پیش‌بینی کشفیات آینده؛ دانشمندان توپولوژی کیهانی را کاوش می‌کنند

به گزارش «فیز»، مدل جهان‌شناختی ما از کیهان بر اساس مکانیک کوانتوم و نسبیت عام، با هندسه کیهان تحت تاثیر ماده و انرژی سر و کار دارد. اما این مدل درباره توپولوژی خود کیهان چیزی نمی‌گوید از جمله اینکه آیا نامتناهی است، آیا حلقه‌هایی دارد و از این قبیل.

این مطالعه جدید نشریه PRL بر این جنبه از کیهان تمرکز دارد و اینکه آیا مدل‌ها و داده‌های کنونی اجازه وجود چنین توپولوژی‌های عجیبی را می‌دهد یا نه.

این تحقیقات به عنوان بخشی از همکاری COMPACT بین یک تیم بین‌المللی از دانشمندان انجام شده است.

پروفسور «گلن دی. استارکمن» از دانشگاه اوهایو و یکی از مولفان این تحقیق در این خصوص گفت: این احتمال که کیهان توپولوژی «جالبی» دارد بطور کامل در حیطه مدل استاندارد فیزیک ما قرار دارد اما اغلب به عنوان یک مساله عجیب در نظر گرفته می شود. از سوی دیگر شواهد و مدارک زیادی وجود دارد حاکی از اینکه کیهان از لحاظ آماری همگرا یا ایزوتروپیک نیست به این معنی که فیزیک در همه جهات یکسان است.

توپولوژی یک شاخه از ریاضیات است که با شکل و ساختار اشیاء سر و کار دارد. قوانین توپولوژی کاملا متفاوت از مقررات هندسه هستند اما هندسه بر توپولوژی تاثیر دارد.

هندسه چگونگی انحنای فضا و توپولوژی پیوستگی کلی فضا را تعریف می کند. اگر ما فضای تخت و صاف داشته باشیم، نمی توانیم توپولوژی‌هایی داشته باشیم که در آن فضا به سمت داخل انحنا پیدا می‌کند یا اینکه حلقه داشته باشد.

از سوی دیگر فقدان دایره‌های دمایی همجور در داده‌های پس‌زمینه ریزموج کیهانی حاکی است که اگر توپولوژی‌های غیربدیهی وجود داشته باشد، حلقه‌های عبوری از موقعیت ما (زمین) باید نسبتا کوچک باشند و این محدودیتی روی طول این حلقه‌ها ایجاد می‌کند.

با توجه به چنین موانعی و جستجو برای توپولوژی غیربدیهی، محققان راه های بیشتری را برای شناسایی چنین توپولوژی‌هایی در آینده پیشنهاد می دهند. آنها به طور خاص تغییراتی را در الگوهای آماری نوسانات دمایی در داده‌های پس زمینه ریزموج کیهانی مطرح می‌کنند.

این مطالعه همچنین این مساله را مورد تاکید قرار می دهد که وجود ناهمسانگردی (anisotropy) آماری در پس زمینه ریزموج کیهانی حاکی از وجود بالقوه اطلاعات قابل شناسایی درباره ساختار و توپولوژی کیهان است