عندما تقرأ الرواية التي تقصّ علينا بداية الكون ستجد بعض الصفحات المفقودة، ففي أول صفحة تجد أن الكون كان يتمدد بسرعة هائلة ثُم صفحة مفقودة ثُم انفجار كل شيء. وقد حيّر ذلك الفراغُ العلماء كثيرًا إلى أن جاءت دراسة لتوضح خيط الاتصال بين تِلك الحقبتين، فقد بدأ الكون من نقطة صغيرة جدًا، ثم نما إلى أوكتيليون (أي 1 متبوعًا بـ 27 صفرًا) أضعاف هذا الحجم في زمن قدره تريليون من الثانية، ثم استمر الكون في النمو بشكل تدريجي فيما نعرفه بالانفجار العظيم. شهدت هذه الفترة توسع كرة نارية ضخمة مكونة من الجزيئات الأساسية كالبروتونات والنيوترونات والإلكترونات، وعِند انخفاض درجة حرارة تِلك الكرة تكونت الذرات والنجوم والمجرات.
رغم كون النظرية السالف ذكرها أكثر النظريات تأييدًا في الوسط العلمي عند الحديث عن نشأة الكون، يشعر العلماء بالحيرة من معرفة حلقة الوصل بين كل هذه الفترات وقد أُطلق على هذه الحلقة اسم (فترة إعادة التسخين – Reheating).
وقد أفاد في تلك النقطة ديفيد كايزر (David Kaiser) أستاذ الفيزياء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (Massachusetts Institute of Technology) حين قال: “إن فترة إعادة التسخين هي التي تنظم قوانين الانفجار العظيم، بل إنها ذاتها سبب الانفجار في فترة الانفجار العظيم. نحن نعتقد أنها فترة الجسر حيث تتصرف المادة بأكثر الطرق تعقيدًا.”
وقال راشيل نجوين (Rachel Nguyen): “لكن حين النظر في توسع الكون نجد أنه حتى بعد انتشار المادة كان الكون باردًا وخاليًا من الطاقة اللازمة لإشعال الانفجار الكبير، ويُعتقد أن تلك الطاقة التي كانت سببًا في التوسع تتحلل إلى جزيئات، وبمجرد إنتاج هذه الجسيمات فإنها تتدافع وتتصادم ناقلة كمية التحرك والطاقة، وهذا ما يسخن بهدف الوصول للتوازن الحراري اللازم لضبط الشروط الأولية للانفجار العظيم.”
في سبيل حل هذا اللغز، قام فريق من الباحثين بقيادة راشيل نجوين ببناء نموذج لمحاكاة الفترة الانتقالية بين التضخم الكوني والانفجار العظيم. بُني هذا النموذج على محاكاة سلوك جسميات افتراضية تُسمى بـ (inflatons)، التي يُعتقد أنها سبب مجال الطاقة الذي أدى إلى التوسع الكوني، حيث أظهر النموذج أنه عند وضع هذه الجسيمات في الظروف المناسبة بإعادة توزيع طاقتها لإنشاء تنوع الجسيمات اللازم لإعادة تسخين الكون.
وقال توم جيبلين (Tom Giblin) أستاذ مساعد الفيزياء في كلية كينيون (Kenyon College) وأحد أهم الباحثين المشاركين في الدراسة السابق ذِكرُها: “إن دراستنا لبداية الكون ما هي إلا تجارب تُقام لملاحظة سلوك الجسيمات في درجات حرارة مرتفعة جدًا، والسبيل لمعرفة ما هي تِلك الجسيمات هو بدراسة فترة إعادة التسخين.”
وفي رحلة فهم هذه المراحل ستقابلك مُعضلة أدت لحدوث تعارض بين أقوال العلماء “كيف تتصرف الجاذبية في الطاقات القصوى الموجودة أثناء التضخم؟” إذا أجبنا على هذه المعضلة من منطق آلبرت أينشتاين (Albert Einstein) في نظريته النسبية العامة (general relativity) فإن الإجابة ستكون “أن كل المادة تتأثر بالجاذبية بنفس الطريقة لأن قوة الجاذبية ثابتة بغض النظر عن طاقة الجسيم.”، ولكن هنا تأتي ميكانيكا الكم لتُبدي اعتراضها حيث افترض العلماء حاليًا أنه في الطاقات العالية جدًا تستجيب المادة للجاذبية بشكل مختلف. وبدمج هذا الافتراض في نموذج التجربة عن طريق تعديل مدى تفاعل الجسيمات مع الجاذبية وجدوا أنه مع زيادة قوة الجاذبية زاد نقل (inflatons) للطاقة وتكوينها للجزيئات التي نعتقد وجودها في الانفجار العظيم.
الآن كل ما تبقى فقط هو العثور على أدلة في مكان ما في الكون لدعم نموذجهم، وتعليقًا عن هذا قال توم جيبلين: “إن مهمة جميع علماء الفلك هي فكّ أسرار الكون المعقدة للغاية، لهذا نقوم بإنشاء المحاكاة لمعرفة الشكل الذي يكون عليه الكون في فترة معينة ثُم البدء في فك شفرته وكشف أسراره، ولكن ما زال علينا العثور على بصمة في كوننا الفعلي لفترة إعادة التسخين تِلك التي لا بُد من وجودها في مكان ما في هذا الكون الواسع.”
عندما تقرأ الرواية التي تقصّ علينا بداية الكون ستجد بعض الصفحات المفقودة، ففي أول صفحة تجد أن الكون كان يتمدد بسرعة هائلة ثُم صفحة مفقودة ثُم انفجار كل شيء.
وقد حيّر ذلك الفراغُ العلماء كثيرًا إلى أن جاءت دراسة لتوضح خيط الاتصال بين تِلك الحقبتين، فقد بدأ الكون من نقطة صغيرة جدًا، ثم نما إلى أوكتيليون (أي 1 متبوعًا بـ 27 صفرًا) أضعاف هذا الحجم في زمن قدره تريليون من الثانية، ثم استمر الكون في النمو بشكل تدريجي فيما نعرفه بالانفجار العظيم.
شهدت هذه الفترة توسع كرة نارية ضخمة مكونة من الجزيئات الأساسية كالبروتونات والنيوترونات والإلكترونات، وعِند انخفاض درجة حرارة تِلك الكرة تكونت الذرات والنجوم والمجرات.
رغم كون النظرية السالف ذكرها أكثر النظريات تأييدًا في الوسط العلمي عند الحديث عن نشأة الكون، يشعر العلماء بالحيرة من معرفة حلقة الوصل بين كل هذه الفترات وقد أُطلق على هذه الحلقة اسم (فترة إعادة التسخين – Reheating).
وقد أفاد في تلك النقطة ديفيد كايزر (David Kaiser) أستاذ الفيزياء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (Massachusetts Institute of Technology) حين قال: “إن فترة إعادة التسخين هي التي تنظم قوانين الانفجار العظيم، بل إنها ذاتها سبب الانفجار في فترة الانفجار العظيم. نحن نعتقد أنها فترة الجسر حيث تتصرف المادة بأكثر الطرق تعقيدًا.”
وقال راشيل نجوين (Rachel Nguyen): “لكن حين النظر في توسع الكون نجد أنه حتى بعد انتشار المادة كان الكون باردًا وخاليًا من الطاقة اللازمة لإشعال الانفجار الكبير، ويُعتقد أن تلك الطاقة التي كانت سببًا في التوسع تتحلل إلى جزيئات، وبمجرد إنتاج هذه الجسيمات فإنها تتدافع وتتصادم ناقلة كمية التحرك والطاقة، وهذا ما يسخن بهدف الوصول للتوازن الحراري اللازم لضبط الشروط الأولية للانفجار العظيم.”
في سبيل حل هذا اللغز، قام فريق من الباحثين بقيادة راشيل نجوين ببناء نموذج لمحاكاة الفترة الانتقالية بين التضخم الكوني والانفجار العظيم.
بُني هذا النموذج على محاكاة سلوك جسميات افتراضية تُسمى بـ (inflatons)، التي يُعتقد أنها سبب مجال الطاقة الذي أدى إلى التوسع الكوني، حيث أظهر النموذج أنه عند وضع هذه الجسيمات في الظروف المناسبة بإعادة توزيع طاقتها لإنشاء تنوع الجسيمات اللازم لإعادة تسخين الكون.
وقال توم جيبلين (Tom Giblin) أستاذ مساعد الفيزياء في كلية كينيون (Kenyon College) وأحد أهم الباحثين المشاركين في الدراسة السابق ذِكرُها: “إن دراستنا لبداية الكون ما هي إلا تجارب تُقام لملاحظة سلوك الجسيمات في درجات حرارة مرتفعة جدًا، والسبيل لمعرفة ما هي تِلك الجسيمات هو بدراسة فترة إعادة التسخين.”
وفي رحلة فهم هذه المراحل ستقابلك مُعضلة أدت لحدوث تعارض بين أقوال العلماء “كيف تتصرف الجاذبية في الطاقات القصوى الموجودة أثناء التضخم؟” إذا أجبنا على هذه المعضلة من منطق آلبرت أينشتاين (Albert Einstein) في نظريته النسبية العامة (general relativity) فإن الإجابة ستكون “أن كل المادة تتأثر بالجاذبية بنفس الطريقة لأن قوة الجاذبية ثابتة بغض النظر عن طاقة الجسيم.”، ولكن هنا تأتي ميكانيكا الكم لتُبدي اعتراضها حيث افترض العلماء حاليًا أنه في الطاقات العالية جدًا تستجيب المادة للجاذبية بشكل مختلف.
وبدمج هذا الافتراض في نموذج التجربة عن طريق تعديل مدى تفاعل الجسيمات مع الجاذبية وجدوا أنه مع زيادة قوة الجاذبية زاد نقل (inflatons) للطاقة وتكوينها للجزيئات التي نعتقد وجودها في الانفجار العظيم.
الآن كل ما تبقى فقط هو العثور على أدلة في مكان ما في الكون لدعم نموذجهم، وتعليقًا عن هذا قال توم جيبلين: “إن مهمة جميع علماء الفلك هي فكّ أسرار الكون المعقدة للغاية، لهذا نقوم بإنشاء المحاكاة لمعرفة الشكل الذي يكون عليه الكون في فترة معينة ثُم البدء في فك شفرته وكشف أسراره، ولكن ما زال علينا العثور على بصمة في كوننا الفعلي لفترة إعادة التسخين تِلك التي لا بُد من وجودها في مكان ما في هذا الكون الواسع.”