لأسباب مختلفة، تاريخية عادةً، حتى أفضل الفيزيائيين يزعمون أشياء تبدو فظيعة للمراقبين المعاصرين. هذا لا يعني بالضرورة أن هذه الأفكار عديمة الفائدة تمامًا، إذ إن النظريات التي تم رفضها ذات مرة قد تكون مجرد ما يحتاجه العلماء لكسر الجمود في الفيزياء الوجودية.
في كتابته لمجلة Physical Review Letters، قام فريق من الفيزيائيين اليابانيين بذلك بالضبط، حيث قدموا تفسيرًا جديدًا لنظرية عام 1867 التي تصف الذرات بأنها “عقدة” في الأثير. لا تدافع هذه الورقة عن الأثير، وهو ما يسمى بالعنصر “الخامس” من العلوم القديمة والعصور الوسطى. وبدلاً من ذلك، يفكر الباحثون في نسخة من تاريخ الكون حيث تتفكك عقد الطاقة الكونية ببطء إلى مادة كما نعرفها اليوم.
مشكلة عقدية؟
كل مادة في الكون لها توأم شرير: المادة المضادة. كان من المفترض أن تلغي أزواج الجسيمات هذه، أو تفني، بعضها البعض بعد الانفجار الكبير، ولا تترك شيئًا وراءها سوى كون مليء بالإشعاع. الفيزيائيون ليسوا متأكدين تمامًا من سبب حدوث ذلك، ولكن يبدو أن اختلالًا طفيفًا في التوازن لصالح المادة قد تغلب، مما أدى إلى كل ما نراه حولنا، بما في ذلك وجودنا المادي. لقد ابتكر الفيزيائيون تفسيرات مختلفة لشرح هذه المفارقة، المعروفة باسم عدم تناسق المادة والمادة المضادة، من خلال آلية تسمى انتهاك تكافؤ الشحنة (CP)، ولكن لا يوجد حل واضح.
يعتقد ويليام طومسون – المعروف أيضًا باسم اللورد كلفن – أن الذرات عبارة عن عقد في الأساس، “يتم تعريفها رياضيًا على أنها منحنيات مغلقة مدمجة في الفضاء ثلاثي الأبعاد”، وفقًا للورقة البحثية. إن إحياء الباحثين لهذه النظرية يطبق فكرة العقد على حزم الطاقة المنتشرة عبر الكون المبكر. بعد الانفجار الكبير، أدت سلسلة من التحولات الطورية إلى حدوث شقوق في الفضاء، تاركة وراءها “عيوبًا تشبه الخيوط” من الانفجار.
وقال الباحثون إن العقد الكونية ستتشكل عندما تتشابك هذه الخيوط مع توسع وانكماش الزمكان. وفي نهاية المطاف، تم فك تشابك العقد من خلال النفق الكمي – وهي الظاهرة الكامنة وراء الفيزياء الحائزة على جائزة نوبل لهذا العام – مما سمح للجسيمات بالمرور مثل الأشباح عبر الحواجز في عالم الكم.
شجرة العائلة الكونية
وذكرت الورقة أنه إذا كان لهذه العقد انحياز طفيف تجاه المادة على حساب المادة المضادة، فإن تفككها يمكن أن يساعد في تفسير اختلال التوازن بين المادة والمادة المضادة. أكد التحقيق الرياضي الشامل لهذه الفرضية أن النظرية صحيحة على أقل تقدير.
وقال يو هامادا، المؤلف المشارك للدراسة وعالم فيزياء الجسيمات في جامعة كيو في اليابان، في بيان: “في الأساس، ينتج عن هذا الانهيار الكثير من الجسيمات”. وأوضح حمادة أن هذه الجسيمات تشمل شكلاً من أشكال النيوترينو – وهي جسيمات محايدة كهربائيًا بكتلة قريبة من الصفر – والتي يمكن أن يؤدي اضمحلالها إلى “نشوء اختلال التوازن بين المادة والمادة المضادة بشكل طبيعي”.
وأضاف: “تتحلل هذه النيوترينوات الثقيلة إلى جسيمات أخف، مثل الإلكترونات والفوتونات، مما يخلق سلسلة ثانوية تعمل على إعادة تسخين الكون”. “وبهذا المعنى، فإن (النيوترينوات) هي أصل كل المادة في الكون اليوم، بما في ذلك أجسادنا، في حين يمكن اعتبار العقد بمثابة أجدادنا”.
يقدم الاقتراح الجديد نهجًا جديدًا للتفكير في مشكلة المادة والمادة المضادة، لكن الباحثين يعترفون بأن النظرية لا تزال نظرية حتى الآن. ومع ذلك، تشير حساباتهم إلى أن العقد الكونية المنهارة يجب أن تترك وراءها خيوطًا، وهي هياكل يجب أن تكون مراصد موجات الجاذبية، مثل LIGO أو LISA، قادرة على اكتشافها.
وإذا استطاعوا، فسيكون ذلك يومًا ميدانيًا لعشاق نظرية الأوتار.