قوة جديدة وغير عادية في الكون صارت أكثر غرابة

قوى الجسم الأسود حقيقية:

بحث جديد توسع في اكتشاف ظاهرة غريبة تسمى (قوى الجسم الأسود)، فقد تبيّن أنَّ تأثير الإشعاع على الجسيمات المحيطة بالأجسام الضخمة يمكن أن يتضخم نتيجة الفضاء الذي يلتف حولها. يمكن أن يؤثر الاكتشاف على نمذجتنا لكيفية تشكل النجوم والكواكب، وحتى يمكنه أن يساعدنا في النهاية على الكشف عن شكل نظري للإشعاع الذي يسمح للثقوب السوداء بإنتاج البخار.

في العام 2013 كان قد أعلن الفيزيائيون عن إنَّ الإشعاع المنبعث من الجسيمات objects التي تسمى “الجسم الأسود” لا تدفع فقط الجسيمات الصغيرة بعيدًا، ولكن أيضًا تشدهم أقرب. الأكثر من ذلك بالنسبة للأجسام الساخنة بشكل كاف والتي تملك كتل صغيرة، قوى الدفع ممكن أن تكون أقوى من قوى السحب الناتجة عن جاذبيتها.

إذا كنت لم تصادف هذا المصطلح من قبل، فإنَّ مصطلح “الجسم الأسود” هو أي جسيم مبهم يمكن أن يمتص الضوء المرئي، ولكن لا يعكسه أو ينقله.

تقنيًا، تصف الأجسام السوداء نظريًا الأشياء المثالية التي لا يمكن أن تعكس أي ضوء على الإطلاق. الأمثلة الفيزيائية على ذلك (مواد الأنابيب النانوية الكربونية) المستخدمة لجعل طلاء فانتابلاك المجنون حسن المظهر.

فانتابلاك Vantablack: صفوف الأنانيب الكربونية السوداء المرتبة عموديًا: مادة مصنوعة من أنابيب نانوية كربونية وهي أعلى المواد المعروفة سوادًا إذ تمتص حوالي 99.965% من طيف الضوء المرئي.

سيكون من الخطأ التفكير في جميع الأجسام السوداء على إنَّها سوداء- إذ إنّّها تبعث إشعاعًا كلمّا اهتزت جزيئاتها حولها، مما يجعلها وسيلة مفيدة لوصف الخصائص الحرارية للجسيم.

قبل أربع سنوات، اكتشف فريق من الباحثين النمساويين أنَّ الإشعاع المنبعث من جسم أسود يجب أن يكون له تأثير غريب على الذرات القريبة.

لفهم هذا التأثير، فإنَّه يساعد على معرفة أنَّ الذرات يمكن أن تتحرك وتغير إتجاهها عندما تمتص الفوتونات مما يسبب تحولًا في زخمها (طاقة الحركة الخاصة بها).

وبالنظر إلى الشروط الصحيحة، يمكن أن تكون الأجسام الكبيرة مثل خلية محاطة بحزمة ضوء- وهي ظاهرة يشيع استخدامها في شكل من أشكال التكنولوجيا تسمى الملقاط البصري. ولقد عرف علماء الفيزياء لمدة تربو على القرن تقريبا إنَّ الإشعاع الكهرومغناطيسي يمكن أن يغير خصائص الذرات القريبة من خلال تأثير <<ستارك>>، الذي يغير موضع إلكتروناتها للتحرك نحو مستوى الطاقة الأقل. يحدث هذا لحثها على التحرك نحو الأجزاء الأكثر لمعانا في شعاع من الضوء.

وقال الباحث الرئيسي <<ماتياس سونليتنر>> من جامعة إنسبروك لـ Phys.org: “إنَّ التفاعل بين هاتين القوتين – وهو عادة قوة جذب متدرجة مقابل ضغط إشعاعي مرتدة- يتم دراسته بشكل روتيني في مختبرات البصريات الكمومية، ولكن تمَّ التغاضي عن أنَّ هذه الظاهرة تظهر أيضًا مع مصادر الضوء الحراري” وكان ذلك في العام 2013. ذلك وقد وضع الباحثون النمساويين اثنين واثنين معًا، وتبيّن كيف يمكن إشعاع الحراري أن يسبب دفع الضوء ليس فقط للجسيمات بعيدًا، ولكن بفضل التحول الصارخ، فإنّها يمكن أن يتم سحبها نحو الجسيم. وبينما تبدو محصلة قوى السحب الإشعاعية ضعيفة بشكل مريع إلا إنَّها يمكن أن تكون فعليًا أكبر من القوى الضعيفة للجاذبية التي تنتجها الأجسام الضئيلة والساخنة، التي لها آثار على الجسيمات الأصغر حجما من ذرات– بذور- الغبار.

و يستطرد <<سونليتنر>>: “هذه البذور ذات الحجم الجزئي الميكروني تلعب دورًا هامًا في تكوين الكواكب والنجوم أو في الكيمياء الفلكية”. “على ما يبدو، هناك بعض الأسئلة المفتوحة حول كيفية تفاعلها مع غاز الهيدروجين المحيط أو مع بعضها البعض، ونحن الآن نستكشف كيف تؤثر قوة الجذب الإضافية هذه على آلية عمل الذرات والغبار”.

وبعد ذلك، بدأ فريق من الفيزيائيين من حيث توقف <<سونليتنر>> وزملاؤه، واستكشفوا تأثير كل من شكل “الجسم الأسود” على وكذلك تأثيره على انحناءات الزمكان المحيطة بالجذب والتنافر البصري.

بشكل أكثر دقة، قاموا بحساب انحناءات الفضاء- أو الطوبولوجيا- حول كرة و”جسم أسود” أسطواني، وقياس كيف يمكن للاختلافات أن تؤثر على قوى إشعاع الجسم الأسود. لقد وجدوا أنَّ انحناء الجسم الأسود الكروي، وطبولوجيا الفضاء المحيطة به كان له تأثير أكبر على قوة الشد– الجذب- بسبب تأثير كل من الجاذبية والزاوية التي ضرب بها الإشعاع الجسيمات. لكن في حالة الاسطوانة لك يحدث مفس الشيء ، بسبب سطحها المسطح والمساحة المحيطة بها، حيث لم يتضخم تأثير “الجسم الأسود”. في حين أنَّ التأثير لم يكن قابلًا للكشف في المختبر، لكن الأجسام التي في حجم شمسنا،أو الجسيمات السوداء الضخمة مثل النجوم النيوترونية أو الأنواع الفيزيائية الأكثر غرابة من الانحناءات الفضائية، يمكن لتأثيرها أن يحدث فرقًا كبيرًا.

يقول الباحث الرئيسي <<سيليو مونيز >>من جامعة ولاية سيارا، البرازيل، لموقع Phys.org: ” “نحن نعتقد أنَّ تكثيف قوة الجسم الأسود بسبب المصادر بالغة الكثافة يمكن أن تؤثر على طرق اكتشاف الظواهر المرتبطة بها، مثل انبعاث جسيمات حيوية جدًا، وتشكيل أقراص متراكمة حول الثقوب السوداء”.

كما طبق الفريق النتائج السابقة حول قوى “الجسم الأسود” إلى مفهوم يسمى أحاد- القطب العالمي- وهي نقطة نظرية مماثلة لشحنة كهربائية، تؤثر على شكل الفضاء المحيط بدون جاذبية- فضلا عن انحناء نظري آخر للفضاء يسمى الوتر الكوني.

وقال مونيز “إنَّ هذا العمل يضع قوى “الجسم الأسود” المكتشفة في العام 2013 في سياق أوسع، والذي يحتوي على مصادر جاذبية قوية وموضوعات غريبة أخرى مثل الأوتار الكونية، وكذلك الأوتار الأكثر بروزًت الموجودة في المادة المكثفة”.

يمكنكم مطالعة هذا البحث على Europhysics Letterss.

المصادر: 1 - 2