الجسيمات الجاذبية الجرافيتون ما هي ؟؟

كثيرا ما نشاهد الافلام الخيالية والتي تأتي بصور خارقة ومشاهد لا تحدث في واقع الحياة. مثل فيلم المنتقمون Avengers حيث شاهدنا البطل ثور Thor في احد مومن هذا المشهد سوف ننتقل إلى الحديث عن جسيمات الجاذبية الجرافيتونات والتي افترض وجودها نظريا وحتى الان لم يتم رصدها! اذا ما هي جسيمات الجرافيتون ولماذا لم يتم رصدها وما علاقتها بمطرقة ثور في فيلم المنتقمون؟ كل هذه الاسئلة والاستفسارات سوف نجيب عنها في هذا المقال.

الجرافيتونات Gravitons

قد يبدو لنا الاسم جرافيتنون كاحد الشخصيات الخرافية الا ان الجرافيتون هو شيء حقيقي … على الاقل في الفيزياء النظرية. الجرافيتون هو جسيم من الجسيمات الاولية التي تلعب دور الوسيط بين قوة الجاذبية ونظرية المجال الكمومي، بمعنى ان الجرافيتون هو جسيم يحمل قوة الجاذبية. ولتوضيح الفكرة اكثر، لنتخيل انك قمت بقذف جسم إلى الأعلى فيعود الجسم مرة اخرى إلى الاسفل بسبب الجاذبية، ونقول ان جسيمات الجرافيتون قد سحبته للاسفل كما هو موضح في الصورة التمثيلية ادناه.

تصور نظري لجسيمات الجرافيتون وهي تسحب الكرة التي قذفها الطفل.

بصرف النظر عن قوة الجاذبية gravitational force هناك ثلاثة قوة اخرى في الطبيعة كل قوة منها تمتلك جسيم اولي يلعب دور الوسيط، فعلى سبيل المثال الضوء (الاشعاع الكهرومغناطيسي) ينتقل في الفراغ بواسطة الفوتونات photons، والقوة الضعيفة تحملها جسيمات اولية هي بوزونات bosons والتي يرمز لها بالرمزين W وZ والجسيمات الاولية التي تحمل القوة النووية القوية هي الجلونات gluons. كل هذه الجسيمات الميكروسكوبية تحمل القوة التي نلاحظها على مقياس جاهري. وحيث ان قوة الجاذبية هي احد القوة الاساسية الاربعة في الطبيعة فقد افترض الفيزيائييون النظرييون بضرورة وجود جسيم اولي يحمل قوة الجاذبية واطلق عليه اسم الجرافيتون graviton ليدخل إلى عالم الجسيمات الاولية كجسيم نظري جاري البحث عن وجوده.

توزيع الجسيمات الاولية حسب القوى التي تمثلها وتفاعلاتها مع بعضها البعض.

من السهل ان نفترض وجود جسيم الجرافيتون نظريا لكن اثبات وجوده فعليا فهو امر معقدا. في الوقت الحالي فان رصد جسيمات الجرافيتون يعتبر امرا مستحيلا عمليا لعدم توفر ادوات الرصد اللازمة. ان قوة الجاذبية ضعيفة جدا وتعتبر اضعف القوى الموجودة في الطبيعة فانه من الصعب جدا ان نرصد الجرافيتونات لصغره مساحة مقطع تفاعلها مع المادة لدرجة.

ومع كل هذا فان العلماء حتى الان يعرفون شيء او اكثر عن الجرافيتونات بدرجة مؤكدة. حيث ان قوة الجاذبية تتواجد بين اي جسمين مهما كانت المسافة بينهما فان الجسيمات التي تحمل هذه القوة بين الجسيمن يجب ان تكون عديمة الكتلة وهذه الحقيقة الاولى التي استنتجها العلماء حول الجرافيتون. علاوة على ان الجرافيتون يجب ان يمتلك غزل (spin) يساوي 2. هاتين الخاصيتين تشيران إلى انه اذا تم رصد اي جسيم عديم الكتلة ويمتلك غزل يساوي 2 فانه يجب ان يكون هو الجرافيتون بدون شك.

نأتي الان لنفسر علاقة الجرافيتونات مع مطرقة ثور التي تحدثنا عنها في مقدمة المقال؟

نعلم ان قوة الجاذبية هي التي تعطي اي شيء وزنه (تذكر ان وزن الجسم يختلف عن كتلته) وهي قوة لا تعتمد على اي من القوى الاخرى. اعتبر جاذبية القمر تعادل سدس (1/6) جاذبية الارض فان وزن 60 كيلوجرام على الارض ويكون وزنه على القمر لا يتعدى 10 كيلوجرام!

باختصار كلما كانت قوة الجاذبية اعلى كلما كان عدد جسيمات الجرافيتون اكثر وكلما كان وزن الجسم اثقل – والعكس صحيح. وهذا يؤدي إلى ان نستنتج ان مطرقة ثور قد تكون مصنوعة من الجرافيتونات نفسها!

يطرح بروفيسور الفيزياء جيمس كاكاليوس James Kakalios في جامعة مينيسوتا Minnesota الذي الف كتاب فيزياء الابطال الخارقين فكرة مثيرة لتفسير الوزن الهائل لمطرقة ثور. حيث انه يتوقع ان المطرقة مصنعة من مواد خارج الكرة الارضية متقدمة كثيرا عن كوكب الارض وتحت ظروف مختلفة فان مادة المطرقة والتي يطلق عليها مادة اليري uru لها القدرة على التحكم في انبعاث الجرافيتونات!

لذلك فانه عندما يحاول احد رفع المطرقة فان مادتها تقوم بحسابات دقيقة لتحدد اذا ما كان من يريد ان يرفع المطرقة يستحق ان يمتلكها ام لا. اذا نتج عن تلك الحسابات نتيجة ايجابية فانه سيحملها بدون اي عناء والا فان المطرقة سوف تقوم بزيادة انبعاث الجرافيتونات لتواجه قوة الرفع. وكلما زادت قوة المحاولة زاد مقدار انبعاث الجرافيتونات. ولهذا مهما حاول هالك من بذل جهد لرفع المطرقة لا يتمكن.

وبالرغم من ان العلماء لم ينجحوا حتى الان في رصد اي من الجرافيتونات الا انهم تمكنوا من رصد امواج الجاذبية والتي تتألف من عدد هائل من الجرافيتونات. يعمل الفيزيائيون الان على مدار الساعة للوصول إلى نظرية الجاذبية الكمومية quantum gravity التي سوف تثبت بطريقة غير مباشرة وجود الجرافيتونات. وفي غضون ذلك يستمر عالم السينما الخيالية بصناعة اشياء تتلاعب بهذه الجرافيتونات كما لو انها موجودة فعلا. ولا مانع من ذلك إلى حين اكتشافها.شاهد الفيلم يدعو الاخرين من فريقه إلى محاولة رفع مطرقته. ومن المدهش بالرغم من انهم ابطال خارقون الا انه لم يستطع احد ان يزحزحها من مكانها الا البطل ثور نفسه الوحيد الذي كان يحملها ويحركها بسهولة. ومع ان معظم مشاهد الفيلم كانت خيالية الا ان هناك عدة فرضيات علمية تفسر الوزن الخرافي للمطرقة.