دراسة تقترب من فك لغز “القوة الخامسة” التي تكشف أسرار الكون

يأمل العلماء في الكشف عن “قوة خامسة” قد تكون موجودة خارج نماذج القوانين الفيزيائية في الكون من خلال تتبع ودراسة تفاصيل الحركات الدقيقة للكويكبات ضمن المجموعة الشمسية.

القوة الخامسة وألغاز الكون

ووفقا لدراسة جديدة نشرت في مجلة علم الكونيات وفيزياء الجسيمات النجمية، يمكن لهذا النهج الجديد أن يكشف، ومن خلال حركة تلك الكويكبات، عن جسيمات خفية ودقيقة للغاية قد تلقي الضوء وتفسر بعض أكبر أسرار الكون؛ مثل ماهية المادة المظلمة والطاقة المظلمة في الكون.

ويعتقد العلماء ومنذ فترة بعيدة بصحة نظرية تشير إلى وجود “القوة الخامسة” خارج ما يعرف بالقوى الفيزيائية المألوفة التي تفسر طبيعة حركة الأجسام الفلكية، وهي قوى راسخة تقليدية توضح حركة الأجرام وتأثير قواها في الكون.

وتضيف “القوة الخامسة” – إن اكتشفت- قوة جديدة إلى واقعنا المحكوم تقليديا بأربع قوى أساسية وهي:قوى الجاذبية. القوى الكهرومغناطيسية. القوى النووية القوية. القوى النووية الضعيفة.

ويقترح فريق الدراسة، برئاسة عالم الفيزياء يو داي تساي، من جامعة كاليفورنيا، طريقة ثورية في البحث عن وجود قوة خامسة محتملة خفية في الكون من خلال دراسة حركة الكويكبات التي بدورها يمكن أن تؤثر على الأجسام السماوية من على مسافات بعيدة جدا.

منهج الدراسة

يحدد تساي وزملاؤه ومن خلال مبدأ “إثبات المفهوم” نهجا جديدا “لدراسة إمكانية استكشاف القوة الخامسة باستخدام بيانات حركة الكويكبات الفلكية”، مما يؤكد على أهمية رصد حركة الكويكبات ودراسة البيانات وتحليلها.

وقال تساي “هذه القوة الخامسة مثيرة للاهتمام، وهناك عدة دوافع للبحث عن تلك القوة لأنها قد تكون مرتبطة بتفسير العديد من الظواهر في الفيزيائيات الأساسية. “.

وتأتي فكرة الاعتقاد بوجود قوة خامسة إلى عدم القدرة على تفسير الظواهر الغامضة التي رصدت في الكون؛ على سبيل المثال وجود المادة المظلمة، أو الطاقة المظلمة تلل المسؤولة عن توسع الكون، والتي لم يتمكن العلماء بعد من تحديدها. ويمكن أن تساعد القوة الخامسة في التعرف على طبيعة الطاقة المظلمة والمادة المظلمة – على افتراض أنه يمكن اكتشافهما. لكن من الممكن، بحسب الفرضية، أن ينطوي التوسع المتسارع للكون على قوة غير مكتشفة، ليس فقط من خلال الطاقة المظلمة بل بوجود القوة الخامسة.

وفي دراسة منفصلة نشرت العام الماضي، اقترح تساي إرسال مهمة فضائية قد تكون قادرة على اكتشاف جزيئات المادة المظلمة الدقيقة للغاية التي قد تكون مرتبطة بالنجم الشمسي وبالتالي التعرف من خلالها على وجود هذه القوة الخامسة، التي تحدث تأثيرا على الأجرام وحركتها في نظامنا الشمسي.

يذكر أن أبحاثا عدة سبقت هذه الدراسة في رصد التغيرات في حركة الكواكب والأقمار والأجرام السماوية في مداراتها في الكون. لكن تساي وزملاؤه هم الأوائل في طرح فكرة دراسة حركة الكويكبات القريبة من الأرض لإثبات وجود هذه القوة الخامسة.

هذا النهج الجديد مستوحى جزئيًا من الكم الهائل من البيانات الدقيقة لحركة الكويكبات في النظام الشمسي والتي كانت تهدف إلى حماية الأرض من تأثيراتها الكارثية على الكوكب.

وأوضح تساي: “نعلم جميعًا جيدًا أن هذه الكويكبات يمكن أن تكون خطرة علينا”. “بعض تلك الكويكبات قريبة من الأرض، والتي يمكن أن تهدد كوكبنا وتصطدم به، لذلك يتم تتبعها بشكل دقيق للغاية.”

ناسا والمناورات الفضائية

وباستخدام الملاحظات البصرية والرادارية، تمكن العلماء من تتبع حركات الآلاف من الكويكبات بدرجة عالية من الدقة بحيث يمكن الآن التنبؤ بمساراتها على مدار الـ100 عام القادمة، أو أكثر.

إضافة إلى ذلك، تم إرسال عدد من البعثات الفضائية لزيارة الكويكبات ومراقبتها عن قرب، مثل مهمة لوسي لوكالة الفضاء الأميركية ناسا.

تعد مركبة أوزيرس ريكس OSIRIS-REx التابعة لناسا أحدث مركبة فضائية تجمع عينات من سطح كويكب، والتي ستسلمها إلى الأرض في وقت لاحق من هذا العام المركبة الفضائية دارت DART التابعة لناسا اصطدمت بكويكب في عام 2022، وهي مناورة غيّرت – زعما- مدار الصخرة الفضائية المستهدفة. كل هذه الجهود أحدثت ثورة في فهم خصائص الكويكبات وحركاتها، مما جعل من الممكن تفسير التغييرات في حركتها الناجمة عن القوى المختلفة، مثل قوى الإشعاع الشمسي أو سحب الجاذبية للأجرام بعضها البعض. وبدراسة هذه البيانات عالية الدقة، يمكن عزل تلك القوى الغامضة التي تؤثر على هذه الكويكبات، بما فيها القوة الخامسة – إن وجدت.

وتحقيقا لهذه الغاية، أثبت تساي وزملاؤه أن الدلائل على وجود قوة خامسة قد تظهر في عمليات الرصد طويلة المدى لحركة تلك الكويكبات. على وجه الخصوص، يلفت الفريق إلى ما يسمى بظاهرة “الحركة البدارية ” لتلك الأجرام، وهي عبارة عن تغير طفيف في محور دورانها عندما تكون تلك الأجرام في أقرب نقطة في مدارها إلى الشمس.

وتمكن الباحثون من دراسة بيانات حركة تسعة كويكبات قريبة من الأرض بهدف البحث عن إشارات تشي بوجود قوة خامسة، لكنهم نوهوا بأن الدراسات المستقبلية يمكن أن تتوسع وبشكل أفضل في هذا النهج البحثي ليشمل أكثر من مليون كويكب أو صخرة فضائية.

ولا تزال فكرة دراسة حركات الكويكبات للبحث عن “القوى الخفية” في مرحلتها المفاهيمية الأولى، ويأمل فريق تساي العلمي أن تلهم الدراسة الباحثين الآخرين لتطوير هذا النهج بشكل أكبر وأوسع.

وخلص تساي إلى أن “هناك بالفعل كمية هائلة من البيانات عن الملايين من الكويكبات دون أن يتم دراستها وتحليلها، لذلك يعتبر هذا محفزا قويا لتحليل تلك البيانات للكشف عن “القوة الخامسة” الغامضة وربطها بالظواهر الفيزيائية والفلكية الأخرى “.