صيرورة الوجود وماهيته من الأصل إلى الكون الكلي الحي على ضوء مهمة بلانك 2

إنطلقت مهمة بلانك في العام 2009 و قامت منذ ذلك الحين بفحص السماء، و بوضع خريطة لإشعاعات الخلفية الكونية الميكروية، و كذلك بوضع خريطة للتوهج اللاحق للانفجار العظيم المفترض الذي أدى إلى نشوء كوننا المرئي أو المنظور. إن هذا الإشعاع القديم يقدم للعلماء القدرة على إلقاء نظرة على الكون بعد 370000 سنة من الانفجار العظيم. ولنتذكر أن الضوء وجد قبل هذه المرحلة و لكن تم احتجازه من قبل البلازما الحارة بما يشابه شعلة الشمعة، التي تبرد فيما بعد و تترك الضوء حرا.

إن إشعاع الخلفية الكونية الميكروي متجانس بشكل ملحوظ على كامل السماء، لكن التغيرات أو التباينات الصغيرة تكشف عن بصمات الأمواج الصوتية الناجمة عن الاهتزازات الكوانتية أو الكمومية في الكون تماما بعد لحظة ولادته. هذه البصمات، كلطخات في خريطة بلانك، و هي البذور التي نمت منها المادة، و شكلت النجوم و المجرات. إن مهمات الفضاء تلك التي تأخذ شكل البالونات أطلعتنا و بتفصيل كبير عن الكثير من تلك الحزم الضوئية من خلال مسبار أو تلسكوب ويلكنسون الفضائي لقياس التباين الميكروي (WMAP) التابع لناسا حيث حصل مكتشف الأشعة الخلفية الكونية (COBE)، على جائزة نوبل للفيزياء في العام 2006.

تلسكوب بلانك الفضائي هو الوريث لهذه الأقمار الصناعية، و يغطي مجالا واسعا من ترددات الضوء مع تحسينات على الحساسية و الدقة.

فإلى جانب الخريطة الجغرافية المجسدة للكون التي ينتظرها علماء الفلك في جميع أنحاء العالم على أحر من الجمر كما يقول جون سينتريلا و هو عالم في برنامج بلانك من وكالة ناسا: " فإن القياسات الأخيرة التي وفرتها مهمة بلانك، مهمة جدا للعديد من العلوم، تماما كأهميتها بالنسبة لمستقبل مهمات الفضاء. فنحن سعداء جداً للعمل مع وكالة الفضاء الأوروبية في مثل هذا المسعى التاريخي". إن الخريطة الناتجة تعتمد على المراقبات التي أجرتها المهمة في الأشهر الخمسة عشر و نصف الأولى من عمرها، و تكشف أيضا هذه المراقبات وعن تذبذبات صغيرة في درجة الحرارة في الخلفية الكونية الميكروية، و هو الضوء الذي رحل لمليارات السنين تقريبا منذ بداية الكون حتى يصل إلينا الآن. إن حزم الضوء هذه تمثل بذور المجرات و العناقيد المجرية التي نراها حولنا الآن.

يقول تشارلز لورانس و هو عالم في مهمة بلانك من مختبر الدفع النفاث التابع لوكالة ناسا: "مع رحيل الضوء القديم باتجاهنا، تقوم المادة بعرقلة مسيره و مساره و حرفه ما يؤدي إلى حصول التغيير في هذه الحزم قليلا"، و يتابع قائلا: "لا تكشف خريطة بلانك فقط عن كون شاب جدا، و لكن عن المادة و المادة المظلمة أو السوداء المتواجدة في كل مكان من الكون".

ومن النتائج الملفتة للنظر في مهمة بلانك هي إعادة النظرة في بعض المعطيات الجوهرية للفيزياء الفلكية les doneacute;es fondamentales de lrsquo;astrophysique مثل ثابت هابل constante de Hubble الذي يحدد في المعادلة الرياضياتية معدل توسع الكون المرئي أو المنظور، الذي كان مقدراً بــ 74.3 كلم في الثانية وبوحدة القياس الميغابرسيك meacute;gaparsec أو الفرسخ الفلكي، الذي يعادل أكثر من 3 مليون سنة ضوئية،وقدر بــ 67.3، مما يعني أن الجسم الفضائي الذي يقع على بعد ميغابارسيك أو فرسخ فلكي واحد من الأرض يبتعد عنا بسرعة 67.3 كلم في الثانية، وإذا كان يبعد عنا بــ 2 ميغابارسيك فإنه يبتعد عنا بسرعة مضاعفة، وبالتالي فإن عمر الكون المرئي التقليدي سيتغير بشكل طفيف كذلك، وصار يقدر الآن بــ 13.81 مليار سنة بدلاً من 13.75 مليار سنة في السابق، وبالطبع هناك عوامل وثوابت وكميات قياسية تتوقف عليها دالة من المتغيرات المستقلة في المعادلات الرياضياتية، إضافة إلى ثابت هابل والتي تدخل في تقدير عمر الكون المرئي لذلك تم تعديل بعضها وفق آخر المعلومات التي زودنا بها تلسكوب بلانك الفضائي اليوم. من بينها الكثافة الكلية للمادة densiteacute; totale de la matiegrave;re في الكون المرئي أو المنظور، والتي تقترب أكثر فأكثر من العدد واحد 1 أو بدقة أكبر من 0.9585 مما يعني أن الكون المرئي أو المنظور يبدو كأنه فضاء مسطح منبسط espace plat وإن هنسدته المكانية sa geacute;omeacute;trie على المستوى الكوني لا تختلف عما نمارسه أو نطبقه نحن على مستوانا في كل يوم. ولقد وجد العلماء خللاً أو تشوهاً في الهيكيليات أو البنى الأساسية les structures للكون المرئي من خلال ملاحظة وجود توزيع غيرمتكافيء وغير متجانس للمحتويات فيه، فهناك نصف الكون يحتوي على كمية أكبر من النصف الآخر كما لو كان هناك تفضيل في التوجه مما قد يدفع باتجاه ابتكار فيزياء جديدة ربما، وهو الأمر المتعلق بفرضية تطرح تساؤل : هل كوننا المرئي جزء ضئيل من أكوان متعددة multivers أكبر وأوسع بما لا نهاية؟ وهل في هذا التباين الذي اكتشفه تلسكوب بلانك الفضائي ذاكرة لمراحل أخرى سابقة في السيرورة الكونية ما قبل الانفجار العظيم؟ أي أن هناك تشققات في الأساست النظرية الكونية مما سيدفع العلماء حتماً في السنوات القادمة إلى محاولة صياغة نماذج نظرية أخرى جديدة وسيناريوهات جديدة بل وحتى ربما إعادة النظري في الدعمة الرئيسية لفيزياء اليوم ألا وهي نظرية النسبية العامة لآينشتين. وهذا هو فحوى القسم الثالث من هذه الدراسة.

إن عمر، محتويات الكون المرئي و الأساسيات الأخرى الموجودة في الكون يتم وصفها من خلال نموذج بسيط طوره العلماء، يدعى النموذج القياسي أو المعياري للكون. وإن هذه البيانات الجديدة تسمح للعلماء القيام باختبار و تطوير معطيات هذا النموذج للوصول إلى دقة أكبرفي النتائج. وفي ذات الوقت، تم ملاحظة خصائص مثيرة و غير متطابقة مع الصورة البسيطة.على سبيل المثال، يفترض النموذج القياسي أو المعياري للكون أن السماء متماثلة من كل الجهات، لكن حزم الضوء القادمة من كلا نصفي السماء غير متماثلة، و هناك بقعة منها تمتد على مجال من السماء أكبر بكثير من المتوقع.

يقول جان تاوبر و هو عالم في مشروع بلانك من وكالة الفضاء الأوروبية: "من ناحية، لدينا نموذجا بسيطا يناسب مشاهداتنا ومارقبتنا بشكل ممتاز، و لكن من ناحية أخرى نرى خصائص غريبة تجبرنا على إعادة التفكير بافتراضاتنا الأساسية"، و يتابع قائلا: "هذه هي بداية الرحلة، و نتوقع أن تحليلنا المستمر لبيانات بلانك سوف يساعد في تسليط الضوء على هذا اللغز ".

يعكف فريق العمل العلمي على تحليل أكثر من ألف مليار نقطة حسابية أجراها تلسكوب بلانك الفضائي ولم يتمكنوا إلى الآن إلا من تحليل نصفها، وهناك إشارات ضوئية أضعف بعشرة إلى ألف مرة من الإشارات التي تبعثها الأشعة الماكروية الخلفية الكونيةle fond diffus ومع ذلك سجلها تلسكوب بلانك الفضائي ويجري الآن فصحها ودراستها وتحليلها وعند الانتهاء منها سوف نحصل على كم هائل من المعلومات التي سوف تضيء لنا تصورنا حول جغرافية الكون وطوبولوجيته وشكله، وهل هو وحيد أم منطوي على نفسه او متداخل مع غيره.

كما تقوم الاكتشافات أيضا باختبار النظريات التي تصف التضخم lrsquo;inflation، و هو التوسع الدرامي الذي حصل للكون مباشرة بعد ولادته. و في وقت أقل من الوقت اللازم لغمضة عين، توسع الكون من حيث الحجم ب 100 مليار مليار مرة. فالخريطة الجديدة، و من خلال اقتراحها بأن المادة تتوزع على ما يبدو بشكل عشوائي، تفترض أن العمليات العشوائية كانت تحتل مكانا في مرحلة مبكرة جدا من الكون عند المقياس الكمومي niveau quantique. هذا يسمح للعلماء باستبعاد العديد من نظريات التضخم المعقدة لصالح تلك البسيطة منها.

يقول لورانس: " إنالحزم الموجودة في أقسام كبيرة جدا من السماء تخبرنا ماذا كان يحدث عند تلك المقاييس الأصغر للزمن، مباشرة بعد ولادة الكون".

ويعلق العالم الأمريكي كرزيستوف غورسكي المشارك في مشروع بلانك من مختبر الدفع النفاث: "نتمنى أن تساعدنا التكنولوجيا الحديثة في التوصل إلى نتائج أكثر دقة، و هذا يؤدي إلى إعطاء الفلكيين كنزا دفينا من البيانات المذهلة، و يقدم لهم فهم أعمق لخواص و تاريخ كوننا المرئي أو المنظور الذي رصده تلسكوب بلانك الفضائي.

فمعدل التمدد الذي تم تقديره حديثا للكون كما ذكرنا أعلاه، و المعروف بثابت هابل، هو 67.15 زائدا أو ناقصا 1.2 كيلومتر\ثانية لكل مليون فرسخ فلكي meacute;gaparsec. فكل مليون فرسخ فلكي ميغابارسيك meacute;gaparsec يمثل تقريبا 3 مليون سنة ضوئية. و هذا أقل من التقديرات السابقة التي تم استنتاجها من التلسكوبات الفضائية، مثل تلسكوب سبيتزر و هابل، بالاعتماد على تقنيات مختلفة.

وبعد النجاح الهائل الذي حققته مهمة بلانك أقنع العلماء وكالة الفضاء الأوروبية إيسا ESA بمشروع علمي جديد أكثر طموحاً وأكثر كلفة بكثير إسمه كور CORE وهو يعني البحث أو التقصي عن الأصول الكونية cosmic origins explorer والذي سيركز على دراسة التقلبات الاستقطابية للأشعة الكونية الماكروية الخلفية les fluctuationspolariseacute;es du rayonnement fossile ويتمثل التحدي في رصد وتسجيل، ومن ثم دراسة وتحليل، الموجات الثقالية الأولية les ondes gravitationnelle primordiales، التي تعتبر أحد خصائص التضخم والتي ستوضح بلا شك وعلى نحو مؤكد مختلف الأحداث التي وقعت في بداية الكون المرئي أو المنظور وحول احتمال وجود الثقوب السوداء البدائية أو الأولية حتى قبل تشكل النجوم والمجرات والكواكب. وهو مشروع ضخم ومكلف ويحتاج لعشرات السنين قبل انطلاقه للبحث بين النجوم والمجرات عن حقيقة ما جرى فعلياً في طفولة الكون الذي نعيش فيه.

تجدر الإشارة هنا إلى ماحققه المرصد الفضائي AMS-Alpha Magnetic Spectrometer من تسجيل لدفق من الجسيمات غير المتفاعلة وغير المتدفقة باتجاه محدد، يمكن أن تكون مؤشرات على الكتلة المفقودة في الكون المرئي أو المنظور أو ربما تكون من مكونات المادة السوداء أو المظلمة matiegrave;re noire حسب اعتقاء بعض العلماء.

ومن المعروف في علم الفيزياء أن لكل جسيم هناك جسيم مضاد يشبهه في الخواص ويناقضه في الشحنة مما يعني أن للمادة في الكون المرئي أو المنظور مادة مضادة antimatiegrave;re والتي كانت مجرد فرضية قدمها العالم البريطاني بول ديراك Paul Dirac سنة 1931 ومن ثم اكتشف العلماء فيما بعد البوزترون positron وهو الجسيم المضاد للالكترون في المادة العادية المرئية المعروفة، الذي يشبهه في كل شيء ما عدا شحنته الكهربائية فهو موجب على عكس الالكترون السالب الشحنة ولهما نفس الكتلة. واليوم قد تضع مهمة بلانك التلسكوب الفضائي الأوروبي نهاية للغز كوني حير آلاف العلماء على مدى أكثر من نصف قرن فربما سيكشف بعد دراسة معطيات تلسكوب بلانك الفضائي حول مكونات الكون المرئي أن التقديرات الجديدة للمادة المظلمة او السوداء في الكون هي 26.8%، حيث ارتفعت من كونها 24%، في حين هبطت الطاقة المظلمة أو المعتمة إلى 68.3% بعد أن كانت 71.4%. و المادة العادية أصبحت الآن 4.9%، بعد أن كانت 4.6%، وبالتالي سيعتقدون أنهم عثروا على المادة السوداء أو المظلمة أو الكتلة المفقودة في الكون matiegrave;re noire ou masse manquante والذي يعتبر وجودها لا غنى عنه نظرياً لشرح وتفسير بنية الكون، ولكن لم يتمكن لحد الآن أي أحد أو أي جهاز من رصدها ومازالت طبيعتها أو ماهيتها أو كنهها موضوعاً لسجالات وجدالات وافتراضات وتفكر وتأملات speacute;culations عديدة ومتضاربة بين العلماء. ولو تمكنت مهمة بلانك من اكتشاف هذه المادة السوداء أو المظلمة فسوف يحدث ذلك بكل تأكيد ثورة أخرى في عالم الفيزياء الفلكية لأنها سوف تفسر لغز، لماذا لا تهرب النجوم أو تفلت من مداراتها في مجراتها ولماذا تنظم المجرات نفسها على شكل حشود وتجمعات les Amas بدل أن تتشتت وتنتشر عشوائياً في كل مكان، وذلك دون الحاجة للجوء إلى جاذبية أو ثقالة نيوتن. وذلك استناداً إلى آخر القياسات والمعلومات التي سجلها المرصد الفضائي AMS-Alpha Magnetic Spectrometer، وهو كاشف للجسيمات وضع على متن المحطة الفضائية الدولية ISS على ارتفاع 400 كلم من الأرض، كما صرح العالم الأمريكي الحائز على جائزة نوبل في الفيزياء سنة 1976 صامويل تانغ Samuel Ting الأستاذ في معهد ماسوشوسيت للتكنولوجيا MIT التابع لجامعة كمبردج في الولايات المتحدة الأمريكية. وكانت كلفة هذا المشروع العلمي حوالي 1.5 مليار دولار ولقد نشر هذا العالم مقالاً علمياً مهماً في شهر شباط 2013 بهذا الصدد وهو واثق من أن هذا المرصد الفضائي المتخصص في رصد وكشف الجسيمات سوف يتمكن من اقتناص ورصد ما لا يقل عن 25 مليار من الجسيمات المشحونة كهربائياً والموجودة في الإشعاعات الكونية الماكروية الخلفية المنتشرة في كل مكان في الكون والتي تقصف المجال الجوي للأرض، ولقد تم بالفعل رصد كميات مهولة من الالكترونات وجسيماتها المضادة البوزترونات وكذلك الفوتونات ومضاداتها protons et antiprotons، وإن البحث عن هذه الجسيمات يتم في النجوم المحتضرة أو التي تعيش آخر أيام حياتها والتي ستنفجر على شكل مسعار كبير supernova قاذفة في الفضاء مليارات الجسيمات المشحونة الطاقوية أو الفعالة والمتخمة بالطاقة والتي تنتقل بسرعة عشرات الالاف من الكيلومترات في الثانية حيث تمتص بعضها كتل رفيقاتها من الجسيمات الأخرى قاذفة جملة من المواد المتنوعة. إن هذه التفاعلات تبث أو تنثر طوفانات من الجسيمات عبر الفضاء مشكلة ما نسميه الإشعاعات الكونية البدئية أو الأولية rayons cosmiques primaires التي تقصف الغازات المتواجدة بين النجوم وبين المجرات وتقوم بذلك بتحطيم جزئيات الغاز بطاقة هائلة. ثم تفرز نتائج تعرف بإسم الإشعاعات الكونية الثانوية rayons cosmiques secondaires، ومن خلال تحليل هذه الأخيرة سيتمكن مرصد AMSالفضائي من إثبات وجود المادة السوداء أو المظلمة matiegrave;re noire.

وبحكم المشاهدات والتطورات النظرية بات العلماء يعرفون بالتحديد كمية الجسيمات الأولية والثانوية التي تقصف الغلاف الجوي للأرض، والحال أن مرصد أو كاشف الجسيمات AMS سجل تشوهاً أو خللاً و شذوذاً anomalie مدهشاً في دفقات البوزيتونات في مستويات الطاقة على عكس ما كان يتوقعه بعض العلماء وكان الفرق بمقدار 10 إلى 30 Gev وهو فرق يمكن أن يكون مؤشراَ على وجود المادة السوداء أو المظلمة فهذه البوزيتونات positons الزائدة يمكن أن تكون ناجمة عن جسيمات المادة السوداء غير المرئية المعروفة بإسم الويمبس Wimps التي هي مختصر لــ wealkly interacting massive particules أو الجسيمات ذات الكتل التي تتفاعل بشكل ضعيف جداً أو على نحو غير ملحوظ مع المادة التي افترضتها النظريات، وهي أيضاً جسيمات لا بد أن يكون لها مضاداتها كما هو الحال في المادة العادية المرئية. ولكن مع الأسف إن الويمبس Wimps ومضاداتها يفنيان بعضهما البعض وينتج من جراء ذلك بوزيترونات والكترونات أخرى وإن الفرق الموجود في البوزيترونات هو الذي سيؤشر ربما على وجود المادة السوداء أو المظلمة.

ولقد سبق لتجربة علمية روسية - إيطالية أن أجريت في هذا السياق وحيرت العلماء بنتائجها قبل بضعة سنوات وكانت تحمل إسم باميلا pamela وهي تعني paylood antimater exploration light nuclei astrophysic وقد أجريت التجربة سنة 2006 على متن القمر الصناعي الروسي الراصد DK-1 حيث نجحت تجربة باميلا في الكشف عن فائض في البوزيتونات positons إلى حد 100 Gev وهي أعلى نسبة رصدت حتى ذلك الوقت وأعتقد عد لا بأس به من العلماء آنذاك أنها جسيمات من المادة السوداء أو المظلمة حسب معطيات وحسابات تجربة باميلا. لكن الحذر والحيطة هو الذي غلب ولم يتجرأ أحد بالتصريح بهذه النتيجة على إنها حقيقة قاطعة ومؤكدة كونها جسيمات المادة السوداء أو المظلمة. بيد أن نتائج مرصد أو كاشفAMS أكثر دقة وأكثر عدداً حيث وصل الفائض إلى 300 Gev وأكثر كما افترض بعض العلماء أن للويمبس Wimps كتلة تقدر ببضع مئات من الــ Gev، وبانتظار التأكيد النهائي سيعني ذلك نهاية أحد أهم الألغاز الكونية وفي نفس الوقت بداية للغز آخر جديد حتماً. إذ لو وجدت المادة السوداء أو المظلمة فعلياً وعثر عليها على نحو مؤكد وإنها هي التي تتخذ شكل الغلاف أو الهالة التي تحيط بمجرتنا درب التبانة ولكن بفائض بوزيتونات يتجاوز الألف Gev أكثر من العدد الضروري، عندها سيتوجب على المنظرين الانكباب مجدداً للعثور على تفسيرات جديدة ومقنعة علمياً لتلك النتائج المغايرة لمعلوماتنا الحالية. يتبع

الـــ Gev تعني Gigaeacute;lectronvolt حيث إن واحد جيغاإلكترونفولت يساوي 109 أو مليار ev إلكترونفولت وهذا الأخير هو وحدة قياس الطاقة للالكترون الواحد مسرع بكثافة واحد فولت حسب معادلة آينشتين الشهيرة الطاقة تساوي الكتلة مشروبة بمربع سرعة الضوء التي هي حوالي 300000 كلم في الثانية مضروبة برقم 2 ويعبر العلماء عن الكتلة بالالكترونفولت ev/c2 وكتلة البروتون حوالي واحد Gev والجسيم الذي كتلته 10 Gev يساوي عشر مرات كتلة البروتون.

jawadbashara@yahoo.fr