كيف يمكن للعلماء اكتشاف الموجات الجاذبية

مقدمة

تعتبر الموجات الجاذبية من الظواهر التي كانت تعتقد في السابق أنها مجرد خيال لأينشتاين، ولكن بعد اكتشافها، أصبح هناك طريقتين لاكتشافها. ويعمل العلماء الآن على البحث عن طرق جديدة لاكتشاف الموجات الجاذبية. وتعد دراسة الموجات الجاذبية من أكثر المجالات تطورًا في الفيزياء الأساسية.

الذهاب إلى الفضاء العميق

تعتبر مهمة “المراقب الفضائي بالتداخل بين الليزر” أو LISA مهمة مدهشة. حيث يتكون LISA من ثلاثة مركبات فضائية تتواجد في مثلث بأضلاع بطول 2.5 مليون كيلومتر وترسل الليزرات بينها أثناء دورانها حول الشمس. ومن المتوقع أن تكون هذه المهمة أفضل أمل للعلماء في اكتشاف المزيد من الموجات الجاذبية.

الذهاب إلى القمر

بفضل برنامج “أرتيميس” التابع لوكالة ناسا الذي يهدف إلى العودة إلى القمر، يبحث العلماء في الوقت الحالي عن إلهام من جارتنا الأرضية. ويعتبر تجربة “المراقب الفضائي بالتداخل الليزري على القمر” أو LILA واحدة من الاقتراحات التي تهدف إلى وضع جهاز كشف الموجات الجاذبية على سطح القمر. ومن المتوقع أن يكون من الأسهل اكتشاف الموجات الجاذبية على القمر بسبب عدم وجود الاهتزازات الناجمة عن النشاط البشري وغيره. ويمكن لهذا الجهاز أن يكتشف الموجات الجاذبية بطول موجة تصل إلى عشرات أو مئات الآلاف من الكيلومترات.

الذهاب إلى المستوى الذري

تقوم مراصد مثل LISA وLIGO وغيرها من المراصد بقياس تمدد وانضغاط الموجات الجاذبية من خلال مراقبة كيفية تداخل الشعاع الليزري بعد عبوره لأذرع المراصد الطويلة. ولكن هناك تقنية مقترحة تعتمد على مراقبة المسافة بين سحابات من الذرات بدلاً من طول أذرع المراصد. وبفضل الخصائص الكمية للذرات، يمكن للعلماء استخدام هذه التقنية لاكتشاف الموجات الجاذبية بطول موجة تقع بين موجات LIGO وLISA.

الذهاب للماضي

تهدف جهود أخرى إلى تحديد الموجات الجاذبية من أقدم لحظات الكون. ومن المتوقع أن تكون هذه الموجات قد تم إنتاجها خلال فترة التضخم بعد الانفجار العظيم عندما انتفخ الكون في الحجم. ومن المتوقع أن تكون هذه الموجات لها طول موجة أطول من أي وقت مضى – حتى 1021 كيلومتر أو 1 سكستيليون كيلومتر. ومع ذلك، فإن البحث عن هذه الموجات يواجه صعوبات كبيرة ولم يتم العثور عليها بعد.

البحث عن المجهول

بالنسبة لمعظم أنواع الموجات الجاذبية التي يبحث عنها العلماء، يعرفون بعض المعلومات عن مصدرها. ويمكن للكائنات المعروفة مثل الثقوب السوداء أو نجوم النيوترون إنتاج هذه الموجات. ومع ذلك، يرغب العلماء في التحقق مما إذا كانت الموجات الجاذبية الصغيرة ذات الطول الموجي القصير موجودة. ويمكن أن تكون هذه الموجات ناتجة عن أحداث عنيفة في بداية تاريخ الكون مثل التحولات الفازية أو الثقوب السوداء البدائية الصغيرة التي لا يمكن تشكيلها بالطرق القياسية. وتعتبر هذه الموجات الجاذبية غامضة للغاية وتقنيات اكتشافها ما زالت قيد البحث.

استكشاف المجهول

تعتبر الموجات الجاذبية اكتشافًا صعبًا للغاية، ولكنه يستحق الجهد الذي يبذل لاكتشافها. وقد ساعدت الموجات الجاذبية بالفعل في تأكيد نظرية النسبية العامة لأينشتاين، واكتشاف فئة جديدة من الثقوب السوداء ذات الكتل المعتدلة، وكشف الألعاب النارية التي تحدث عند اصطدام جسمين فائقي الكثافة يسميان نجمي النيوترون. وما زالت هناك الكثير لاكتشافه في مجال اكتشاف الموجات الجاذبية، ومن المؤكد أنه سيكون مثيرًا.
Source: https://www.sciencenews.org/article/gravitational-waves-detection-lasers-atoms