1-    مقدمه:

انرژي نقطه صفر يا انرژي نوسان خلاء، اصطلاحاتي است که براي نوسانات تصادفي امواج الکترومغناطيسي در خلاء بکار برده مي شود و اين انرژي پس از حذف تمام انرژي هاي موجود در محيط، مشاهده مي شود.

مفهوم انرژي نقطه صفر نخستين بار توسط اينشتين و اوتو استرن در سال 1913 تحت عنوان "انرژي رسوبي" يا " انرژي مبهم صفر" مطرح شد. همه ي پايانه هاي کوانتومي داراي يک مقدار انرژي نقطه صفر هستند. اين اصطلاح عموماً براي حالت هاي کوانتومي نوسانات هماهنگي بکار مي رود که در آن نوسان کننده اي وجود ندارد.

در کيهان شناختي نيز انرژي خلاء مبناي ثابت کيهان شناختي است. نمونه آزمايشي انرژي نقطه صفر مستقيما توسط اثر کاسيمير  در مقياس نانو مشاهده شد. يک روش براي توضيح اين پديده، استفاده از اصل عدم قطعيت مکانيک کوانتومي است که به موجب آن انرژي نمي تواند بطور مطلق صفر باشد.

در اين نوشته با توجه با جابه جايي به سمت آبي گرانش و اثر مسبوئر و آزمايش پوند- ربکا ، از ديدگاه ميدان هيگز، با در نظر گرفتن کنش بين گرانش و فوتون، انرژي نقطه صفر توضيح داده مي شود. اثر مسبوئر نشان مي دهد که هنگام چابه جايي بسمت آبي گرانش، سه نوع بوزون هيگز مختلف موجب افزايش جرم فوتون مي شود. اين بوزونهاي هيگز بار-رنگ مثبت، بار-رنگ منفي و مغناطيس-رنگ ناميده مي شوند. با توجه به اين بوزونهاي رنگي و معادله ديراک مي توان انرژي نقطه صفر را توضيح داد.

2- فوتون و ميدان گرانشي

نگرشي متفاوت به رفتار فوتون در ميدان گرانش، مي تواند ما را در توضيح انرژي نقطه صفر رهنمون گردد. ميدانها الکترومغناطيسي اطراف يک پرتو نوري، ميدانهاي استاتيکي نيستند و در مقايسه با ميدان گرانشي بسيار قوي ترند.

هنگاميکه يک فوتون در ميدان گرانشي سقوط مي کند، انرژي (جرم) آن افزايش مي يابد. با توجه به   نيروي گرانشي روي فوتون کار انجام مي دهد و در نتيجه جرم (انرژي) آن افزايش مي يابد. اما انرژي فوتون وابسته به انرژي ميدانهاي الکتريکي و مغناطيسي آن است. بنابراين هنگام افزايش انرژي فوتون در ميدان گرانشي، يک قسمت از کار انجام شده روي فوتون به انرژي الکتريکي و فسمت ديگر آن به انرژي مغناطيسي تبديل مي شود. چگونه مي توانيم با استفاده از بوزنهاي هيگز که روش جرم دار شدن ذرات را نشان مي دهد، اين پديده را توجيه کنيم؟ همچنين با توجه به بوزونهاي هيگز، هنگام جابه جايي بسمت آبي گرانش، اين فرايند چگونه اتفاق مي افتد؟

3- بار-رنگها و مغناطيس- رنگ

بسامد فوتون در ميدان گرانشي طبق رابطه زير تغيير مي کند: 

علامت منفي مربوط جابه جايي به سمت سرخ گرانش (فوتون در حال فرار از ميدان گرانشي است) و علامت مثبت مربوط به جابه جايي به سمت آبي(فوتون در حال سقوط در ميدان گرانشي است) مي باشد.

که در آن υ’  بسامد ثانويه ، υ بسامد اوليه فوتون، G ثابت جهاني گرانش، M جرم جسم (مثلاً ستاره)، r قاصله فوتون تا جسم، c سرعت نور، E انرژي فوتون و h ثابت پلانک است.

در مدتي که فوتون در حال سقوط در ميدان گرانشي است، مقدار تغيير انرژي (جرم) آن برابر    است. اين مقدار انرژي به سه قسمت تقسيم مي شود، يک قسمت نظير ميدان الکتريکي مثبت رفتار مي کند، يک قسمت نظير ميدان الکتريکي منفي رفتار مي کند و يکديگر را خنثي مي کنند، زيرا فوتون از نظر الکتريکي خنثي است و قسمت سوم شبيه ميدان مغناطيسي رفتار مي کند.

در نظريه مکانيک کوانتومي همه ي ميدانها، کوانتومي هستند، يعني هر ميدان کوانتومي از ذراتي تشکيل مي شود که نيروي آن ميدان را حامل مي کند. همچنين نيرو نسبت انرژي به فاصله است که طبق رابطه زير داده مي شود:

اگر رابطه (2) را از نقطه نظر ميدان کوانتومي مورد بررسي قرار دهيم، گراويتونها که حامل نيروي گرانش هستند، وارد ساختمان فوتون مي شوند و انرژي آن را افزايش مي دهند. در نتيجه گراويتون ناپديد شده و انرژي فوتون افزايش مي يابد. بطور مشابه جابه جايي بسمت سرخ گرانش اثر معکوسي دارد، يعني هنگام فرار فوتون از ميدان گرانشي، انرژي الکترومغنايسي به گراويتون تبديل مي شود. سئوال اين است که چگونه مي توان اين فرايند را در مقياس زير کوانتومي مانند ساختمان فوتون توضيح داد؟

مسئله مهم و قابل توجه ديگري، فرايند توليد ذرات مجازي است که نتيجه اصل عدم قطعيت است و از رابطه زير به دست مي آيد:

که طي آن خلاء ممکن است يک يا چند ذره با انرژي ΔE در مدت کوتاه Δt توليد کند. بنابراين هر گونه تجزيه تحليلي بايد بتواند توليد ذرات در خلاء، حتي تابش هاوکينگ در يک ميدان قوي گرانشي، نظير ميدان گرانشي سياه چاله ها را توجيه کند. 

در فيزيک مدرن براي ذراتي که با سرعت نور حرکت مي کنند، جرم حالت سکون صفر را صفر در نظر مي گيرند. آنگاه مي توان رابطه بين اندازه حرکت و انرژي يک ذره با جرم حالت سکون صفر را به صورت زير به دست آورد:

حال اجازه دهيد تعريف خود را در مورد جرم حالت سکون تغيير دهيم. همچنانکه مي دانيم بعضي از ذرات مانند فوتون در هيچ دستگاه لختي به حالت سکون (در شرايط سکون) قابل مشاهده نيستند. با توجه به نسبيت اين ذرات نيز داراي جرم هستند که از رابطه زير به دست مي آيد:

بنابراين با دو گونه ذرات مواجه هستيم:

 برخي ذرات که در همه دستگاه هاي لخت با سرعت نور c حرکت مي کنند، اين ذرات را ذراتN.R.  يا ذراتي که هرگز مشمول شرايط حالت سکون نمي شوند(Never at Rest Condition)، مي ناميم.

ذراتي نظير الکترون که در هر دستگاه لختي همواره با سرعت v کمتر از سرعت نور  (v<c) حرکت مي کنند.

با توجه به تعريف بالا، فوتون و گراويتون ذرات NR هستند ولي الکترون ذره ناميده مي شود. فرض کنيم يک فوتون با جرم NR  برابر   و انرژي  در ارتفاع h نسبت به يک دستگاه لختت (که روي زمين قرار دارد) به طرف زمين در حال سقوط است. بسامد آن از  افزايش مي يابد. در واقع تعدادي گراويتون وارد ساختمان فوتون مي شود که در نتيجه آن  را خواهيم داشت.

مسئله اين است که چه تعداد گراويتون وارد فوتون مي شود که موجب حداقل افزايش انرژي فوتون شود، يعني اگر  مينيمم باشد، آنگاه چه تعداد گراويتون وارد فوتون شده است؟

با توجه به بيان بالا، براي محاسبه تعداد گراويتونهايي که موجب تغيير بسامد فوتون(  در حالت مينيمم) مي شوند و خواصي که گراويتونها بايد داشته باشند تا با ويژگي فوتون نيز سازگار باشد، به صورت زير عمل مي کنيم:

فرض کنيم يک فوتون با بسامد  از تعداد n₁   ذره تشکيل شده باشد و فوتون با بسامد  شامل  n₂  عضو باشد. توجه شود که اين ذرات که ساختمان فوتون را شکل مي دهند، نمي توانند يکسان باشند، زيرا بايد خواص الکتريکي و مغناطيسي فوتون را بتوان توجيه کرد، لذا اين ذرات متفاوتند که ميدانهاي متفاوت الکتريکي و مغناطيسي (اما وابسته به يکديگر) را ايجاد مي کنند. با توجه به اين مطالب، ماتريس 4X1   زير را در نظر بگيريد:

حال بايد ضرايب A, B, C, D  را طوري محاسبه کنيم که بتوانند با ويژگيهاي فوتون نيز سازگار باشند. هنگاميکه گرانش روي فوتون کار انجام مي دهد، گراويتونها وارد ساختمان فوتون مي شوند و شدت ميدان الکتريکي فوتون افزايش مي بابد، اما بار الکتريکي ايجاد نمي شود، زيرا فوتون از نظر الکتريکي خنثي است. بنابراين A, B بايد حامل اثر ميدان الکتريکي باشند و علاوه بر آن، اين آثار بايد يکديگر را خنثي کنند تا خنثي بودن فوتون را از نظر الکتريکي توجيه کنند، لذا بايستي حامل دو نوع اثر متضاد الکتريکي باشند که يکي ميدان الکتريکي مثبت و ديگري ميدان الکتريکي منفي را ايجاد کند. همچنين با توجه به نسبت شدت ميدان الکتريکي و مغناطيسي فوتون، يعني  مي توان نوشت:

که در آن  بار-رنگ مثبت و  با-رنگ منفي است. همچنين در رابطه بالا c بايد يک عدد خالص باشد که تنها نسبت دو ميدان الکتريکي و مغناطيسي را از نظر تعداد ذرات تشکيل دهنده آنها نشان دهد. لذا اين ضريب ثابت را با  نشان مي دهيم و روابط بالا به شکل زير خواهد شد:

هنگاميکه تعدادي  وارد ساختمان فوتون مي شود، شدت ميدان الکتريکي مثبت فوتون افزايش مي يابد. با توجه به معادلات الکترومغناطيس ماکسول، شدت ميدان مغناطيسي نيز افزايش مي يابد، لذا عنصر C بايد اثر مغناطيسي اطراف بار-رنگهاي مثبت را افزايش دهد، بهمين ترتيب D نيز بايد شدت ميدان مغناطيسي اطراف بار-رنگهاي منفي را افزايش دهد. اين دو عنصر از نظر اثر، يکسان هستند، اما از نظر جهت گردش (که با ميدان الکتريکي مربوطه متناسب است) متفاوت مي باشند. بنابراين با توجه به نسبت شدت ميدانهاي الکتريکي و مغناطيسي مي توان نوشت:

بنابراين ماتريس (7) به شکل زير در مي آيد که ماتريس CPH ناميده مي شود:

با توجه به توضيحات بالا مي توانيم کوچکترين مقدار انرژي فوتون را تعريف کنيم. يک فوتون با مقدار انرژي بسيار کم (کمترين مقدار انرژي ممکن) شامل تعداي بار-رنگ مثبت ، به همان تعداد بار-رنگ منفي ، يک مغناطيس-رنگ راست گرد  و يک مغناطيس-رنگ چپ گرد  است که در ماتريس CPH نشان داده شد. اين مقدار انرژي طبق حد زير تعريف مي شود:

انرژي سي. پي. اچ.  در رابطه 9 تعريف شده است.

حال در موقعيتي هستيم که برخي مفاهيم قابل اثبات را در مورد فوتون و گراويتون بيان کنيم.

4- گراويتون

بسياري از فيزيکدانان قبول ندارند که گراويتون وجود داشته باشد و وجود آن را يکنوع خيالبافي براي توضيح گرانش مي دانند. بطور صوري گراويتون را يک ذره کوانتومي براي کنش گرانشي، در ميدان گرانشي مي دانند که داراي اسپين 2 است که مانند ساير بوزونها حامل نيروي مربوط به خود است.

معادلات ماکسول مي پذيرد که اسپين کنش الکترومغناطيسي، ذره اي با اسپين يک باشد و معادلات ميدان اينشتين را نيز مي توان با يک ذره با اسپين 2 توجيه کرد، اما اين توجيه نيز بطور ناراحت کننده اي دقيق نيست.

بنابراين اجازه دهيد بحث را با تعريف سي. پي. اچ. و بيان اصل سي. پي. اچ. ادامه دهيم، سپس ويژگيهاي گراويتون بررسي قرار خواهيم داد.

5 تعريف سي. پي. اچ  

سي. پي. اچ. چيست؟ سي. پي. اچ. مخفف:

Creative Particles of Higgs or CPH

(آفرينش ذرات از هيگز يا سي. پي. اچ.)

است و يک يک واحد هستي در طبيعت است که سازنده (سنگ بناي) ساير ذرات موجود در جهان مي باشد. بنابراين سي. پي. اچ. به بنيادي ترين ذره ي موجود در طبيعت اشاره مي کند. لازم به تذکر است که اين تعبير به معناي اينکه سي. پي. اچ. يک ذره است، نمي باشد. بلکه استفاده از کلمه ذره براي سي. پي. اچ. به اين دليل است که واژه ي ديگري براي آن يافت نشد.

سي. پي. اچ. يک ذره با NR جرم  است که همواره با مقدار سرعت ثابت  نسبت به همه دستگاه هاي لخت حرکت مي کند که در آن c سرعت نور است.  با توجه به رابطه نسبيتي جرم – انرژي، جرم NR سي. پي. اچ. طبق رابطه (11)، با استفاده از جرمNR  فوتون، به صورت زير تعريف مي شود:

رابطه جرم NR و انرژي سي. پي. اچ. نيز به صورت زير ارائه مي شود:

رابطه (9) نشان مي دهد، در هر کنش بين دو سي. پي. اچ. (يا بيشتر) و يا ساير ذرات، انرژي سي. پي. اچ. تغيير نمي کند، بنابراين مقدار   کاهش نمي يابد و با کاهش مقدار سرعت انتقالي، اسپين کسب مي کند. به بيان ديگر در هر دستگاه لخت و مختصات کارتزين خواهيم داشت:

به طور فشرده، گراويتون بدون اسپين، سي. پي. اچ. ناميده مي شود. اگر:

باشد، آنگاه هيچ اختلافي بين فرميون و بوزون وجود ندارد، در اين حالت، سي. پي. اچ. نيروي گرانش را حمل مي کند و مانند فرميون رفتار مي کند. بنابراين در چنين حالتي فقط بار-رنگها وجود دارند. اگر:

آثار مغناطيسي ظاهر مي شود.

براي ساير ذرات، نظير الکترون همواره:

است که در چنين حالتي ساير بوزونها پديدار مي شوند. براي مثال به توليد و واپاشي زوج الکترون-پوزيترون توجه کنيد که قبل از توليد زوج، تنها انرژي (فوتون) وجود دارد. اما پس از توليد زوج، يک الکترون (فرميون) و يک پوزيترون (پاد فرميون) و فوتون مجازي که بوزون است و نيروي الکتريکي بين آنها را حمل مي کند، وجود دارد. بنابراين مي توان نوشت:

با توجه به اينکه هنگاميکه سي. پي. اچ. داراي اسپين است، گراويتون ناميده مي شود، لذا فضا انباشته از سي. پي. اچ. است. هنگاميکه چگالي سي. پي. اچ. در فضا افزايش مي يابد، فاصله آنها کاهش مي يابد، آنگاه سي. پي. اچ. ها يکديگر را احساس و با هم کنش مي کنند.

 فرض کنيم دو سي. پي. اچ. در جهت محور x ها حرکت مي کنند و يکديگر را جذب مي کنند، لذا مسير آنها تغيير مي کند، بدون آنکه از مقدار سرعت  کاسته شود. با در نظر گرفتن رابطه (12) مي توانيم عملگر  را ارائه دهيم که سي. پي. اچ. را با زاويه حول محوري همجهت با x ( در راستاي محور z يا y) به دوران در آورد. همچنين مي توانيم  را ارائه دهيم که سي. پي. اچ. را در فضاي اسپيني با زاويه  به دوران در مي آورد. يعني سي. پي. اچ. حول محوري موازي با محور x که از مرکز آن مي گذرد، به دوران در مي آيد و داراي اسپين خواهد شد، پس مي توان نوشت:

بنابراين با توجه به توضيحات بالا، دو سي. پي. اچ. يکديگر را به دوران در مي آورند و نمي توانند داراي يک جهت دوران (اسپين) باشند. اين دو سي. پي. اچ. در دو جهت مخالف حرکت اسپيني خواهند داشت، اگر بار-رنگ مثبت داراي اسپين بالا باشد، بار-رنگ منفي داراي اسپين پايين خواهد بود. در حالت کلي اسپين سي. پي. اچ. ها بايد در اصل طرد پائولي صدق کند. نتيجه مهم اين بحث اين است که اسپين گراويتون 2/1 (يک دوم) است.

6- اصل سي. پي. اچ

سي. پي. اچ. يک مقدار بسيار کوچک انرژي با جرم NR   است که با مقدار سرعت ثابت  نسبت به همه دستگاه هاي لخت حرکت مي کند. بنابراين در هر کنشي بين سي. پي. اچ. و ساير ذرات موجود در محيط، لختي دوراني I سي. پي. اچ. ظاهر مي شود که موجب اسپين دار شدن آن مي گردد و مقدار سرعت سي. پي. اچ. ثابت باقي مي ماند. به طوريکه خواهيم داشت: 

در رابطه بالا  مقدار سرعت ( اسکالر) منظور شده است. بر اساس اصل سي. پي. اچ.، نسبت به دستگاه لخت، هر سي. پي. اچ. داراي دو نوع انرژي است که از حرکت آن ناشي مي شود. يکي انرژي انتقالي و ديگري انرژي اسپيني. در فيزيک مجموع انرژي پتانسيل و جنبشي پايانه را با استفاده از معادله هاميلتوني نشان مي دهند. به همين ترتيب و با استفاده از هاميلتوني، انرژي کل هر سي. پي. اچ. را به صورت مجموع انرژي انتقالي و انرژي اسپيني آن نشان مي دهيم که به صورت زير ارائه مي شود:

که در آن T انرژي انتقالي و S انرژي اسپيني سي. پي. اچ. و مجموع آنها مقداري ثابت و برابر  است. از طرف ديگر سي. پي. اچ. ها با ترکيب با يکديگر توليد انرژي مي کنند و انرژي نيز به ماده و پاد ماده تبديل مي شود، بنابراين همه چيز در جهان از سي. پي. اچ. ساخته مي شود.

7 -سي. پي. اچ. و گروه دوري

همچنانکه در بخش سه توضيح داده شد، گراويتونها در کنش با يکديگر به بار-رنگها و مغناطيس-رنگ تبديل مي شوند. همچنين هنگاميکه سي. پي. اچ. داراي اسپين است، گراويتون ناميده مي شود. با توجه به اين مطالب مي توانيم، با استفاده از تعريف گروه دوري، گروه هاي دوري توليد شونده توسط گراويتون را تعريف کنيم:

 ميدان الکتريکي يک گروه دوري  است که توسط گراويتون توليد مي شود  و به صورت زير ارائه مي گردد:

فرض کنيم  بار-رنگ  با يکديگر ترکيب شده و در فضا در حرکت هستند. بنابراين دو ميدان الکتريکي، يکي با علامت مثبت و ديگري با علامت منفي در فضا در حال انتشار است. در اطراف هر يک از اين ميدانها، يک ميدان مغناطيسي ايجاد مي شود که با در نظر گرفتن علامت ميدانهاي الکتريکي، جهت ميدانهاي مغناطيسي ايجاد شده نيز متفاوت است ولي عناصر يکساني دارند. بنابراين مي توان گروه دوري زير را ارائه کرد:

با توجه به گروه هاي توليد شده در بالا و ماتريس سي. پي. اچ. و رابطه (9)، مي توانيم انرژي نقطه صفر را توضيح دهيم.

 8 -ذرات باردار از دیدگاه  نظریه سی. پی. اچ.

همان طور که در بالا توضیح داد شد، گراویتون تولید کننده بار- رنگ و مغناطیس رنگ است، و فوتون از بار – رنگ ها و مغناطیس رنگ ها ساخته شده است. در حالت کلی انرژی E یک فوتون از رابطه زیر به دست می آید:

که در آن n یک عدد طبیعی،  جرم سی. پی. اچ. و   در رابطه (7) تعریف می شود. در حالت کلی یک فوتون از دو قسمت تشکیل می شود:

1-  یک قسمت شامل تعدادی بار-رنگ منفی و مغناطیس -رنگ است. مغناطیس رنگ با ایجاد یک میدان مغناطیسی، بار –رنگ های منفی را در محدوده ای از فضا محصور می کند و مانع از خروج آنها می شود. این بار-رنگ های منفی یک میدان الکتریکی منفی تشکیل می دهند. اگر کمترین مقدار بارنگ های منفی و مغناطیس- رنگ را که میدان الکتریکی منفی و میدان مغناطیسی وابسته به آن را تشکیل می دهد با   نشان دهیم، خواهیم داشت:

2-      قسمت دوم فوتون شامل بار –رنگ های مثبت و مغناطیس رنگ است. در مورد بار-رنگ  های مثبت و مغناطیس –رنگ وابسته به آن نیز مانند حالت قبل، با انتخاب  خواهیم داشت:

علامت مثبت و منفی در مغناطیس -رنگ ها، یعنی مربوط به جهت جریان های مغناطیسی اطراف بار-رنگ ها است. در واقع تنها یک نوع مغناطیس – رنگ در ساختمان فوتون وجود دارد. بنابراین، در حالت کلی یک فوتون را می توان به صورت زیر نشان داد: 

از طرف دیگر، رابطه دیراک در مورد مجموع انرژی به صورت زیر داده می شود:

حال اگر مقدار انرژی را از رابطه (20) در رابطه (21) جایگزین کنیم، خواهیم داشت:

اگر از دو رابطه (21) و (22) جذر بگیریم، خواهیم داشت:

رابطه (24) الکترون و رابطه (25) پوزیترون را نمایش می دهد که در فرایند تولید زوج ایجاد می شوند.  برای درک سازوکار این فرایند به واپاشی زوج توجه کنید. فرض کنیم یک الکترون و یک پوزیترون در فاصله d، همدیگر را جذب می کنند و با یکدیگر ترکیب شده و دو فوتون ایجاد می شود. با توجه به روابط(24) و (25) می توان نوشت:

پس از ترکیب زوج الکترون و پوزیترون، هیچ اثر الکتریکی مشاهده نمی شود و فوتون های تولید شده از نظر الکتریکی خنثی هستند، بنابراین خواهیم داشت:

شکل2: واپاشی زوج، الکترون و پوزیترون به دو قسمت تقسیم و با هم ترکیب شده و دو فوتون تولید می شود

در این فرایند هر یک از ذرات(الکترون و پوزیترون) به دو قسمت تقسیم شده، هر قسمت از یک ذره با یک قسمت از ذره دیگر ترکیب می شود، در نتیجه دو فوتون تولید می شود(شکل2). معمولا در فیزیک مدرن عادت شده که این فرایند را تنها به عنوان درستی رابطه تعبیر کنند، در حالی که واقعیت این پدیده به این صورت است که الکترون و پوزیترون، تقسیم شده و دو باره با هم ترکیب می شوند. یعنی:

فوتونهای تولید شده، از نظر الکتریکی خنثی هستند و حامل دو میدان الکتریکی و مغناطیسی می باشند. خنثی شدن دو ذره با بار الکتریکی متضاد و تبدیل آنها به دو فوتون، تنها در صورتی امکان پذیر است که این ذرات هنگام تبدیل به انرژی، تقسیم شوند و قسمت های تقسیم شده با یکدیگر ترکیب شوند. تاکنون هیچ فرایندی مشاهده نشده که در آن یک ذره ی باردار(مثلا الکترون) به انرژی تبدیل شود، زیرا با قانون بقای بار مغایرت دارد. قانون بقای بار نه تنها در تولید و واپاشی زوج بر قرار است، بلکه در ساختمان فوتون که تولید کننده ی دو بار متضاد است نیز بر قرار می باشد.

یک نگاه کلی به مباحث مطرح شده در بالا نشان می دهد که انرژی الکترومغناطیسی(فوتون) در  میدان گرانشی تغییر می کند. انرژی به ذره و پادذره تبدیل می شود، بنابراین می توان نتیجه گرفت که میدان گرانشی، یا به عبارت دیگر گراویتونها(که حالت خاصی از سی. پی. اچ. هستند) تولید کننده ی همه ی ذرات/اجسام موجود در جهان است.  حال در موقعیتی هستیم که به بررسی و نحوه ی تولید بوزونها بپردازیم. با این بررسی خواهیم دید که منشا تولید بوزونها فرمیونها هستند و مواد تشکیل دهنده ی بوزونها نیز سی. پی. اچ. ها می باشند.

9  -انرژي نقطه صفر

فضا انباشته از گراويتون است و گراويتونها عنصر اساسي و عامل توليد کننده انرژي هستند. هيچ نقطه اي از فضا تهي از آثار گرانشي نيست. بنابراين در هر نقطه از فضا امکان توليد انرژي وجود دارد. گراويتونها بار-رنگها را ايجاد مي کنند، بار-رنگهاي متحرک نيز خود عامل ايجاد ميدانهاي مغناطيسي اطراف خود هستند که مواد اوليه آنها نيز گراويتون است و در همه ي نقاط فضا وجود دارد. اما ميزان توليد انرژي الکترومغناطيسي در فضا، تابع چگالي گراويتون  موجود در فضا است. لذا توليد انرژي در فضا برابر انتگرال روي فضا، نسبت به چگالي گراويتون است، يعني:

اگر روابط (4) و (9) را با هم ترکيب کنيم، آنگاه مي توانيم مکانيزم توليد انرژي نقطه صفر را توضيح دهيم. تعدادي گراويتون با جرم NR  به بار-رنگها تبديل مي شوند و دو ميدان الکتريکي با علامت مختلف تشکيل مي شود. اين ميدانها يکديگر را خنثي مي کنند. اما بار-رنگهاي مثبت يکديگر را دفع مي کنند و همين فرايند در مورد بار-رنگهاي منفي نيز وجود دارد. بنابراين هنگاميکه شدت ميدانهاي الکتريکي مثبت و منفي به قدري افزايش مي يابد که فاصله بين بار-رنگها چنان کاهش مي يابد که ديگر بار-رنگهاي مختلف العلامه نمي توانند با ترکيب خود مانع از فرار بار-رنگها شوند، ميدانهاي مغناطيسي اطراف آنها ايجاد مي شود و مانع فرار بار-رنگها مي گردد. ميدانهاي مغناطيسي ايجاد شده موجب نگاه داري بار-رنگهاي همنام در کنار يکديگر است.  اين مکانيزم که بار-رنگهاي همنام را در کنار يکديگر نگاه مي دارد، با استفاده از شعاع لارمور ( شعاع ژيرو يا شعاع سيکلوترون) که بوسيله رابطه زير داده مي شود، قابل توجيه است:

که در آن  شعاع ژيرو، m جرم ذرات بار دارد،  سرعت اجزاي عمود بر ميدان مغناطيسي، q بار ذرات بار دار و B شدت ميدان مغناطيسي است. در اينجا مي توان با استفاده از شدت ميدان الکتريکي موجود در ساختمان فوتون، معادل بار الکتريکي را چنان انتخاب کرد که بتواند چنين شدتي را ايجاد کند.

هرچند رابطه (29) براي ذرات بار دار در يک ميدان مغناطيسي يکنواخت تعريف شده است، اما با تغيير بار-رنگهاي موجود در ساختمان فوتون، با تغيير تعداد مغناطيس – رنگها، شدت ميدان مغناطيسي نيز تغيير مي کند و مانع واپاشي بار-رنگها مي شود.

در مکانيک کوانتومي، يک صفحه ي موج با اسپين مشخص نشان دهنده يک ميدان عمومي است که براي فوتون با يک حالت اسپين ساده يک تابع موج فضايي است. فوتوني را در نظر بگيريد که در جهت محور x ها در حال حرکت است. بنابراين در هر نقطه اي مانندx، يک اندازه حرکت با فوتون همراه است. بنابراين براي هريک از اجزاي تشکيل دهنده فوتون نيز با سرعت خطی فوتون در حرکت است.

10- تابش هاوکينگ

در ساده ترين توضيح، طبق تابش هاوکينگ انرژي توليد شده در خلاء در افق رويداد سياه چاله ها موجب توليد ذرات و پاد ذرات مي شود. يکي از اين ذرات به داخل سياه چاله سقوط مي کند و ديگري قبل از آن که توسط سياه چاله جذب شود، فرار مي کند. در نتيجه اين فرايند، مشاهده مي شود که سياه چاله در حال تابش ذرات است. چگونه مي توان تابش هاوکينگ را با استفاده از روابط (27) و (28) توضيح داد؟ براي حل اين مسئله بايد توجه داشت که:

 چگالي گراويتون در اطراف سياه چاله بسيار زياد است.

گراويتونها به سرعت تبديل به انرژي مي شوند.

 معادله ديراک فرايند توليد ذرات و پاد ذرات را توجيه مي کند.

با توجه به چگالي بالاي گراويتون در اطراف سياه چاله، در افق رويداد، فوتونهاي پر انرژي توليد مي شود که به توليد زوج مي انجامد.

در اطراف سياه چاله n به سرعت رشد (رابطه 20) مي کند و   با محموع انرژي ذره و پاد ذره قابل مقايسه خواهد شد. تنها مسئله اي که بايد توضيح داده شود، بقاي اندازه حرکت است. با توجه به کنش بين فوتون و ذرات موجود در افق رويداد که به علت چگالي بالاي گراويتون، چنين ذراتي داراي جرم قابل توجه خواهند بود، لذا در برخورد فوتونهاي پر انرژي با اين ذرات، شرايط براي بقاي اندازه حرکت وجود دارد و فرايند توليد زوج به سهولت انجام پذير است.

براي مطالعه بيشتر به سايت سي. پي. اچ. مراجعه فرماييد:

http://cph-theory.persiangig.com

http://cph-theory.persiangig.com/cphtheory.htm

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 

26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40