شبیه سازی به ما کمک میکند تا تصویری از گذشته ی کیهان داشته باشیم

با وجود پیشرفتهای صورت گرفته در رصد ستاره ها و همینطور در حیطه ی فیزیک تجربی، اثبات آخرین نظریات در مورد کیهان دور از دسترسند. دانشمندان با استفاده از شبیه سازی رایانه ای به دنبال بررسی نتایج اعمال این نظریات بر شکل کیهان می گردند.

با پیشرفت همیشگی شبیه سازی رایانه ای و بویژه نرم افزار جدیدی که نوشته شده ممکن است پنجره ی جدیدی بر دانسته های ما از چند دقیقه ی نخست کیهان باز شود.

این نرم افزار جدید که BURST نام دارد سناریوهای متعددی را در مورد اتفاقاتی که بلافاصله پس از انفجار بزرگ (بیگ بنگ) رخ داد شبیه سازی می کند. این شبیه سازی ها مبتنی بر فراوانی نوترینوها و دیگر ذرات بنیادی می باشد. پیشبینی های ناشی از اجرای کد برنامه ی شبیه ساز هنوز قابل اثبات نیستند اما تولید نسل بعدی تلسکوپهای بسیار بزرگ که در حال حاضر مراحل ساخت را پشت سر می گذارند میتواند به ما کمک کند تا سناریوی واقعی آغاز جهان را بیابیم.

مارک پاریس یکی از محققان شبیه سازی اخیر در این مورد می گوید: “کد نرم افزاری BURST به فیزیکدانان کمک می کند تا در محیط آزمایشگاه لحظه های آغازین حیات کیهان را با مطالعه بر اثرات ذرات بنیادین بر آن درک کنند.”

“کارهای اخیرمان در حوزه ی کیهان شناسی نوترینوها به ما امکان مطالعه ی طبیعت میکروسکوپی و کوانتومی ذرات بنیادین (که بلوکهای سازنده ی کوچکتر از اتم طبیعت هستند) را با استفاده از شبیه سازی کیهان در ابعاد بسیار بزرگ میدهد.”

کد نرم افزاری در نشریه ی مروری بر فیزیک D منتشر شده و عمده تمرکزش بر این است که نوترینوها چگونه با دیگر نوترینوها و همینطور ذرات دیگر تعامل دارند. همچنین در این کد به این مورد که واکنشهای هسته ای چگونه اتفاق می افتند و چگونه پلاسمای نخستین در کیهان شکل گرفت هم توجه ویژه ای شده است. با بهبود شبیه سازی محققان دریافتند مقدار دوتریوم موجود در لحظات نخستین کیهان متفاوت با آن مقداری بوده که تا به حال می پنداشتند. دوتریوم اتم هیدروژنیست که یک پروتون و یک نوترون دارد. تلسکوپهای جدید به محققان کمک خواهند کرد مقدار دوتریوم واقعی در زمان پیدایش کیهان را بفهمند و به واسطه ی آن مدل مناسبی را برای بررسی انتخاب و شبیه سازی کنند.

جرج فولر فیزیکدان دانشگاه سن دیگو کالیفرنیا که با پاریس و دیگر محققان لوس پالاموس بر روی مدل تئوریک جدیدی کار می کنند  بر این عقیده است: “پیشروان فیزیک بنیادی از قدیم روی برخورد ذرات باهم تحقیق می کردند. یکی از همین تحقیقات مطالعاتیست که در موسسه ی سرن سوییس و در برخورد دهنده ی هادرونی بزرگ صورت می گیرد و طی آن ذرات کوچکتر از اتم با انرژی بسیار بالا به هم برخورد داده می شوند.”

“روش قائم بذات ما برای نخستین بار تمام ذرات درگیر را مورد بررسی همزمان قرار می دهد و نتیجتاً محاسبات ما دقیقتر از سابق خواهد شد. این به ما کمک می کند تا بتوانیم بر روی ذرات بنیادین عجیب و غریبی که نظریات سفت و سختی بر آنها جاریست تحقیق کنیم.”

کد BURST ابزاری جدید برای پاسخ دادن به شگفت انگیزترین معماهای کیهان است و حتی بدون رصد آسمان می تواند ما را به درک انرژی تاریک، ماده ی تاریک و منشاء کیهان نزدیکتر سازد.

منبع: Iflscience