امتیاز موضوع:
  • 1 رأی - میانگین امتیازات: 4
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
فوتون ها چگونه پایدار هستند؟
#1
امکان واپاشی فوتون‌ها به ذرات سبک‌تر، یکی از جنجالی‌ترین موضوعات فیزیک نوین به شمار می‌رود که تا کنون تلاش‌های بسیاری برای اثبات آن صورت گرفته است. یولیان هیک آلمانی یکی از محققانی است که سعی می‌کند با استناد به طیف تابش میکروموج زمینه (CMB)نشان دهد فوتون‌ها می‌توانند با احتمال قابل قبولی در طول عمر خود دچار واپاشی شوند.

آیا یک فوتون می‌تواند واپاشی کند؟ تصور این موضوع که یک فوتون دچار واپاشی شود بسیارسخت است، به ویژه هنگامی که نور ستارگان دوردست را در نظر می‌گیریم که میلیون‌هاکیلومتر را در فضا طی می‌کنند تا به ما برسند. با این حال اگر فوتون‌ها دارای جرم باشند، حتی اگر این جرم بسیار کوچک و غیر قابل مشاهده باشد، احتمال واپاشی آن‌ها به ذرات سبک‌تروجود دارد. اگر بخواهیم دنبال نشانه‌هایی برای این نوع واپاشی بگردیم، باید به قدیمی‌ترین نورموجود در کائنا یعنی تابش میکروموج زمینه (CMB) مراجعه کنیم. در مقاله‌ای که اخیرا درفیزیکال ریویو لترز چاپ شده است، یولیان هیک (Julian Heeck) از موسسه ماکس پلانک برای فیزیک هسته‌ای در هایلدبرگ آلمان نشان می‌دهد که اگر به طیف جسم سیاه CMBدقت کنیم، می‌بینیم که واپاشی فوتون‌ها امری غیر محتمل نیست و بنابراین می‌توان یک حدپایین برای طول عمر فوتون‌ها در نظر گرفت.

همان‌طور که می‌دانیم، برای آنکه یک فوتون بتواند دچار واپاشی شود باید دارای جرم باشد.

چرا که در غیر این صورت هیچ ذره سبک‌تری وجود نخواهد داشت که فوتون بتواند به آن فروبپاشد. وجود یک فوتون با جرم غیر صفر از لحاظ نظری کاملا ممکن است، اما آزمایش‌هایی که با کمک میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی صورت گرفته است، جرم فوتون را تا کمتر از ده به توان منفی پنجاه و چهار کیلوگرم محدود می‌کنند. هیک با فرض این حد بالا برای جرم فوتون،یک مدل کاملا عمومی در نظر گرفت که در آن فوتون‌ها می‌توانند به ذرات سبک‌تری چون نوترینوها و یا ذرات ناشناخته واپاشی کنند.

به عنوان یک قید، هیک تابش CMB را در نظر گرفت که در واقع یک تابش بسیار قدیمی گسیل شده از پلاسمای داغ و تیره‌ای است که تا چند صد هزار سال پس از بیگ بنگ وجودداشته است. طیف CMBبه خوبی با طیف تابش یک جسم سیاه ایده‌آل همخوانی دارد. این امربیانگر آن است که تعداد بسیار اندکی از فوتون‌های CMB در طی سفر سیزده میلیارد ساله خود دچار واپاشی شده‌اند. طبق محاسبات هیک، حداقل طول عمر این فوتون‌ها پیش از آنکه دچار واپاشی شوند، در چارچوب لخت فوتون، سه سال بوده است. این زمان به نظر بسیارکوتاه می‌رسد، اما باید در نظر داشته باشیم که فوتون‌ها موجوداتی به شدت نسبیتی هستند.

بنابراین هنگامی که اتساع زمانی را به حساب آوریم، یک فوتون نور مرئی در چارچوب مرجع ما برای مدت ده به توان هجده سال یا بیشتر پایدار خواهد بود.
امضاء :

سخت کوشی هرگز کسی را نکشته است، نگرانی از آن است که انسان را از بین می برد....!
پاسخ


پرش به انجمن:


کاربرانِ درحال بازدید از این موضوع: 1 مهمان