا. فهُمْ كثيراً ما ساورتهم الشكوك بشأن الثابت (ألفا) (?) المسؤول عن التأثير المتبادل بين الضوء والإلكترونات (يحدد هذا الثابت قيمة الانقسام الدقيق للمستوى الطاقي في الذرة إلى مجموعة من المستويات الجزئية، وهو انقسام ناجم عن تأثير علاقة الكتلة النسبية بالسرعة على طاقة الإلكترون في الذرة).
وقد أكـَّد بعض الفيزيائيين أنهم تمكنوا من تسجيل تغيرات ألفا، في الوقت الذي بيَّن فيه آخرون أنه لا يمكن تسجيل مثل هذه التغيرات عملياً في إطار دقة القياسات التي تُعطيها الاختبارات المعاصرة.
وتُعَد نسبة كتلة البروتون إلى كتلة الإلكترون واحدة من أغرب الثوابت، إذ لا يوجد أي تعليل لواقعة أن كتلة البروتون أكبر من كتلة الإلكترون بـ1836.15267261 مرة. وهذا الثابت مسؤول عن عمل القوى النووية، أي التأثيرات المتبادلة القوية التي تربط البروتونات والنيترونات معاً في نويات الذرات. وهو مسؤول كذلك عن العلاقة بين الكواركات، وهي أصغر وحدات المادة، التي تتكوَّن منها الجزيئات الأولية الكبيرة، أي البروتونات والنيترونات.

نظرية الأوتار الفائقة Superstring theory محاولة لشرح طبيعة الجسمات الأولية والقوى الأساسية في الطبيعة ضمن نظرية واحدة عن طريق نمذجتهم جميعا في إطار اهتزازات لأوتار فائقة التناظر شبيهة بالأوتار في نظرية الأوتار. تعتبر هذه النظرية إحدى النظريات الواعدة المرشحة لحل إشكالية الثقالة الكمومية.مصطلح "نظرية الأوتار الفائقة" هي اختصار لعبارة "نظرية الأوتار فائقة التناظر" أي انها تختلف عن نظرية الأوتار البوزونية التي تتضمن دورا للفرميونات مع التناظر الفائق.

المشكلة الأهم في الفيزياء النظرية تكمن في موائمة نظرية النسبية العامة، التي تصف الثقالة (الجاذبية) وتطبق على البنى واسعة المجال (نجوم، مجرات، تجمعات فائقة) مع نظرية ميكانيك الكم التي تصف القوى الأساسية الثلاث الأخرى.

و كانت النتيجة هي تطوير نظرية الحقل الكمومي للقوى التي انتجت احتماليات لامنتهية وبالتالي كانت عديمة النفع في حل المشكلة. للتخلص من هذه اللانهايات كان لا بد للفيزيائيين من تطوير تقنيات رياضية بحتة (تدعى إعادة الاستنظام renormalization)، هذه التقنيات عملت بشكل ناجح مع القوى الثلاث : الكهرومغناطيسية والنووية الضعيفة والقوية، لكنها لم لم تكن ناجحة مع قوة الثقالة. لذا كان من الضروري تطوير نظرية كمومية للثقالة تعتمد وسائل مختلفة لاستيعاب ووصف كافة القوى.