الجرافيتونات والجاذبية الكمية
في الفيزياء الحديثة، تحتل الجاذبية مكانة فريدة من نوعها: فهي التفاعل الأساسي الوحيد الذي لم يتم التوفيق بينه وبين نظرية الكم. فالكهرومغناطيسية الكهرومغناطيسية والقوة الضعيفة والقوة القوية كلها موصوفة بنجاح من خلال نظرية المجال الكمي (QFT)، حيث تتوسط الجسيمات في التفاعلات. ومع ذلك، لا تزال الجاذبية بعيدة المنال.
الجسيم الافتراضي المقترح لتوسط الجاذبية هو الجرافيتون. وعلى مدى عقود، تكهن الفيزيائيون بخصائصه وسعوا للحصول على أدلة تجريبية. ومع ذلك، وعلى الرغم من الجهود المكثفة، لم يتم اكتشاف أي جرافيتون جرافيتون على الإطلاق.
تقدم نظرية بي بديلاً: فبدلاً من البحث عن الجرافيتونات ككمات منفصلة، يجب فهم الجاذبية على أنها صدى ناشئ من موجات الزمكان. يتجنب هذا المنظور العوائق المفاهيمية والتجريبية المرتبطة بفرضية الجرافيتون ويتوافق بشكل طبيعي أكثر مع الظواهر القابلة للرصد مثل موجات الجاذبية.
ما هو الجرافيتون؟
في نظرية المجال الكمي، يحمل كل تفاعل أساسي جسيم وسيط للقوى:
- الفوتون للكهرومغناطيسية
- الغلونات للتفاعل القوي.
- البوزونات W و Z للتفاعل الضعيف.
وقياسًا على ذلك، غالبًا ما يُفترض أن للجاذبية جسيمًا مناظرًا: الجرافيتون.
الخصائص المفترضة للجارافيتون:
- بوزون عديم الكتلة، مما يضمن الطبيعة بعيدة المدى للجاذبية.
- سبين-2، بما يتوافق مع الطبيعة التكوينية لانحناء الزمكان في النسبية العامة.
- يتفاعل مع كل ما يحمل زخم الطاقة، ولكن مع ثابت اقتران ضعيف للغاية.
المشكلة التجريبية
- سيكون من المستحيل تقريبًا رصد الجرافيتونات مباشرةً لأن تفاعلات الجاذبية أضعف من القوى الأخرى بأضعاف مضاعفة.
- حتى الأحداث الفيزيائية الفلكية التي تطلق طاقة هائلة (مثل اندماج الثقوب السوداء) لن تنتج جرافيتونات جاذبية يمكن اكتشافها بشكل فردي.
منظورنظرية النحل:
الجرافيتونات غير مطلوبة. ما يفسره الفيزيائيون على أنه كمات محتملة للجاذبية هي في الواقع أنماط رنين موجي للمجال التذبذبي الأساسي للزمكان.
- الجرافيتونات هي قطعة رياضية لمحاولة تكميم الهندسة.
- تكمن الفيزياء الحقيقية في التذبذبات الجماعية للوسط، وليس في تبادل الجسيمات.
لماذا لم نعثر عليهم؟
على الرغم من عقود من التنبؤات النظرية، لا تزال الجرافيتونات بعيدة المنال. والأسباب أساسية وتكنولوجية على حد سواء:
- ضعف الجاذبية – الجاذبية أضعف من القوة الكهرومغناطيسية بحوالي 10 ⁸ مرات تقريبًا. أي إشارة جرافيتون فردية أقل بكثير من العتبات التي يمكن اكتشافها.
- مشكلة مقياس الطاقة – يتطلب سبر الجاذبية على المقياس الكمي الوصول إلى طاقة بلانك (~10¹⁹ GeV). وتصل المسرعات الحالية (مثل مصادم الهادرونات الكبير) إلى حوالي 10⁴ GeV، وهو مستوى منخفض للغاية.
- القيود التكنولوجية – أجهزة الكشف مثل LIGO حساسة لموجات الجاذبية الكلاسيكية، وليس للجسيمات الكمية الفردية. ويحتاج الكشف عن الجرافيتونات إلى أجهزة ذات حجم وحساسية مستحيلة.
- البحث عن الجرافيتون مضلل.
- لا تتكون الجاذبية من “حبيبات” أو تبادلات جزيئية.
- وبدلاً من ذلك، يجب أن يستهدف البحث إشارات التداخل في تذبذبات الزمكان، على غرار الرنين في الصوتيات أو البصريات.
تتجنب عملية إعادة التوجيه هذه حاجز الكشف المباشر عن الجرافيتون وتوجه البحث نحو الظواهر الموجية القابلة للقياس.
العلاقة مع موجات الجاذبية
في عام 2015، صنع LIGO التاريخ من خلال اكتشاف موجات الجاذبية الناتجة عن اندماج ثقبين أسودين. وتأكدت هذه الموجات على شكل تموجات في هندسة الزمكان، تنتقل بسرعة الضوء.
موجات الجاذبية في الفيزياء السائدة:
- تنبأت به النسبية العامة لأينشتاين في عام 1916.
- تمثيل التذبذبات الكلاسيكية واسعة النطاق للزمكان.
- وقد فتح اكتشافها حقبة جديدة في علم فلك موجات الجاذبية، حيث تم استكشاف أحداث تبعد مليارات السنين الضوئية.
تفسير نظرية النحل
- موجات الجاذبية هي التعبير القابل للرصد عن الركيزة التذبذبية للكون.
- إنها صدى واسع النطاق لنفس المجال الموجي الكامن وراء الظواهر الكمية.
- وهكذا، تظهر الموجات على المقاييس الكونية كموجات جاذبية كلاسيكية، بينما على المقاييس الميكروسكوبية تحكم نفس المبادئ التذبذبية السلوك الكمي.
التضمين:
موجات الجاذبية المكتشفة بواسطة LIGO و VIRGO هي البصمات العيانية لإطار تذبذبي أعمق. وهي تدعم الطبيعة الموجية للجاذبية بدلاً من الجرافيتونات المنفصلة.
لطالما كان السعي وراء الجرافيتون مدفوعًا بالقياس مع حاملات القوى الأخرى في فيزياء الجسيمات. ومع ذلك، وعلى الرغم من عقود من التطور النظري، لا تزال الجرافيتونات غير مرصودة ومن المحتمل أن تكون غير قابلة للكشف.
تقترح نظرية النحل نقلة نوعية:
- الجاذبية لا تتوسطها الجسيمات ولكنها تنشأ من تداخل ورنين ذبذبات الزمكان.
- إن الفشل في اكتشاف الجرافيتونات ليس مجرد فشل تكنولوجي – بل يشير إلى أنها قد لا تكون موجودة ككمات منفصلة.
- وتوفر موجات الجاذبية بالفعل دليلاً على الطبيعة التذبذبية للجاذبية، مما يدعم نظرية بي.
من خلال تجاوز مفهوم الجرافيتون والتركيز على الرنين الموجي، توفر نظرية بي تفسيرًا أكثر قابلية للاختبار ومتماسكًا وموحدًا للجاذبية، مما يمهد الطريق نحو نظرية حقيقية للجاذبية الكمية.