دانش - فراسوي آينشتين

واضح آرشیو وب فارسی:همشهری: دانش - فراسوي آينشتين

دانش - فراسوي آينشتين

كيوانفيض‌اللهي:در كيهان‌شناسي فيزيكي، انرژي تاريك شكلي از انرژي است كه در سراسر فضا نفوذ مي‌كند و به افزايش سرعت انبساط جهان گرايش دارد. فرض وجود انرژي تاريك رايج‌ترين شيوه توضيح مشاهدات و رصدهاي اخير است كه جهان را با سرعت فزاينده‌اي در حال انبساط نشان مي‌دهد. در مدل استاندارد كيهان‌شناسي، انرژي تاريك در حال حاضر 73درصد از كل تركيب انرژي ـ جرم جهان را به خود اختصاص داده است. دو شكل پيشنهادي از اشكال ارائه شده براي انرژي تاريك كه بيشتر مورد توافق اخترفيزيكدانان قرار گرفته، ثابت كيهان‌شناختي و ميدان‌هاي اسكالر است. در واقع ثابت كيهان‌شناختي، چگالي انرژي ثابتي است كه به طور همگن تمام فضا را پر كرده است اما ميدان‌هاي اسكالر مثل ميدان‌هاي مدولي در تئوري ميدان كوانتومي يا جوهر (Quintessence)، كميت‌هاي ديناميكي هستند كه چگالي انرژي آنها مي‌تواند در طول زمان و فضا تغيير كند. بخش‌هايي از ميدان‌هاي اسكالر كه در فضا ثابت‌اند معمولا در ثابت كيهان شناختي نيز به حساب مي‌آيند. ثابت كيهان‌شناختي به لحاظ فيزيكي معادل است با انرژي خلا. اما با توجه به اينكه تغييرات ميدان‌هاي اسكالر در فضا مي‌تواند بي‌نهايت كند باشد، به سختي مي‌توان بين آنها و ثابت كيهان‌شناختي تفاوت قائل شد. در واقع اندازه‌گيري‌هاي بسيار دقيق از انبساط جهان نيازمند درك چگونگي تغييرات سرعت آن در طول زمان است. با اينكه در تئوري نسبيت عام آينشتين، تكامل نرخ انبساط با معادله حالت كيهان‌شناختي پارامتريزه شده است اما در حال حاضر به دست آوردن معادله حالت انرژي تاريك يكي از بزرگ‌ترين چالش‌هاي پيش روي كيهان‌شناسي رصدي به شمار مي‌رود. در واقع با توجه به چگالي بسيار كم انرژي تاريك در فضا، حل اين معما نيازمند رصد‌هايي بسيار دقيق و در فواصل بسيار دور است كه با تلسكوپ‌هاي زميني امروزي امكان‌پذير نيست. از اين رو ناسا در نظر دارد تا با ساخت تلسكوپ فضايي پيشرفته‌اي كه صرفا براي اين منظور طراحي مي‌شود، با اين چالش دست به گريبان شود. اما به نظر مي‌رسد كارشناسان ماموريت‌هاي فضايي با ارزيابي‌هاي ناسا از هزينه چنين ماموريتي چندان موافق نيستند.

برخي كارشناسان هشدار دادند كه برآوردهاي غيرواقع‌گرايانه ناسا از هزينه‌ها مي‌تواند ماموريت فضايي جاه‌طلبانه اين سازمان فضايي در بررسي «انرژي تاريك» را به چالش بكشاند. در واقع كارشناسان از آن بيم دارند كه اين پروژه فضايي نتواند دستاوردي بزرگ‌تر و ارزشمندتر از پروژه‌هاي زميني داشته باشد. سازمان فضايي ناسا اين روزها در تكاپوي آماده‌سازي فراخوان پيشنهادهاي اجرايي براي ماموريت مشترك انرژي تاريك (JDBM) است. اين ماموريت بخشي از برنامه كيها‌ن‌شناسي «فراسوي آينشتين» است كه پس از تحت بازنگري ماندن در سال 2006 به دلايل بودجه‌اي، به تازگي دوباره احيا شده است. انرژي تاريك (Dark Energy) نيروي اسرارآميزي است كه به باور دانشمندان بيش از 70درصد چگالي انرژي كيهان را دربر مي‌گيرد و عامل سرعت يافتن انبساط فضاست. هدف اصلي ماموريت مشترك انرژي تاريك، بررسي و ارزيابي اثر انرژي تاريك، در طول تاريخ كيهان است كه مي‌توان با بررسي جهان در فواصل بي‌نهايت بزرگ به منظور درك چگونگي تغيير سرعت انبساط آن به چنين هدفي دست يافت. اگر اين ماموريت با موفقيت همراه شود، نتايج آن مي‌تواند نشان دهد كه آيا اين نيروي اسرارآميز در واقع همان «ثابت كيهان‌شناختي آينشتين» است يا نه. ناسا با انجام اين ماموريت مي‌خواهد دريابد كه انرژي تاريك همان انرژي خلاء ثابت خود فضاست كه آلبرت آينشتين مي‌گفت يا چيز متغيري است كه با گذر زمان تغيير مي‌كند. در حالي كه سازمان فضايي ناسا متقاعد شده است كه ماموريت مشترك انرژي تاريك به عنوان ماموريتي در «كلاس اكتشاف» نزديك به 600 ميليون دلار هزينه خواهد داشت اما كميته مشورتي مستقلي در سال 2007 هزينه‌هاي اين ماموريت را بدون احتساب هزينه پرتاب ماهواره، بيش از يك ميليارد دلار برآورد كرد. در حال حاضر برخي از اعضاي آن كميته اكنون منحل‌شده نگران اين مسئله‌اند كه سازمان فضايي ناسا تلاش كند پروژه را با همان بودجه ابتدايي دنبال كند. البته ناسا دست‌كم به اين رضايت داده است كه اگر هيچ‌يك از پيشنهاد‌هاي ارائه شده نتواند به شكل واقع‌گرايانه‌اي با اين بودجه همخواني داشته باشد، پروژه را احتمالا به بازنگري‌هاي بعدي موكول كند و اولويت آن را به پروژه‌هاي ديگري اختصاص دهد. جوئل پريماك (J.Primack)، فيزيكدان دانشگاه كاليفرنيا در سانتاكروز كه يكي از اعضاي كميته مشورتي بود، در اين‌باره مي‌گويد «اين ماجرا چه به ماموريتي درجه دوم بينجامد و چه با تاخيري طولاني‌مدت مواجه شود، آنچه بيش از هر چيز احتمال وقوعش مي‌رود، لغو شدن كل پروژه است.»
كميته مشورتي كه بخشي از سازمان آكادمي‌هاي ملي ايالات متحده بود، مسووليت نقد و بررسي برنامه «فراسوي آينشتين» سازمان فضايي ناسا را به عهده داشت. اين سازمان در خلال بررسي‌هايش ماموريت مشترك انرژي تاريك را به عنوان پروژه‌اي با اولويت سطح بالا انتخاب كرد اما در ادامه دريافت كه اين ماموريت هزينه‌اي بالغ بر يك‌ميليارد دلار خواهد داشت. كميته مشورتي براي برآورد هزينه‌هاي اين ماموريت از روشي متفاوت از روش ناسا استفاده كرد. در واقع اين كميته براي برآورد هزينه‌هاي اين ماموريت اطلاعات مربوط به بودجه‌هاي كل در ماموريت‌هاي گذشته ناسا و نيز چگونگي افزايش يافتن برآورد هزينه‌هاي ابتدايي آنها در طول زمان را مورد ارزيابي قرار دادند. چارلز كنل (C.Kennel)، رئيس كميته مشورتي و از اعضاي انستيتو اقيانوس‌شناسي اسكريپس در كاليفرنيا، در اين‌باره مي‌گويد «بررسي‌هاي ما نشان داد كه پروژه‌هاي فضايي همواره با افزايش هزينه‌هاي از پيش تعيين شده مواجه خواهند شد. ما معتقد بوديم اين برآورد‌هاي هزينه، چيزي نزديك به 10درصد بالا‌تر يا پايين‌تر از هزينه‌اي كه در انتهاي پروژه صرف خواهد شد را در اختيار تصميم گيرندگان در ناسا خواهد گذاشت.» ماموريت مشترك انرژي تاريك بر اساس اين هدف طراحي شده است كه بتواند پارامتر‌هاي انرژي تاريك را با دقت يك‌درصد محاسبه كند. اما اعضاي سابق كميته مشورتي بر اين باورند كه اگر ناسا بر اجراي اين ماموريت با همان برآورد هزينه ابتدايي همچنان اصرار بورزد، شانس دستيابي به چنين دقتي در اين ماموريت بسيار اندك خواهد بود. در واقع اعضاي كميته مشورتي معتقدند كه در صورت اجراي ماموريت با همان هزينه 600ميليون دلاري، دستيابي به دقتي فراتر از 3درصد امكان‌پذير نخواهد بود؛ دقتي كه در حال حاضر با استفاده از تلسكوپ‌هاي زميني نيز قابل دستيابي است. بنابراين انجام ماموريت مشترك انرژي تاريك با همان بودجه ابتدايي چيزي جز دور ريختن بودجه تحقيقاتي نخواهد بود.
به گفته كنل «در واقع نمي‌توان ماموريتي فضايي را پيشنهاد كرد مگر آنكه بتوان آن را بهتر از تحقيقات زميني انجام داد. درست است كه كميته انجام اين ماموريت را توصيه كرده بود اما اعضا در آن موقع بودجه اصلاح شده را در ذهن‌شان داشتند. احساس ما اين بود كه خب اگر آنها به راستي اين ماموريت و نتايجش را مي‌خواهند بايد بهايش را نيز پرداخت كنند.» ناسا به تازگي فراخواني را اعلام كرده است كه طي آن از كارشناسان خواسته شده تا طرح‌شان براي اجراي اين ماموريت ارائه دهند. طرحي شامل برآوردهاي هزينه كه در چارچوب بودجه 600ميليون دلاري ابتدايي اين ماموريت بگنجد. اما هنوز به روشني معلوم نيست كه آيا هنگام اعلام درخواست رسمي براي پيشنهاد‌هاي مربوط به اين ماموريت در اواخر سال جاري، سقف هزينه ماموريت مشترك انرژي تاريك تغيير خواهد كرد يا نه و اگر تغيير مي‌كند به چه ميزان خواهد بود. جان مورس (J.Morse)، مدير بخش اخترفيزيك سازمان فضايي ناسا در واشنگتن، در اين‌باره مي‌گويد «ما بسته به نياز و بسته به توانايي‌مان مطابق با منابع در دسترس، تعديل‌هايي ايجاد خواهيم كرد. ما بر اين باوريم كه شاخص خوبي از ميزان هزينه‌هاي اين پروژه در اختيار داريم.» ناسا اميدوار است با احتساب هزينه‌هاي پرتاب، بودجه كل ماموريت مشترك انرژي تاريك كمتر از يك ميليارد دلار باشد. مورس در اين باره مي‌گويد «اما اگر به نظر برسد كه ماموريت مشترك انرژي تاريك بيش از اين هزينه خواهد داشت، ممكن است اين پروژه تا زمان بررسي 10 سالانه بعدي از پروژه‌هاي اخترشناسي و اخترفيزيكي كه در سال 2010 خواهد بود، به تعويق بيفتد.» مورس در ادامه افزود «بودجه فعلي ناسا به گونه‌اي نيست كه تا پيش از پرتاب تلسكوپ فضايي جيمز وب در سال 2013 بتواند از پس چنين ماموريت بزرگي برآيد.» پروژه عظيم تلسكوپ فضايي جيمز وب كه تاكنون ميليون‌ها دلار خرج روي دست ناسا گذاشته است قرار است در سال 2013 جاي تلسكوپ فضايي هابل را بگيرد.
سازمان فضايي ناسا تاكنون براي بررسي سه ماموريت مفهومي مختلف اقدام به سرمايه‌گذاري كرده است كه كانديدا‌هاي اصلي تلسكوپ آينده در ماموريت مشترك انرژي تاريك به شمار مي‌روند. البته هر سه اين طرح‌هاي اوليه بر اساس بودجه‌اي حدود 600ميليون دلار طرح‌ريزي شده‌اند. تاد لاوئر (T.Lauer)، اخترشناس رصدخانه نور ملي در آريزوناف در اين‌باره مي‌گويد «ما ماموريتي را انجام مي‌دهيم كه عملكرد آن مطابق سقف هزينه اعلام شده از سوي ناسا خواهد بود.» لاوئر كه به عنوان بازرس اصلي يكي از سه طرح كانديد شده براي ماموريت مشترك انرژي تاريك موسوم به «دستيني» انجام وظيفه مي‌كند، در ادامه افزود «كميته مشورتي تعيين شده از سوي سازمان آكادمي‌هاي ملي ايالات متحده در برآورد هزينه‌هاي كل ماموريت دستيني مرتكب اشتباهاتي شده‌اند.» بر اساس برنامه‌ريزي در ابتدا قرار بود كه ماموريت مشترك انرژي تاريك در سال 2009 آغاز شود، اما با توجه به اينكه بودجه سازمان فضايي ناسا در سال 2009 هنوز به طور قطعي معين نشده است، معلوم نيست كه اين ماموريت چه سرنوشتي خواهد داشت. علاوه بر اين، هنوز اين مسئله نيز روشن نشده است كه ميزان مشاركت مالي وزارت انرژي ايالات متحده كه در اين پروژه با ناسا همكاري خواهد كرد، چه قدر خواهد بود. لاوئر در اين‌باره مي‌گويد «ما اميدواريم كه شانسي براي ارائه پيشنهادي در زمينه اين ماموريت داشته باشيم، اما به نظر مي‌رسد كه در مورد ماموريت مشترك انرژي تاريك هيچ‌گونه تضميني وجود ندارد. تنها بايد منتظر ماند و ديد كه كار‌ها چگونه پيش مي‌رود.»
New Scientist, Jul. 01, 2008
يکشنبه 13 مرداد 1387

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: همشهری]

[مشاهده در: www.hamshahrionline.ir]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 304]