قد تكون هناك تشققات في الزمكان ، لكن التلسكوبات البشرية لا تستطيع رؤيتها.
الشقوق ، إن وجدت ، قديمة - بقايا وقت بعد الانفجار الكبير بوقت قصير عندما كان الكون قد تحول للتو من حالة أكثر سخونة وغريبة إلى حالة أكثر برودة وأكثر دراية نراها اليوم. هذا التهدئة العظيمة ، التي يسميها الفيزيائيون بـ "المرحلة الانتقالية" ، بدأت في وقت سابق في بعض الأماكن أكثر من غيرها ، حسب النظرية. تشكلت فقاعات الكون الأكثر برودة وانتشرت ، وتزدهر عبر الفضاء حتى تقابل فقاعات أخرى. في نهاية المطاف ، انتقل كل الفضاء ، واختفى الكون القديم.
ولكن ربما كانت هذه الدولة القديمة ذات الطاقة العالية قد عاشت على الحدود بين الفقاعات ، والشقوق في نسيج الزمكان حيث اجتمعت مناطق التبريد هذه ولم تتناسب تمامًا معًا. اعتقد بعض الفيزيائيين أننا ما زلنا نرى أدلة على تلك الشقوق أو العيوب - المعروفة باسم "الأوتار الكونية" - في الخلفية الكونية الميكروية (CMB) ، الحرارة المتبقية من ظهور الكون العنيف. ولكن وفقا لورقة جديدة ، فإن هذا الدليل سيكون ببساطة باهتًا جدًا على أي تلسكوب لا يلتقطه على الإطلاق ضد الضوضاء.
قال أوسكار هيرنانديز ، الفيزيائي بجامعة ماكجيل في مونتريال والمؤلف المشارك في إعداد الورقة: السلاسل الكونية أشياء يصعب تخيلها. لكن لديهم نظائر في عالمنا.
وقال هيرنانديز لـ "لايف ساينس": "هل مشيت على بحيرة متجمدة؟ هل لاحظت وجود تصدعات في الجليد المتجمد في البحيرة؟ إنها لا تزال صلبة للغاية. ليس هناك ما يدعو للخوف ، ولكن هناك تشققات".
تتشكل هذه الشقوق من خلال عملية انتقال طور مماثلة للسلاسل الكونية.
وقال "الجليد هو الماء الذي يمر بمرحلة انتقالية". "جزيئات الماء كانت حرة في الحركة كسائل ، ثم فجأة ، في مكان ما ، بدأت تتشكل في بلورة. ... تبدأ في تجليد نفسها في البلاط ، وهي سداسيات. الآن ، تخيل وجود بلاط مثالي السداسي والبلاط مع ذلك. إذا بدأ شخص ما في الطرف الآخر من البحيرة بالبلاط مرة أخرى ، "لا توجد فرصة على الإطلاق لأن تصطف البلاط الخاصة بك.
أماكن لقاء غير كاملة على سطح بحيرة متجمدة من الشقوق الطويلة. في النسيج حيث يتقاطع المكان والزمان ، يشكلان خيوطًا كونية - إذا كانت الفيزياء الأساسية صحيحة.
يعتقد الباحثون في الفضاء أن هناك مجالات تحدد سلوك القوى والجسيمات الأساسية. جلبت التحولات المرحلة الأولى من الكون هذه الحقول إلى الوجود.
"يمكن أن يكون هناك مجال يتعلق ببعض الجسيمات يجب أن يكون ، إلى حد ما ،" اختيار اتجاه للتجمد والتبريد. " وبما أن الكون كبير حقًا ، فيمكنه اختيار اتجاهات مختلفة في أجزاء مختلفة من الكون ". "الآن ، إذا كان هذا الحقل يخضع لشروط معينة ... فعندما يبرد الكون ستكون هناك خطوط انقطاع ، ستكون هناك خطوط طاقة لا يمكن أن تبرد."
اليوم ، ستظهر نقاط التقاء هذه كخطوط طاقة رقيقة للغاية عبر الفضاء.
وقال هيرنانديز إن العثور على تلك الأوتار الكونية سيكون أمرًا كبيرًا لأنها ستكون دليلاً آخر على أن الفيزياء أكبر وأكثر تعقيدًا مما يسمح به النموذج الحالي.
في الوقت الحالي ، تُعرف النظرية الأكثر تقدمًا لفيزياء الجسيمات التي يشعر الباحثون بأنها تم إثباتها بشكل قاطع باسم النموذج القياسي. وهي تشمل الكواركات والإلكترونات التي تتكون منها الذرات ، بالإضافة إلى المزيد من الجسيمات الغريبة مثل بوزون هيغز والنيوترينو.
ومع ذلك ، يعتقد معظم الفيزيائيين أن النموذج القياسي غير مكتمل. كما ذكرت Live Science سابقًا ، هناك جميع أنواع الأفكار حول كيفية التوسع فيها ، من الجسيمات الفائقة التناظر (أي "stau slepton") إلى نظرية الأوتار الفائقة - فكرة أن جميع الجسيمات والقوى يمكن تفسيرها على أنها اهتزازات صغيرة "سلاسل" متعددة الأبعاد. (ملاحظة: إن "سلاسل" نظرية الأوتار الفائقة ليست من نفس نوع "الأوتار الكونية". لا يوجد سوى العديد من الاستعارات المتاحة وأحيانًا يعيد الفيزيائيون في مجالات مختلفة استخدام واحد.)
قال هيرنانديز: "إن العديد من الإضافات للنموذج القياسي التي يحبها الناس حقًا - مثل الكثير من نظريات الأوتار الفائقة وغيرها - تؤدي بشكل طبيعي إلى سلاسل كونية بعد حدوث التضخم". "ما لدينا هو شيء تنبأ به العديد من النماذج ، لذلك إذا لم تكن موجودة ، يتم استبعاد كل هذه النماذج. وإذا كانت موجودة ، يا إلهي ، الناس سعداء."
منذ عام 2017 ، كان هناك موجة من الاهتمام بمحاولة تحديد السلاسل في CMB ، كتب هيرنانديز ومؤلفه المشارك في ورقتهم ، المنشورة في 18 نوفمبر إلى قاعدة بيانات arXiv ولم تتم مراجعتها بعد من قبل النظراء.
جادل هيرنانديز ، جنبًا إلى جنب مع رازفان سيوكا من كلية ماريانوبوليس في ويستماونت ، كيبيك ، في الماضي بأن الشبكة العصبية التلافيفية - وهي نوع قوي من برامج اكتشاف الأنماط - ستكون أفضل أداة لاكتشاف الأدلة على السلاسل في CMB.
بافتراض خريطة مثالية خالية من الضوضاء لـ CMB ، كتبوا في ورقة منفصلة لعام 2017 ، يجب أن يكون الكمبيوتر الذي يشغل هذا النوع من الشبكات العصبية قادرًا على العثور على سلاسل كونية حتى إذا كانت مستويات طاقتها (أو "التوتر") منخفضة بشكل ملحوظ.
لكن عند إعادة النظر في الموضوع في هذه الورقة الجديدة لعام 2019 ، أظهروا أنه في الواقع ، يكاد يكون من المستحيل توفير بيانات CMB نظيفة كافية للشبكة العصبية للكشف عن هذه السلاسل المحتملة. هناك مصادر أخرى أكثر سطوعًا تعمل بالموجات الدقيقة تحجب CMB ويصعب فكها تمامًا. حتى أفضل أجهزة الميكروويف غير كاملة ، مع دقة محدودة وتقلبات عشوائية في دقة تسجيلها من بكسل إلى آخر. ووجدوا أن كل هذه العوامل وأكثر تضيف إلى مستوى فقدان المعلومات التي لن تتمكن أي طريقة حالية أو مخططة من تسجيل وتحليل CMB من التغلب عليها. هذه الطريقة في صيد الخيوط الكونية هي طريق مسدود.
وكتبوا أن هذا لا يعني فقدان كل شيء.
تعتمد طريقة جديدة لصيد الأوتار الكونية على قياسات توسع الكون في جميع الاتجاهات عبر الأجزاء القديمة من الكون. قال هيرنانديز إن هذه الطريقة - التي تسمى رسم خرائط كثافة 21 سنتيمترًا - لا تعتمد على دراسة حركات المجرات الفردية أو على صور دقيقة لـ CMB. بدلاً من ذلك ، يعتمد على قياسات السرعة التي تتحرك بها ذرات الهيدروجين بعيدًا عن الأرض ، في المتوسط ، في جميع أجزاء الفضاء العميق.
أفضل المراصد لرسم الخرائط 21 سم (سميت بذلك لأن الهيدروجين ينبعث الطاقة الكهرومغناطيسية بطول موجي 21 سم) ليست على الإنترنت حتى الآن. ولكن عندما وصلوا ، كتب المؤلفون ، هناك أمل في وجود دليل أوضح على السلاسل الكونية في بياناتهم. وقال هيرنانديز ، ومن ثم ، يمكن أن يبدأ البحث من جديد.
