فیزیکدانان به دنبال نیروی پنجم طبیعت در قلب کهکشان
درک و فهم فعلی ما از جهان این طور می‌گوید که در حال حاضر دنیای پیرامون ما توسط چهار نیروی بنیادی کنترل و هدایت می‌شود: جاذبه، الکترومغناطیس، نیروی هسته‌ای قوی و نیروی هسته‌ای ضعیف.
گویا آی تی – اما نشانه‌های نیروی پنجم طبیعت دیده شد و در صورت اثبات چنین نیرویی، نه تنها موفق به پر کردن نواقص نظریه‌ی نسبیت عمومی انیشتین خواهیم شد بلکه در مورد ادراک‌مان از چگونگی عملکرد جهان باید تجدیدنظر کنیم. حال فیزیکدانان موفق به پیدا کردن راهی برای امتحان کردن این نیروی اسرارآمیز شده‌اند.
مدل استاندارد فیزیک با استفاده از این چهار نیروی طبیعت ارائه شده و ما از این مدل برای توضیح و پیش‌بینی رفتار ذرات و ماده در جهان استفاده می‌کنیم.
در یک سمت دو نیروی هسته‌ای قرار گرفته‌اند؛ نیروی هسته‌ای قوی، هسته‌های اتمی را در کنار یکدیگر نگه داشته و نیروی هسته‌ای ضعیف امکان واپاشی رادیواکتیو را برای بعضی از اتم‌های خاص فراهم میکند.
در سمت دیگر نیروی جاذبه و الکترومغناطیس قرار گرفته‌اند؛ نیروی الکترومغناطیس مولکول‌هایمان را کنار یکدیگر نگه می‌دارد و نیروی جاذبه هم از عدم فروپاشی کل کهکشان و سیارات اطمینان حاصل میکند.
همه چیز کاملا عالی و معقول به نظر می‌رسد اما یک مشکل وجود دارد: از هر طرف که نگاه کنید جاذبه عجیب‌ترین عضو در این گروه بسیار مهم است.
به این دلیل که جاذبه آخرین گزینه از چهار نیروی اساسی است که انسان‌ها هنوز دانش لازم برای تولید و کنترل آن را ندارند.
همچنین به نظر می‌رسد که جاذبه در توضیح همه‌ی چیزهایی که در برابر آنها پاسخگوست هم عاجز است؛ مطالعات نشان داده‌اند حجم جاذبه در دنیا آن چنان زیاد است که امکان تولید آن با به‌کارگیری تمام مواد قابل مشاهده به هیچ عنوان میسر نیست.
پدیده‌ای که ما برای توضیح این شکاف از آن استفاده می‌کنیم، ماده‌ی تاریک است؛ البته ماده‌ی تاریک تا کنون هیچ کمکی در روشن‌تر کردن زوایای مختلف این مساله نداشته چرا که حتی پیشرفته‌‌ترین ابزارهای موجود هنوز موفق به پیدا کردن آن نشده‌اند.
به لطف عدم توانایی ما در درک وجود ماده‌ی تاریک بعضی از فیزیکدانان قصد دارند وجود نیروی جاذبه به عنوان یکی از نیروهای اصلی را به طور کلی انکار کنند.
اما به جای کنار گذاشتن یکی از اساسی‌ترین نیروهای طبیعت به این امید که جهان بدون وجود آن منطقی‌تر به نظر می‌رسد، بهتر نیست نیروی پنجمی که موجب اتصال جاذبه به سایر نیروهاست را کشف کنیم؟
«آندره گز» مدیر دانشگاه کالیفرنیا در این رابطه توضیح می‌دهد: ”تئوری انیشتین جاذبه را به زیبایی تمام توضیح می‌دهد اما شواهد بسیار زیادی وجود دارد که نشان می‌دهد این تئوری دارای نواقصی نیز هست. وجود سیاه چاله‌های بسیار عظیم به ما می‌گوید که تئوری‌های فعلی ما درباره‌ی چگونگی عملکرد جهان در توضیح و تفسیر این که یک سیاه چاله چیست، ناقص‌اند.“
گز به همراه تیم‌اش به دنبال شکار این نیروی فرضی پنجم طبیعت هستند و معتقدند که بهترین نقطه برای جستجوی آن، مکانی در جهان است که تاثیر جاذبه در آن فوق‌العاده قدرتمند باشد زیرا تشخیص نشانه‌های یک پدیده‌ی خارجی بسیار ساده‌تر خواهد بود.
پژوهشگران با تجزیه و تحلیل تصاویر بسیار دقیق و واضح از قلب کهکشان راه شیری که توسط تلسکوپ‌های قدرتمند Keck Observatory در هاوایی ثبت شده‌اند قادر به بررسی مدارهای ستارگان نزدیک به سیاه چاله‌های عظیم کهکشان ما هستند.
پژوهشگران با بررسی این مسیرها قادر به اندازه‌گیری تاثیر مستقیم جاذبه روی حرکات ستارگان هستند و نهایتا می‌توانند پرده از این مساله بردارند که آیا خبر دیگری هست یا خیر.
گز اضافه میکند: ”این کار بسیار هیجان انگیز است. کار ما در زمینه‌ی مطالعه‌ی ستاره‌ها در مرکز کهکشان‌مان باعث شده شیوه‌ای جدید برای مشاهده‌ی عملکرد جاذبه ایجاد شود. با مشاهده‌ی حرکات ستارگان در طی ۲۰ سال که با استفاده از دقیق‌ترین ابزارهای موجود توسط تلسکوپ‌های Keck Observatory گردآوری شده‌اند می‌توان نحوه‌ی عملکرد جاذبه را بهتر متوجه شد.“
این تیم نگاه ویژه‌ای به اتفاقی دارد که انتظار می‌رود سال آینده رخ دهد؛ زمانی که ستاره‌ای به نام S0-2 نزدیک‌ترین فاصله‌ی ممکن را با سیاه چاله‌ی عظیم کهکشان ما پیدا خواهد کرد و با بیشترین نیروی جاذبه‌ی ممکن به سمت آن کشیده خواهد شد.
اگر هر گونه انحرافی از آن چه نظریه نسبیت عام پیش‌بینی میکند رخ دهد، این بهترین زمان برای مشاهده و تشخیص آن است.
اگر جاذبه با چیزی غیر از تئوری نسبت عموم انیشتین هدایت شود باید شاهد انحرافاتی در مسیرهای چرخش ستاره‌ها باشیم.
این اولین باری نیست که فیزیکدانان جستجو برای پیدا کردن نیروی پنجم طبیعت را آغاز کرده‌اند؛ سال گذشته یک تیم دیگر موفق به تشخیص نشانه‌هایی از تاثیر این نیروی مرموز در اثر انرژی آن چه به نظر می‌رید یک ذره‌ی درون اتمی باشد، شده بود. اگر وجود چنین پدیده‌ای اثبات شود، انقلابی عظیم در دنیای فیزیک رخ خواهد داد.
«جاناتان فنگ» عضو هیات علمی دانشگاه کالیفرنیا و رهبر پروژه‌ی مذکور می‌گوید: ”اگر این مساله با آزمایش‌های بیشتر ثابت شود، کشف نیروی پنجم طبیعت شاید فهم کلی ما از جهان را به طور کلی تغییر داده و تاثیر مثبتی روی حل مساله‌ی یگانگی نیروهای طبیعت و ماده‌ی تاریک خواهد داشت.“
هنوز راه بسیار درازی تا کشف قطعی وجود این نیرو داریم اما با به کارگیری این تکنیک جدید، دانشمندان برای اولین بار موفق به مشاهده‌ی این نیروی مرموز در میدان جاذبه‌ای که قدرتی معادل قدرت ایجاد شده توسط سیاه چاله عظیم دارد، خواهند بود.
و حتی اگر در قلب کهکشان موفق به نیروی دیگر طبیعت نشویم اما در عوض درک و فهم بهتری از نیروی جاذبه پیدا خواهیم کرد؛ چیزی که مدل استاندارد دنیای فیزیک به شدت نیازمند آن است.
گز در پایان به نکته‌ی جالبی اشاره میکند: ”انجام چنین کاری بسیار هیجان‌انگیز است چرا که ما می‌توانیم این سوال بنیادی را مطرح کنیم که: جاذبه چگونه عمل میکند؟“