آیا سفر به اعماق فضا منجر به ذوب شدن فضانوردان می شود؟

بیتوته؛ چهل سال پیش، فیزیکدان کانادایی “بیل اونروه”، با استفاده از نظریه‌ی کوانتوم، فرضی را مطرح کرد که تعجب بسیاری را برانگیخت. این نظریه که با نام “اثر اونروه” شناخته  می‌شود، پیش بینی می کند در جائی که یک مشاهده گر (ناظر) ساکن، قادر به دریافت تابشی از جسم سیاه نخواهد بود یک مشاهده گر (ناظر) شتابدار شده می‌تواند تابش جسم سیاه را مشاهده کند.

این موضوع، یکی از اهداف پژوهش جدیدی است که در دانشگاه سائوپائولو در برزیل انجام گرفته است. در واقع، این پژوهشگران در تلاش بودند تا “اثر اونروه” را با استفاده از آزمایش‌های ساده و با اتکا به تکنولوژی های موجود به اثبات برسانند. این آزمایش ها، هم می توانند ثابت کنند که آیا “اثر اونروه” حقیقت دارد یا خیر، و هم به انسان کمک خواهند کرد که بتواند برای سفر بین ستاره ای برنامه ریزی کرده و یک روز آنرا به واقعیت تبدیل کند.

در نظریه‌ی نسبیت انیشتین بیان شده است که درک ما از فضا و زمان کاملا به چارچوب اینرسی مرجعی که در آن قرار داریم، بستگی دارد. به عنوان مثال، اگر یک مشاهده‌گر با سرعت ثابت در یک فضای خالی حرکت کند، به این نتیجه می‌رسد که دمای خلاء مطلق برابر با صفر مطلق خواهد بود؛ اما، اگر همین مشاهده گر با استفاده از یک شتاب دهنده شتاب گیرد، آنگاه ممکن است دریابد که دمای فضای خالی در حال ِ گرم شدن است. مطابق با فرضیه‌ی “اثر اونروه” ذرات شتاب گرفته دلیل افزایش تابش ها خواهند بود.

مطابق با فرضیه‌ی “اثر اونروه” ذرات شتاب گرفته دلیل افزایش تابش ها خواهند بود

مثال ذکر شده در واقع همان چیزی است که ویلیام اونروه، نظریه پرداز دانشگاه بریتیش کلمبیا، در سال ۱۹۷۶ در ونکوور بیان کرد. مطابق با این نظریه، یک مشاهده‌گر شتاب گرفته (برای مثال یک فوتون یا ذرات دیگر) می‌تواند منشا یک حمام حرارتی (گرمایی) شود و قاعدتا هرچه شتاب مشاهده‌گر بیشتر شود، اثر ایجاد شده نیز شدیدتر خواهد بود. متاسفانه هیچکس قادر به اندازه‌گیری این اثر نخواهد بود، زیرا تاکنون هیچ فضاپیمایی ساخته نشده که بتواند به سرعت مورد نیاز برای انجام این آزمایش دست پیدا کند.

پژوهشگران یک آزمایش ساده برای آزمودن اثر اونروه طراحی کرده اند. این پژوهش به رهبری گابریل کوزلا از موسسه‌ی فیزیک نظری (ITF) سائوپائولو انجام گرفته است و پژوهشگران در آن ادعا کرده‌اند که آزمایش طراحی شده می تواند از طریق اندازه گیری یک پدیده‌ی الکترومغناطیسی که در حال حاضر شناخته شده است، بحث‌های پیرامون این نظریه را خاتمه دهد.

در واقع، پژوهشگران ادعا کردند که این احتمال وجود دارد که بتوان اثر اونروه را با استفاده از اندازه‌گیری آنچه به تابش لارمور معروف است، شناسایی کرد. تابش لارمور یک انرژی الکترومغناطیسی است که از ذرات باردار شتابیده (مثل الکترون، پروتون یا یون) منتشر می‌شود. پژوهشگران امیدوارند بتوانند اثر نگشتی از اثر اونروه را در تابش منتشر شده از ذرات باردار شتابیده، پیدا کنند. واکنشی که این ذرات در اثر انتشار این تابش‌ها از خود نشان می‌دهند ایجاد یک لرزش خفیف می‌باشد و پژوهشگران معتقدند که این لرزش در مختصات ایندلر رخ می‌دهد و می‌تواند نتیجه‌ی تعامل بار ذرات شتابیده با فوتون‌های موجود در حمام حرارتی اونروه باشند.

دیاگرام آزمون طراحی شده برای آزمایش اثر اونروه

دیاگرام آزمون طراحی شده برای آزمایش اثر اونروه؛ در این آزمایش، الکترون‌ها به یک میدان مغناطیسی وارد شده و در معرض نیروهای کششی افقی و عمودی قرار می‌گیرند.

این آزمایش براساس پایش نور نشر شده از الکترون‌های شتابیده داخل دو فریم (چارچوب) مجزا طراحی شده است. در اولین فریم (چارچوب)، که به آن “فریم (چارچوب) شتاب دهنده” گفته می‌شود، الکترون‌ها در یک مسیر افقی به درون یک میدان مغناطیسی شلیک شده و شروع به حرکت در یک مسیر دایره‌ای می‌کنند. دومین فریم (چارچوب) با نام “فریم (چارچوب) آزمایشگاهی” جاییست که در آن، یک میدان عمودی بر روی الکترون ها اعمال شده و سبب حرکت رو به بالای آن ها در یک مسیر مارپیچی می گردد.

در فریم (چارچوب) شتاب دهنده، کازلا و همکارانش فرض را بر این گذاشتند که الکترون‌های شتابیده، در یک منطقه به ابری مه آلود از فوتون های نشر شده، برخورد خواهند کرد؛ این فوتون‌ها هم از الکترون‌های شتابیده و هم از حمام حرارتی اونروه تابیده و منتشر می‌شوند. در فریم (چارچوب) آزمایشگاهی، حرارت اطراف الکترون‌ها در اثر شتاب عمودی افزایش خواهد یافت و این امر سبب نشر فوتون‌هایی با طول موج بلندتر خواهد شد. صحت این فرض‌ها در هر دو فریم (چارچوب) بستگی به این دارد که واقعا ابر مه آلودی از فوتون‌ها تشکیل شود!

در واقع، این آزمایش یک آزمون ساده را پیشنهاد می کند که می‌تواند تخمین بزند که آیا اثر اونروه واقعا وجود دارد یا خیر. یکی از زیباترین قسمت های این آزمایش، هدایت شدن آن بوسیله‌ی شتاب دهنده های ذرات و الکترومگنت هایی می باشد که در حال حاضر وجود دارند. در سمت دیگر این بحث، عده‌ی دیگری وجود دارند که ادعا می‌کنند اثر اونروه، در واقع یک اشتباه ریاضیاتی توسط اونروه و همکارانش بوده است. این آزمایش برای این افراد نیز مفید خواهد بود، زیرا می‌تواند به طور موثری این نظریه را بی اعتبار کند! صرف نظر از این موضوع، کازلا و همکارانش مطمئن هستند که آزمایش پیشنهادی آن‌ها با نتایج مثبتی همراه خواهد بود. پروژه‌ی استارشات، به عنوان اولین سفر بین ستاره‌ای بشر شناخته می‌شود.

پروژه‌ی استارشات، به عنوان اولین سفر بین ستاره‌ای بشر شناخته می‌شود

پژوهشگران می‌گویند: «ما یک آزمایش ساده طراحی کرده‌ایم که توسط ِ آن می توان حضور حمام حرارتی اونروه را بصورت تابش‌های لارمور نشر شده از ذرات باردار شتاب گرفته، رمزگشایی نمود. سپس، یک سری محاسبات الکترودینامیکی کلاسیک ساده که بوسیله‌ی نظریه‌ی میدان کوانتومی تک بعدی چک شد، برای اثبات آن انجام دادیم. این نتایج و محاسبات را می‌توان به صورت تقریبی مشاهده‌ای از اثر اونروه در نظر گرفت.»

چنانچه این آزمایش با موفقیت انجام شود و وجود اثر اونروه به اثبات برسد، یک نتیجه‌ی بسیار مهم به همراه خواهد داشت و آن برنامه‌ریزی برای یک ماموریت به اعماق فضا با استفاده از سیستم‌های نیرو محرکه‌ی پیشرفته خواهد بود. در نهایت، هم برای پروژه‌ی استارشات، و هم برای ماموریتهای پیشنهادی دیگر که شامل فرستادن یک سفینه به دیگر سیستم های ستاره‌ای هستند، باید اثرات ناشی از ابر مه آلود فوتونی و حمام حرارتی به عنوان عوامل موثر درنظر گرفته شوند.