در جست و جوى نقص هاى قوانين فيزيك

بررسى دلايل كندشدن كاوشگرهاى پايونير

الكساندر هلمنز
ترجمه: الهيار اميرى


يكى از شگفت انگيزترين اسرار فيزيك «نابهنجارى پايونير» است، كند شدن دو فضاپيما با نيرويى ناشناخته. ناسا پايونير ۱۰ و ۱۱ را به ترتيب در سال هاى ۱۹۷۲ و ۱۹۷۳ پرتاب كرد و آن دو تصاوير خيره كننده اى از مشترى و زحل بازفرستادند. اما با ادامه سفر با سرعتى در حدود ۲۷هزار مايل بر ساعت «جان اندرسون» اخترشناس آزمايشگاه پيشرانش جت نابهنجارى هايى را در اطلاعات مسافت سنجى تشخيص داد كه حتى تا سال ۱۹۸۰ هم ادامه داشت. پژوهشگران با تحليل مستمر اين اطلاعات دريافتند هر كاوشگر با آهنگ ثابتى كند مى شود و هر سال ۸هزار مايل از مكان هاى محاسبه شده عقب مى افتد. اين رفتار غيرعادى نظريه هاى متفاوتى را برانگيخت اما نبود اطلاعات كافى كار را دشوار كرد. روشن ترين نظريه آن است كه شايد چيزى از خود كاوشگر مانند نشت گاز يا تابش گرمايى اين نيرو را پديد آورده است. با اين حال پس از سال ها پژوهشگران به طور روزافزونى اين فرضيه را نامحتمل مى شمارند. برخى فيزيكدانان به دنبال نقص هاى احتمالى قانون هاى نيوتن و نسبيت مى گردند و ديگران هم ماده تاريك را عامل اصلى مى دانند كه نيرويى گرانشى يا بازدارنده را اعمال مى كند.

نظريه سوم بيانگر اين ايده است كه شتابى لحظه اى در سرعت نور وجود دارد كه در اين صورت، به نظر مى رسد كاوشگرها كند مى شوند. «اندرسون» و «مايكل نيتو» نظريه پرداز آزمايشگاه لس آلاموس با توجه به اين واقعيت شگفت انگيز كه راستاى اين نيروى غيرعادى متفاوت از هر نظريه است، راهى براى آزمودن اين ايده ها مطرح كردند. اگر راستاى نيرو به سمت خورشيد باشد بايد آن را نيرويى گرانشى دانست و در صورتى كه به سمت زمين باشد اين نابهنجارى به دليل سرعت نور خواهد بود. اگر در راستاى حركت باشد نيرويى بازدارنده يا تغيير اينرسى است و در نهايت اگر به سمت محور چرخش خود كاوشگر باشد نشان دهنده آن است كه نيرو توسط خود فضاپيما ايجاد شده است. اما تعيين راستاى نيرو به معناى بررسى مسافت سنجى ها در زمانى است كه كاوشگر پايونير فاصله اى كمتر از ۲۰ واحد نجومى با زمين داشته باشد چون در اين فاصله (در حدود مدار اورانوس) زواياى بين خورشيد و زمين و راستاى حركت كاوشگرها به قدر كافى بزرگ است. پژوهشگران تاكنون بيشتر مسافت سنجى هايى با بيش از AU20 را تحليل كرده اند، تقريباً فواصل بين۲۰ تا ۷۰ واحد نجومى و آخرين ارتباط سودمند با پايونير ۱۰ در فاصله AU80 و در سال ۲۰۰۲ انجام شد؛ البته كارشناسان قصد بررسى دقيق تر اطلاعات را ندارند چون به نظر آنها فشار تابش خورشيد و بسيارى از مانورهاى پروازى اندازه گيرى اين پديده را دشوارتر مى سازد. «اندرسون» و «نيتو» تاكيد مى كنند كه تصحيح اين عوامل و تعيين راستاى اين نيروى غيرعادى ممكن است، مخصوصاً در خط سير پايونير ۱۱ بين مشترى و زحل. در آن نقطه كاوشگر با زاويه اى تقريباً قائم نسبت به زمين و خورشيد حركت مى كرد در نتيجه هر نيروى متمايل به خورشيد يا زمين به كمك تغيير مكان هاى يك سويه كاوشگر مورد توجه واقع خواهد شد. اگر راستاى اين نيروى مرموز به سمت خورشيد باشد، آنگاه توضيح پيش رو خطايى ناشى از ديناميك نيوتنى است يا به عبارتى ديناميك اصلاحى نيوتنى يا MOND. ماده تاريك هم ممكن است گرانش را تغيير دهد. «مردخاى ميلچرام» از انستيتوى علم ويزمن اسرائيل مولفه گرانشى ديگرى پيشنهاد مى كند كه در فواصل بسيار دور ظاهر مى شود. در هر حال MOND به يكى از پرطرفدارترين راه ها براى حل اين معضل تبديل شده است كه براى روشن تر شدن آن بسيارى از دانشمندان هم به ماموريتى اختصاصى فراخوانده شده اند. كاوشگرهاى ديگرى چون وويجر ۱ و ۲ هم به قدرى مانورهاى رانشى دارند كه اطلاعات واضحى درباره اين نيروى غيرعادى به دست نمى دهند. اميدهاى فراوانى وجود دارد تا اسا چنين ماموريتى را در برنامه «چشم انداز كيهانى» خود در سال هاى ۲۰۱۵ تا ۲۰۲۵ جاى دهد. ماموريت «افق هاى نو» ناسا به پلوتو و كمربند كويى پر در سال ۲۰۰۶ هم در حل اين مشكل كمك خواهد كرد. در عمل هر سفر به پلوتو و كمربند كويى پر در آينده، در صورتى كه بدون تصحيح خط سير كاوشگرها باشد، براى آزمايش اين ناهنجارى مناسب است.
Scientific American, Oct. 2005
روزنامه شرق

915 total views, 2 views today

Share

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *