احتمالا سفر در زمان برای همیشه غیرممکن خواهد ماند
فیزیکدانان وجود شکل تازه‌ای از هسته اتم را تایید کردند. نامتقارن بودن این هسته، نظریه‌های اساسی فیزیک را که جهان ما را توضیح می دهند، به چالش می کشد. اما این اکتشاف آنقدرها هم بد نیست زیرا اکتشاف سال ۲۰۱۶ به دانشمندان کمک کرد تا یکی از بزرگترین اسرار در فیزیک نظری را حل کرده (این حجم از ماده تاریک کجاست؟) و عدم امکان‌پذیر بودن سفر به گذشته را توضیح دهند.
«مارکوس شِک» از دانشگاه غرب اسکاتلند در گفتگو با «کنِت مک دونالد» گفت: «ما دریافتیم این هسته‌ها به یک جهت در فضا گرایش دارند. این عامل با یک جهت در زمان ارتباط داشته و ما همواره از گذشته با آینده خواهیم رفت.» برای درک این نوع جدید از هسته اتمی، ابتدا باید با اَشکال قدیمی‌تر آن آشنا شوید. تا همین اواخر گفته می شد که هسته اتم‌ها فقط در سه شکل یافت می شود: «کروی، مدور و توپ راگبی.» این اَشکال با توزیع بار الکتریکی درون یک هسته پدید می آیند و تحت تاثیر ترکیب ویژه پروتون‌ها و نوترون‌ها در نوع خاصی از اتم قرار دارند. این اتم می تواند هیدروژن، روی یا یک ایزوتوپ پیچیده ساخته شده در آزمایشگاه باشد. عامل مشترک در میان تمامی اَشکال مذکور، تقارن آنهاست که با نظریه‌ای در فیزیک ذرات موسوم به «تقارن سی پی» مطابقت خوبی دارد.
«تقارن سی پی» ترکیب دو تقارن است که گفته می شود در جهان وجود دارند: تقارن سی و تقارن پی. تقارن سی(C-Symmetry) که به تقارن بار هم معروف است، بیان می دارد که اگر یک بار اتمی را با بار مخالف آن مواجه کنید، ویژگی‌های فیزیکی اتم دچار تغییری نمی شود. پس اگر یک اتم هیدروژن و یک اتم پادهیدروژن برداشته و رویشان دستکاری‌هایی را انجام دهیم، هر دو باید به شیوه یکسانی واکنش نشان دهند، حتی در صورتی که بارهای مخالف داشته باشند. تقارن پی که با عنوان «همسنگی یا توازن» نیز شناخته می شود، بیان می کند که مختصات فضاییِ توصیف کننده یک سیستم می تواند به واسطه نقطه‌ای در منشاء معکوس گردد؛ به طوری که جای x، y و z با منفی x، منفی y و منفی z تعویض می شود.
«ایتن سیگل» از موسسه «It Starts With a Bang» توضیح می دهد: «دست راست و چپ شما تقارن پی را نشان می دهد؛ اگر انگشت شست‌تان را بالا بگیرید و انگشتان خود را حلقه کنید، دستان چپ و راست تان یکدیگر را بازتاب می دهند.» «تقارن سی پی» ترکیبی از این دو فرضیه است. سیگل در ادامه گفت: «در فیزیک ذرات، اگر ذره‌ای موافق عقربه‌های ساعت بچرخد و به سمت بالا دچار تباهی و تجزیه شود، پادذره آن باید مخالف عقربه‌های ساعت چرخیده و ۱۰۰ درصد مواقع به سمت بالا تجزیه شود، اگر CP حفظ گردد. در غیر این صورت، CP نقض می شود.»
این احتمال که جهان می تواند هر دو تقارن سی و «تقارن سی پی» را نقض کند، یکی از شرایطی است که برای توضیح راز پادماده در جهان پیشنهاد شده است. اما اثبات آن به این معنی خواهد بود که مدل استاندارد فیزیک به تجدید نظر جدی نیاز دارد. بر اساس قوانین فیزیک، در هنگام بیگ بنگ، مقادیر یکسان ماده و پادماده می بایست ایجاد شده باشند، اما حالا پس از میلیاردها سال بعد، ما با توده‌ای از مواد احاطه شده‌ایم (جامد، مایع، گاز و پلاسما). ریاضیدان «جیانلوکا ساری» از دانشگاه بلفاست در انگلیس نوشته است: «این یک ویژگی عجیب است زیرا نظریه مکانیک کوانتومی بصورت نسبی اعلام می کند که ما باید مقدار یکسانی از آن دو را در اختیار داشته باشیم. در واقع، هیچ یک از مدل‌های فعلی فیزیک قادر به توضیح این ناهمخوانی نیستند.»
خب، برگردیم به اَشکال هسته اتمی‌مان. اکثر نظریه‌های اساسی فیزیک بر پایه تقارن قرار دارند؛ پس وقتی فیزیکدانان در سال ۲۰۱۳ در سِرن سوئیس یک هسته نامتقارن مروارید شکل در ایزوتوپ رادیوم ۲۲۴ پیدا کردند، قدری حیرت‌انگیز بود؛ زیرا نشان داد که هسته می تواند در یک انتها جرم بیشتری نسبت به انتهای دیگر داشته باشد. سپس در سال ۲۰۱۶، یکی از مطالعات به تایید این یافته پرداخت. در این مطالعه نشان داده شد که هسته ایزوتوپ باریوم ۱۴۴ هم نامتقارن و مروارید شکل است. آقای شِک گفت: «پروتون‌ها در برامدگی مروارید غنی‌سازی می شوند و توزیع بار ویژه‌ای را در هسته پدید می آورند. این عامل باعث نقض تقارن شده و با نقضِ نشان داده شده در توزیع ماده و پادماده در جهان ما ارتباط دارد.»
اگرچه فیزیکدانان با تردید اعلام کرده اند که باریوم ۱۴۴ از یک هسته مروارید شکل برخوردار است، اما شِک و همکارانش راهی برای مشاهده مستقیم آن پیدا کرده‌اند. این طور پیداست که تحریف آن شدیدتر از تصورات پیشین است. خب اینها چه ربطی به سفر در زمان دارند؟ این فرضیه قدری عجیب است، اما به باور شِک، این توزیع غیریکنواخت جرم و بار باعث می شود هسته باریوم ۱۴۴ به جهت خاصی در فضا-زمان متمایل گردد. این تحریف می تواند توضیح دهد که چرا زمان همواره از گذشته به آینده حرکت می کند. البته اثبات این فرضیه به شواهد بیشتری نیاز دارد. در هر حال، این اکتشاف می تواند ما را به عصر تازه‌ای از فیزیک نظری ببرد. این مقاله در سال ۲۰۱۶ در Physical Review Letters منتشر شده است.
برگرفته از sciencealert
