ما هو الجرافيتون

الموسوعة » فيزياء » مفاهيم فيزيائية » ما هو الجرافيتون

تعريف الجرافيتون

هو أحد الجسيمات دون الذرية، لا يمتلك شحنةً كهربائيةً، وسرعته كبيرةٌ جدًا، تساوي سرعة الضوء، عديم الكتلة، ويُعتقد أن هذا الجرافيتون بمثابة حامل لمجال الجاذبية، أو أنه مشابهٌ للفوتون الموجود في المجال الكهرومغناطيسي، لكن حتى الآن لم يتم رصد هذا الجسيم.§

واقع كتلته

الجرافيتون جسيمٌ افتراضيٌّ، وليس من الواضح إذا كان عديم الكتلة أم لا، ولمعرفة ما إذا كان عديم الكتلة أم لا، فإنه يلزم حساب الحد الأعلى لكتلته من خلال ملاحظاتٍ واضحةٍ ومفصلةٍ لحركات الكواكب في النظام الشمسي، وقد اتجه بعض العلماء لهذا الافتراض، فقد يكون سبب عدم تمكنهم من ربط النسبية العامة بالكم، هو افتراضهم بأن جسيم الجرافيتون عديم الكتلة.§

هناك افتراضٌ يشير إلى أن الجرافيتون يمتلك كتلةً بالفعل، ويتحرك، وتتولد طاقةٌ حركيةٌ من حركته، فبقية الجسيمات التي تسلك هذا السلوك لها كتلة، وقد تكون كتلة الجرافيتون أصغر منها، ولكنه يمتلك كتلةً.§

علاقة الجرافيتون بالجاذبية

هناك أربع قوى أساسية في الكون، هي القوة الكهرومغناطيسية، والقوة النووية الضعيفة، والقوة النووية الشديدة، وقوة الجاذبية، وعندما ظهرت الفيزياء الكمومية، أظهرت أن كل قوةٍ تتكون من وحداتٍ صغيرةٍ جدًّا من الجسيمات، وهذه الجسيمات حاملةٌ للقوة، فمثلًا القوة الكهرومغناطيسية التي تتكون من المجال الكهرومغناطيسي، وجد أنها تُحمل بواسطة جسيماتٍ صغيرةٍ وهي الفوتونات، كذلك القوة النووية الشديدة، تحملها الغلونات، أما عن القوة النووية الضعيفة، فتحملها بوزونات W وZ.

لكن ماذا عن قوة الجاذبية؟ هل لها جسيمات حاملة للطاقة مثل القوى الثلاثة الأخرى؟ هذا السؤال حير العلماء لفترةٍ ما، حتى قاموا بافتراض جسيمٍ حامل لقوة الجاذبية، ألا وهو الجرافيتون.

حقيقة وجوده

حتى الآن فإنّ جسيم الجرافيتون مازال جسيمًا افتراضيًّا، ومن الصعب للغاية اكتشافه على الأقل في الوقت الحاضر، وذلك لأن قوى الجاذبية تتفاوت في القوة، فعلى مستوى الكواكب والأجسام السماوية الكبيرة، فالجاذبية قويةٌ للغاية، أما على نطاق الحياة على كوكب الأرض، فهي ضعيفةٌ جدًا، حتى إن العلماء لا يستطيعون أن يجزموا أن الجرافيتون هو الجسيم الأساسي الحامل لهذه القوة الهائلة، ولكي يستطيعوا قياس هذه القوة بشكلٍ دقيقٍ، يجب أن يقيسوها على مستوى الكواكب والأجرام السماوية الهائلة، وهذه الفكرة مستحيلةُ التنفيذ، فهي تتطلب أجهزةً ومعداتٍ بحجم الكون!

نظريات تبحث عن الجرافيتون

عندما ظهرت نظرية ميكانيكا الكم، أجابت على الكثير من الأسئلة التي كانت تحير العلماء، إلا أنها وضعت الكثير من علامات الاستفهام حول قوة الجاذبية، فما تثبته ميكانيكا الكم، تنفيه الجاذبية، وقامت عدة نظرياتٍ اجتهادًا من العلماء، كي توفق بين النظريتين، إلا أنها تبقى مجرد نظرياتٍ على الورق غير محسومةٍ، من هذه النظريات، نظرية الأوتار، والتي ذاع صيتها في وقتٍ ما ومازالت أقوى نظرية منطقية تبحث عن الجرافيتون. لكن كيف بدأت نظرية الأوتار؟ لنتعرف سويًّا.

في فترةٍ ما ظهرت نظرية كلوزا-كلاين وهي من النظريات التي اجتهدت في الجمع بين المجال الكهرومغناطيسي والجاذبية، ولاقت عدة تناقضاتٍ. لقد افترضت نظرية كلوزا-كلاين أنّ الجاذبية تبدو ضعيفةً على نطاق الأرض الذي نعيش فيه – كما أوضحت – لكن هذا لا يعني أنها ضعيفةٌ، الأمر ليس كذلك، فلأنّ هذه القوة منتشرة بشكلٍ واسعٍ، إذ أنها لديها القدرة على أن تمر من خلال أكثر من ثلاثة أبعادٍ في وقتٍ واحدٍ، ستتوزع بشكلٍ أوسع، وذلك يدل على قوتها، لكن توزيعها على نطاقٍ واسعٍ يسبب ظهورها في شكلٍ ضعيف.

فكرة نظرية كلوزا-كلاين منطقيةٌ، إذًا لماذا صادفت أيّ تناقضات؟ الإجابة هي أن هذه النظرية كانت تتلقى تناقضات رياضية، مما أدى إلى تجاهلها، لكنها عادت واشتعلت في رؤوس العلماء، وقاموا بتطويرها، حتى استطاعوا أن يصقلوها، ويظهروها في أفضل شكلٍ منطقيٍّ، فاتخذوها أساسًا لنظرية الأوتار الشهيرة.

ونظرية الأوتار هي أقوى نظرية تدعم فكرة توحيد نظرية الكم والنسبية العامة، فالتعارض بين هاتين النظريتين يمثل أكبر مشكلة في الفيزياء الحديثة، ونظرية الأوتار تشير حساباتها الرياضية إلى أن الكون يمتلك عشرة أبعادٍ من الفضاء وبعدًا واحدًا من الزمن، والأبعاد المكانية صغيرةٌ جدًا، لدرجة أنه من الصعب أن نراها حتى بالمجاهر، لكن في حال استطاع علماء الفيزياء الكشف عن الجرافيتون اليوم، سيعني هذا أنّهم قد وجدوا الضلع الثالث من المثلث الذي يوفق بين النظريتين.

اليوم أصبح الجرافيتون حلمًا، وفي نفس الوقت هو أملٌ، يساعد في تفسير وتأكيد الكثير من الظواهر الفيزيائية والتي تعتبر بمثابة لغزٍ، ويتوقف هذا اللغز على حل المعادلة الصعبة التي تركها الفارق الكبير بين ميكانيكا الكم والنسبية العامة.§

1٬848 مشاهدة