سیاهچاله ها به عنوان آشکارسازهای ذرات
سیاهچاله ها به عنوان آشکارسازهای ذرات
به گفته ی دانشمندان دانشگاه وینا (Vienna) ذراتی که قبلا کشف نشده بودند با چرخیدن به دور سیاهچاله ها شناسایی میشوند.
معمولا یافتن ذرات جدید انرژی فراوانی احتیاج دارد ـ به همین دلیل است که شتاب دهنده های بزرگی ساخته شده اند,که میتوانند ذرات را تا سرعت نور شتاب دهند. اما راه های خلاقانه ی دیگری برای کشف ذرات جدید وجود دارد:دانشمندان در دانشگاه صنعتی وینا, روشی را برای اثبات وجود آکسیونهای فرضی (axion) ارایه کردند. این آکسیون ها میتوانند دراطراف سیاه چاله بچرخند و انرژی دریافت کند.این فرآیند میتواند امواج گرانشی ساطع کند که میتوان آن را محاسبه کرد.
اين فرآيند ميتواند امواج گرانشي ساطع كند، كه بعدا ميتوان آن را اندازه گيري كرد.
آكسيون ها ذراتي فرضي با جرم بسيار پايين هستند. به عقيده ي انيشتين جرم مستقيما به انرژي مربوط ميشود، و درنتيجه انرژي خيلي كمي براي توليد آكسيون ها لازم است.به گفته ي دانيل گروميلر(Daniel Grumiller) وجود آكسيون ها به اثبات نرسيده است، اما بنظر ميرسد تقريبا ممكن باشد. او همراه با گابريلا موكانو (Gabriela Mocanu) در دانشگاه صنعتي وينا(موسسه فيزيك نظري) محاسبه كرد، كه چگونه ميتوان آكسيون ها را آشكارسازي كرد.
ذرات بزرگ نجومي
در فيزيك كوانتوم هر ذره اي با يك موج معرفي ميشود. طول موج، مشابه انرژي ذره است. ذرات سنگين طول موج كوتاهي دارند، اما آكسيون هاي كم انرژي ميتوانند طول موجهايي درحد چندين كيلومتر داشته باشند. نتايج كار گروميلر و موكانو، نشان ميدهد كه آكسيون ها ميتوانند در اطراف يك سياه چاله بچرخند همانطور كه الكترون ها به دور هسته ميچرخند. به جاي نيروي الكترومغناطيسي كه الكترون ها و هسته ها را به هم گره ميزند، اين نيروي گرانشي است كه بين آكسيون ها و سياه چاله ها عمل ميكند.
ابر بوزون
اما، يك تفاوت بسيار مهم بين الكترون هايي كه به دور اتم ميچرخند و آكسيون هايي كه به دور سياه چاله ها ميچرخند وجود دارد: الكترون ها فرميون هستند - به اين معني كه هيچگاه 2تا از آنها نميتوانند در حالت مشابه قرار داشته باشند. اما آكسيون ها به عبارت ديگر بوزون هستند، كه بسياري از آنها ميتوانند در آن واحد حالت كوانتومي يكساني را اشغال كنند. آنها ميتوانند يك "ابربوزوني" دراطراف سياه چاله توليد كنند. اين ابر مرتبا از سياه چاله انرژي ميگيرد و بر تعداد آكسيون ها افزوده ميشود.
رمبش ناگهاني
يك چنين ابري الزاما پايدار نخواهد بود.دنيل گرومر ميگويد: " دقيقا مثل يك توده ي سست شني، كه ميتواند ناگهان فروبريزد اين ابر بوزوني هم ميتواند ناگهان برمبد." يك نكته ي جالب درمورداين رمبش اينست كه ميتوان اين بوز-نووا((bose-nova را اندازه گيري كرد. اين اتفاق ميتواند فضا و زمان را به لرزه بيندازد و امواج گرانشي توليد كند. آشكارسازهاي امواج گرانشي بسيار پيشرفته شده اند،انتظار ميرود در 2016 دستگاه ها به چنان دقتي برسند كه امواج گرانشي بي هيچ ابهامي آشكارسازي شوند. محاسبات جديد نشان ميدهند كه اين اموج گرانشي نه تنها ميتوانند پنجره ي جديدي در نجوم روبه ما باز كنند، بلكه آنها ميتوانند درمورد ذرات جديد اطلاعاتي بدهند...