يساعد “الارتداد” الكمي في تفسير سبب تجانس الكون المبكر

ويعتقد أنه في اللحظات الأولى بعد خلقه، شهد الكون حالة شديدة الكثافة والساخنة. في بعض النماذج المستندة إلى علم الكون الكمي الحلقي (LQC)، يتم استبدال التفرد الكلاسيكي للانفجار الكبير بما يسمى الارتداد الكمي: فبدلاً من حالة الكثافة اللانهائية، ينتقل الكون من الانكماش إلى التوسع. لاحظ أن PQC هو قسم كوني من النظرية الأكثر عمومية حول الجاذبية الكمية الحلقية (LQG)، وهي إحدى طرق توحيد النظرية النسبية العامة (GTR) وميكانيكا الكم. هذه النماذج لديها مشكلة خطيرة. أثناء الضغط، يمكن أن يصبح الكون أقل تجانسًا: يبدأ الفضاء في التوسع والانكماش بمعدلات مختلفة في اتجاهات مختلفة، ويمكن لتباين الخواص الناتج أن يعطل التطور الإضافي للكون وبالتالي يتعارض مع الملاحظات. ولهذا السبب يبحث العلماء عن آلية تمنع مثل هذه الانحرافات بشكل طبيعي.

قام فريق بحث دولي بقيادة Wen-Cong Gan من جامعة Jiangxi Normal (الصين) بدراسة نسخة معدلة من علم الكونيات الكمي الحلقي (LQC)، وهو نموذج mLQC-I. وعلى عكس النسخة القياسية من النظرية، فإنها تأخذ في الاعتبار الخصائص الكمومية للزمكان بشكل مختلف، مما يغير سلوك الكون بالقرب من الارتداد الكمي. بالنسبة للحسابات، استخدمنا نموذج بيانكي I للكون متباين الخواص. في ذلك، يمكن أن يتوسع الفضاء بشكل غير متساو في اتجاهات مختلفة. وقد أتاح لنا هذا النهج تتبع كيفية قمع التأثيرات الكمومية لهذه الاختلافات. أظهرت الحسابات أنه مباشرة بعد الارتداد الكمي، يبدأ المؤشر الذي يميز تباين الفضاء في الانخفاض بشكل كبير. علاوة على ذلك، فإن هذا التأثير لا يعتمد عمليا على نوع المادة التي يمتلئ بها الكون – مادة عادية (باريونية) أو إشعاع أو أشكال أخرى من المادة والحقول الكمومية التي يتم النظر فيها في النماذج الكونية. في جوهرها، تعمل هندسة الكم نفسها كآلية “تمليس” طبيعية، مما يؤدي بسرعة إلى التوسع بنفس المعدل في جميع الاتجاهات. ولاختبار النتائج، استخدم العلماء عمليات محاكاة رقمية لعدة سيناريوهات مختلفة. وفي جميع الحالات، مر الكون أولاً بارتداد كمي، ثم سرعان ما دخل في التوسع. على عكس PQC القياسي، حيث يتم الحفاظ على تباين الخواص، في mLQC-I اختفت بسرعة بالفعل في النظام الكمي. وتبين أن معدل هذه العملية هو نفسه تقريبًا بغض النظر عن الظروف الأولية المختارة ونوع المادة. وهذا يدل على الطبيعة العالمية للتأثير. يمكن للآلية المقترحة، وفقًا لمؤلفي العمل العلمي، أن تعفي النماذج الكونية من الحاجة إلى إدخال عمليات إضافية لقمع تباين الخواص. ونشرت نتائج البحث في مجلة Physical Review Letters. إذا تم تأكيد النتائج، سيصبح حزب العمال الكردستاني المعدل أحد أكثر الأوصاف الواعدة للفضاء الشاب. يشرح هذا النموذج لماذا اكتسب الفضاء، بعد الظروف القاسية للحظات الأولى، التجانس والتباين الملاحظين اليوم. يظل العمل العلمي نظريًا ولم يتم تأكيده بشكل مباشر بعد. ومع ذلك، فقد أثار بالفعل مناقشة في المجتمع العلمي.