وجهان للعملة يهتزان على وتر واحد

لم يتمكن ألبرت أينشتاين أبدًا من إنشاء نظرية موحدة تشرح العالم بأكمله في بنية واحدة متماسكة. وفي غضون قرن من الزمان، قام الباحثون بدمج ثلاث من القوى الفيزيائية الأربع المعروفة في ما أسموه النموذج القياسي. ومع ذلك، لا تزال هناك قوة رابعة، وهي الجاذبية، والتي لا تتناسب تمامًا مع هذا اللغز.

أو ربما هو كذلك؟

وبفضل اكتشافات واستنتاجات الفيزيائيين المرتبطين بجامعة برينستون الأمريكية الشهيرة، هناك الآن ظل فرصة للتوفيق بين نظريات أينشتاين وعالم الجسيمات الأولية الذي تحكمه ميكانيكا الكم.

على الرغم من أنها لم تصبح بعد "نظرية كل شيء"، إلا أن العمل الذي تم إنجازه منذ أكثر من عشرين عامًا وما زال يتوسع حتى اليوم يكشف عن أنماط رياضية مذهلة. نظرية الجاذبية لأينشتاين مع مجالات الفيزياء الأخرى - في المقام الأول مع الظواهر دون الذرية.

بدأ كل شيء بآثار وجدت في التسعينيات ايجور كليبانوف، أستاذ الفيزياء في جامعة برينستون. على الرغم من أننا يجب أن نعود في الواقع إلى السبعينيات، عندما كان العلماء يدرسون الجسيمات دون الذرية الصغيرة التي تسمى جسيمات دون الذرية.

وجد الفيزيائيون أنه من الغريب أنه بغض النظر عن مقدار الطاقة التي تصطدم بها البروتونات، لا يمكن إطلاق الكواركات، فهي تظل دائمًا محبوسة داخل البروتونات.

وكان أحد الأشخاص الذين عملوا على هذه القضية الكسندر بولياكوفأيضا أستاذ الفيزياء في جامعة برينستون. اتضح أن الكواركات "ملتصقة" معًا بواسطة الجسيمات المسماة الجديدة آنذاك المديح لي. لبعض الوقت، اعتقد الباحثون أن الغلوونات يمكن أن تشكل "أوتارًا" تربط الكواركات معًا. رأى بولياكوف وجود صلة بين نظرية الجسيمات و نظرية سترون.، ولكن لا يمكن تأكيد ذلك بأي دليل.

وفي السنوات اللاحقة، بدأ المنظرون باقتراح أن الجسيمات الأولية كانت في الواقع قطعًا صغيرة من الأوتار المهتزة. وقد نجحت هذه النظرية. يمكن أن يكون التفسير البصري على النحو التالي: تمامًا كما يُصدر الوتر المهتز في آلة الكمان أصواتًا مختلفة، فإن اهتزازات الأوتار في الفيزياء تحدد كتلة الجسيم وسلوكه.

في عام 1996، كليبانوف مع طالب (وفي وقت لاحق طالب دكتوراه) ستيفن جوبسر وزميل ما بعد الدكتوراه أماندا بيت، استخدم نظرية الأوتار لحساب الغلوونات، ثم قارن النتائج بنظرية الأوتار.

وقد تفاجأ أعضاء الفريق بأن كلا النهجين أسفرا عن نتائج متشابهة للغاية. وبعد مرور عام، درس كليبانوف معدلات امتصاص الثقوب السوداء ووجد أنها هذه المرة كانت متماثلة تمامًا. وبعد عام، الفيزيائي الشهير خوان مالداسينا اكتشف وجود تطابق بين شكل خاص من الجاذبية والنظرية التي تصف الجسيمات. وفي السنوات اللاحقة، عمل عليه علماء آخرون وطوروا معادلات رياضية.

دون الخوض في تعقيدات هذه الصيغ الرياضية، كل ذلك يتلخص في حقيقة أن التفاعل الثقالي والتفاعل دون الذري للجسيمات يشبه وجهين لعملة واحدة. من ناحية، فهي نسخة موسعة للجاذبية مأخوذة من نظرية النسبية العامة لأينشتاين عام 1915. ومن ناحية أخرى، فهي نظرية تصف تقريبًا سلوك الجسيمات دون الذرية وتفاعلاتها.

واصل جوبسر عمل كليبانوف، الذي أصبح فيما بعد أستاذًا للفيزياء في جامعة برينستون، بالطبع، لكنه توفي قبل بضعة أشهر لسوء الحظ. وكان هو الذي جادل لسنوات عديدة بأن التوحيد الكبير للقوى الأربع مع الجاذبية، بما في ذلك استخدام نظرية الأوتار، يمكن أن يأخذ الفيزياء إلى مستوى جديد.

ومع ذلك، يجب بطريقة أو بأخرى تأكيد التبعيات الرياضية تجريبيا، وهذا الوضع أسوأ بكثير. لا توجد حتى الآن تجربة للقيام بذلك.