آندرومدا

انرژي نقطه صفر يا انرژي نوسان خلاء، اصطلاحاتي است كه براي نوسانات تصادفي امواج الكترومغناطيسي در خلاء بكار 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 كوانتومي داراي يك مقدار انرژي نقطه صفر هستند. اين اصطلاح عموماً براي حالت هاي كوانتومي نوسانات هماهنگي بكار مي رود كه در آن نوسان كننده اي وجود ندارد.

در كيهان شناختي نيز انرژي خلاء مبناي ثابت كيهان شناختي است. نمونه آزمايشي انرژي نقطه صفر مستقيما توسط اثر كاسيمير  در مقياس نانو مشاهده شد. يك روش براي توضيح اين پديده، استفاده از اصل عدم قطعيت مكانيك كوانتومي است كه 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- ربكا ، از ديدگاه ميدان هيگز، با در نظر گرفتن كنش بين گرانش و فوتون، انرژي نقطه صفر توضيح داده مي شود. اثر مسبوئر نشان مي دهد كه 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 ديراك 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 الكترومغناطيسي اطراف يك پرتو نوري، ميدانهاي استاتيكي نيستند و در مقايسه با ميدان گرانشي بسيار قوي ترند.

هنگاميكه يك فوتون در ميدان گرانشي سقوط مي كند، انرژي (جرم) آن افزايش مي يابد. با توجه به   نيروي گرانشي روي فوتون كار انجام مي دهد و در نتيجه جرم (انرژي) آن افزايش مي يابد. اما انرژي فوتون وابسته به انرژي ميدانهاي الكتريكي و مغناطيسي آن است. بنابراين هنگام افزايش انرژي فوتون در ميدان گرانشي، يك قسمت از كار انجام شده روي فوتون به انرژي الكتريكي و فسمت ديگر آن به انرژي مغناطيسي تبديل مي شود. چگونه مي توانيم با استفاده از بوزنهاي هيگز كه روش جرم دار شدن ذرات را نشان مي دهد، اين پديده را توجيه كنيم؟ 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 كند: 

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.

كه 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 پلانك است.

در مدتي كه فوتون در حال سقوط در ميدان گرانشي است، مقدار تغيير انرژي (جرم) آن برابر    است. اين مقدار انرژي به سه قسمت تقسيم مي شود، يك قسمت نظير ميدان الكتريكي مثبت رفتار مي كند، يك قسمت نظير ميدان الكتريكي منفي رفتار مي كند و يكديگر را خنثي مي كنند، زيرا فوتون از نظر الكتريكي خنثي است و قسمت سوم شبيه ميدان مغناطيسي رفتار مي كند.

در نظريه مكانيك كوانتومي همه ي ميدانها، كوانتومي هستند، يعني هر ميدان كوانتومي از ذراتي تشكيل مي شود كه نيروي آن ميدان را حامل مي كند. همچنين نيرو نسبت انرژي به فاصله است كه طبق رابطه زير داده مي شود:

اگر رابطه (2) را از نقطه نظر ميدان كوانتومي مورد بررسي قرار دهيم، گراويتونها كه 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 معكوسي دارد، يعني هنگام فرار فوتون از ميدان گرانشي، انرژي الكترومغنايسي به گراويتون تبديل مي شود. سئوال اين است كه چگونه مي توان اين فرايند را در مقياس زير كوانتومي مانند ساختمان فوتون توضيح داد؟

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

كه طي آن خلاء ممكن است يك يا چند ذره با انرژي ΔE در مدت كوتاه Δt توليد كند. بنابراين هر گونه تجزيه تحليلي بايد بتواند توليد ذرات در خلاء، حتي تابش هاوكينگ در يك ميدان قوي گرانشي، نظير ميدان گرانشي سياه چاله ها را توجيه كند. 

در فيزيك مدرن براي ذراتي كه با سرعت نور حركت مي كنند، جرم حالت سكون صفر را صفر در نظر مي گيرند. آنگاه مي توان رابطه بين اندازه حركت و انرژي يك ذره با جرم حالت سكون صفر را به صورت زير به دست آورد:

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

بنابراين با دو گونه ذرات مواجه هستيم:

·        برخي ذرات كه در همه دستگاه هاي لخت با سرعت نور c حركت مي كنند، اين ذرات را ذراتN.R.  يا ذراتي كه هرگز مشمول شرايط حالت سكون نمي شوند(Never at Rest Condition)، مي ناميم.

·        ذراتي نظير الكترون كه در هر دستگاه لختي همواره با سرعت v كمتر از سرعت نور  (vحركت مي كنند.

با توجه به تعريف بالا، فوتون و گراويتون ذرات NR هستند ولي الكترون ذره ناميده مي شود. فرض كنيم يك فوتون با جرم NR  برابر   و انرژي  در ارتفاع h نسبت به يك دستگاه لختت (كه 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 كه در نتيجه آن  را خواهيم داشت.

مسئله اين است كه چه تعداد گراويتون وارد فوتون مي شود كه 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 كه موجب تغيير بسامد فوتون(  در حالت مينيمم) مي شوند و خواصي كه گراويتونها بايد داشته باشند تا با ويژگي فوتون نيز سازگار باشد، به صورت زير عمل مي كنيم:

فرض كنيم يك فوتون با بسامد  از تعداد n₁   ذره تشكيل شده باشد و فوتون با بسامد  شامل  n₂  عضو باشد. توجه شود كه اين ذرات كه ساختمان فوتون را شكل مي دهند، نمي توانند يكسان باشند، زيرا بايد خواص الكتريكي و مغناطيسي فوتون را بتوان توجيه كرد، لذا اين ذرات متفاوتند كه ميدانهاي متفاوت الكتريكي و مغناطيسي (اما وابسته به يكديگر) را ايجاد مي كنند. با توجه به اين مطالب، ماتريس 4X1   زير را در نظر بگيريد:

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

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

هنگاميكه تعدادي  وارد ساختمان فوتون مي شود، شدت ميدان الكتريكي مثبت فوتون افزايش مي يابد. با توجه به معادلات الكترومغناطيس ماكسول، 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، يكسان هستند، اما از نظر جهت گردش (كه با ميدان الكتريكي مربوطه متناسب است) متفاوت مي باشند. بنابراين با توجه به نسبت شدت ميدانهاي الكتريكي و مغناطيسي مي توان نوشت:

بنابراين ماتريس (7) به شكل زير در مي آيد كه ماتريس CPH ناميده مي شود:

با توجه به توضيحات بالا مي توانيم كوچكترين مقدار انرژي فوتون را تعريف كنيم. يك فوتون با مقدار انرژي بسيار كم (كمترين مقدار انرژي ممكن) شامل تعداي بار-رنگ مثبت ، به همان تعداد بار-رنگ منفي ، يك مغناطيس-رنگ راست گرد  و يك مغناطيس-رنگ چپ گرد  است كه 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 كه برخي مفاهيم قابل اثبات را در مورد فوتون و گراويتون بيان كنيم.

4- گراويتون

بسياري از فيزيكدانان قبول ندارند كه گراويتون وجود داشته باشد و وجود آن را يكنوع خيالبافي براي توضيح گرانش مي دانند. بطور صوري گراويتون را يك ذره كوانتومي براي كنش گرانشي، در ميدان گرانشي مي دانند كه داراي اسپين 2 است كه مانند ساير بوزونها حامل نيروي مربوط به خود است.

معادلات ماكسول مي پذيرد كه اسپين كنش الكترومغناطيسي، ذره اي با اسپين يك باشد و معادلات ميدان اينشتين را نيز مي توان با يك ذره با اسپين 2 توجيه كرد، اما اين توجيه نيز بطور ناراحت كننده 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 يك يك واحد هستي در طبيعت است كه سازنده (سنگ بناي) ساير ذرات موجود در جهان مي باشد. بنابراين سي. پي. اچ. به بنيادي ترين ذره ي موجود در طبيعت اشاره مي كند. لازم به تذكر است كه اين تعبير به معناي اينكه سي. پي. اچ. يك ذره است، نمي باشد. بلكه استفاده از كلمه ذره براي سي. پي. اچ. به اين دليل است كه واژه ي ديگري براي آن يافت نشد.

سي. پي. اچ. يك ذره با NR جرم  است كه همواره با مقدار سرعت ثابت  نسبت به همه دستگاه هاي لخت حركت مي كند كه 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 كنش بين دو سي. پي. اچ. (يا بيشتر) و يا ساير ذرات، انرژي سي. پي. اچ. تغيير نمي كند، بنابراين مقدار   كاهش نمي يابد و با كاهش مقدار سرعت انتقالي، اسپين كسب مي كند. به بيان ديگر در هر دستگاه لخت و مختصات كارتزين 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 كند و مانند فرميون رفتار مي كند. بنابراين در چنين حالتي فقط بار-رنگها وجود دارند.

اگر:

آثار مغناطيسي ظاهر مي شود.

براي ساير ذرات، نظير الكترون همواره:

است كه در چنين حالتي ساير بوزونها پديدار مي شوند. براي مثال به توليد و واپاشي زوج الكترون-پوزيترون توجه كنيد كه قبل از توليد زوج، تنها انرژي (فوتون) وجود دارد. اما پس از توليد زوج، يك الكترون (فرميون) و يك پوزيترون (پاد فرميون) و فوتون مجازي كه بوزون است و نيروي الكتريكي بين آنها را حمل مي كند، وجود دارد. بنابراين مي توان نوشت:

با توجه به اينكه هنگاميكه سي. پي. اچ. داراي اسپين است، گراويتون ناميده مي شود، لذا فضا انباشته از سي. پي. اچ. است. هنگاميكه چگالي سي. پي. اچ. در فضا افزايش مي يابد، فاصله آنها كاهش مي يابد، آنگاه سي. پي. اچ. ها يكديگر را احساس و با هم كنش مي كنند.

 فرض كنيم دو سي. پي. اچ. در جهت محور x ها حركت مي كنند و يكديگر را جذب مي كنند، لذا مسير آنها تغيير مي كند، بدون آنكه از مقدار سرعت  كاسته شود. با در نظر گرفتن رابطه (12) مي توانيم عملگر  را ارائه دهيم كه 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 كه سي. پي. اچ. را در فضاي اسپيني با زاويه  به دوران در مي آورد. يعني سي. پي. اچ. حول محوري موازي با محور x كه از مركز 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. يكديگر را به دوران در مي آورند و نمي توانند داراي يك جهت دوران (اسپين) باشند. اين دو سي. پي. اچ. در دو جهت مخالف حركت اسپيني خواهند داشت، اگر بار-رنگ مثبت داراي اسپين بالا باشد، بار-رنگ منفي داراي اسپين پايين خواهد بود. در حالت كلي اسپين سي. پي. اچ. ها بايد در اصل طرد پائولي صدق كند. نتيجه مهم اين بحث اين است كه اسپين گراويتون 2/1 (يك دوم) است.

6- اصل سي. پي. اچ

سي. پي. اچ. يك مقدار بسيار كوچك انرژي با جرم NR   است كه با مقدار سرعت ثابت  نسبت به همه دستگاه هاي لخت حركت مي كند. بنابراين در هر كنشي بين سي. پي. اچ. و ساير ذرات موجود در محيط، لختي دوراني I سي. پي. اچ. ظاهر مي شود كه موجب اسپين دار شدن آن مي گردد و مقدار سرعت سي. پي. اچ. ثابت باقي مي ماند. به طوريكه خواهيم داشت: 

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

كه 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 تركيب با يكديگر توليد انرژي مي كنند 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

همچنانكه در بخش سه توضيح داده شد، گراويتونها در كنش با يكديگر به بار-رنگها و مغناطيس-رنگ تبديل مي شوند. همچنين هنگاميكه 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 كنيم:

 ميدان الكتريكي يك گروه دوري  است كه توسط گراويتون توليد مي شود  و به صورت زير ارائه مي گردد:

فرض كنيم  بار-رنگ  با يكديگر تركيب شده و در فضا در حركت هستند. بنابراين دو ميدان الكتريكي، يكي با علامت مثبت و ديگري با علامت منفي در فضا در حال انتشار است. در اطراف هر يك از اين ميدانها، يك ميدان مغناطيسي ايجاد مي شود كه با در نظر گرفتن علامت ميدانهاي الكتريكي، جهت ميدانهاي مغناطيسي ايجاد شده نيز متفاوت است ولي عناصر يكساني دارند. بنابراين مي توان گروه دوري زير را ارائه كرد:

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.

 7 ذرات باردار از ديدگاه  نظريه سي. پي. اچ.

همان طور كه در بالا توضيح داد شد، گراويتون توليد كننده بار- رنگ و مغناطيس رنگ است، و فوتون از بار – رنگ ها و مغناطيس رنگ ها ساخته شده است. در حالت كلي انرژي E يك فوتون از رابطه زير به دست مي آيد:

كه در آن n يك عدد طبيعي،  جرم سي. پي. اچ. و  در رابطه (7) تعريف مي شود. در حالت كلي يك فوتون از دو قسمت تشكيل مي شود:

1-  يك قسمت شامل تعدادي بار-رنگ منفي و مغناطيس -رنگ است. مغناطيس رنگ با ايجاد يك ميدان مغناطيسي، بار –رنگ هاي منفي را در محدوده اي از فضا محصور مي كند و مانع از خروج آنها مي شود. اين بار-رنگ هاي منفي يك ميدان الكتريكي منفي تشكيل مي دهند. اگر كمترين مقدار بارنگ هاي منفي و مغناطيس- رنگ را كه ميدان الكتريكي منفي و ميدان مغناطيسي وابسته به آن را تشكيل مي دهد با   نشان دهيم، خواهيم داشت:

2-      قسمت دوم فوتون شامل بار –رنگ هاي مثبت و مغناطيس رنگ است. در مورد بار-رنگ  هاي مثبت و مغناطيس –رنگ وابسته به آن نيز مانند حالت قبل، با انتخاب  خواهيم داشت:

علامت مثبت و منفي در مغناطيس -رنگ ها، يعني مربوط به جهت جريان هاي مغناطيسي اطراف بار-رنگ ها است. در واقع تنها يك نوع مغناطيس – رنگ در ساختمان فوتون وجود دارد. بنابراين، در حالت كلي يك فوتون را مي توان به صورت زير نشان داد: 

از طرف ديگر، رابطه ديراك در مورد مجموع انرژي به صورت زير داده مي شود:

حال اگر مقدار انرژي را از رابطه (20) در رابطه (21) جايگزين كنيم، خواهيم داشت:

اگر از دو رابطه (21) و (22) جذر بگيريم، خواهيم داشت:

رابطه (24) الكترون و رابطه (25) پوزيترون را نمايش مي دهد كه در فرايند توليد زوج ايجاد مي شوند.  براي درك سازوكار اين فرايند به واپاشي زوج توجه كنيد. فرض كنيم يك الكترون و يك پوزيترون در فاصله d، همديگر را جذب مي كنند و با يكديگر تركيب شده و دو فوتون ايجاد مي شود. با توجه به روابط(24) و (25) مي توان نوشت:

پس از تركيب زوج الكترون و پوزيترون، هيچ اثر الكتريكي مشاهده نمي شود و فوتون هاي توليد شده از نظر الكتريكي خنثي هستند، بنابراين خواهيم داشت:

شكل2: واپاشي زوج، الكترون و پوزيترون به دو قسمت تقسيم و با هم تركيب شده و دو فوتون توليد مي شود

در اين فرايند هر يك از ذرات(الكترون و پوزيترون) به دو قسمت تقسيم شده، هر قسمت از يك ذره با يك قسمت از ذره ديگر تركيب مي شود، در نتيجه دو فوتون توليد مي شود(شكل2). معمولا در فيزيك مدرن عادت شده كه اين فرايند را تنها به عنوان درستي رابطه تعبير كنند، در حالي كه واقعيت اين پديده به اين صورت است كه الكترون و پوزيترون، تقسيم شده و دو باره با هم تركيب مي شوند. يعني:

فوتونهاي توليد شده، از نظر الكتريكي خنثي هستند و حامل دو ميدان الكتريكي و مغناطيسي مي باشند. خنثي شدن دو ذره با بار الكتريكي متضاد و تبديل آنها به دو فوتون، تنها در صورتي امكان پذير است كه اين ذرات هنگام تبديل به انرژي، تقسيم شوند و قسمت هاي تقسيم شده با يكديگر تركيب شوند. تاكنون هيچ فرايندي مشاهده نشده كه در آن يك ذره ي باردار(مثلا الكترون) به انرژي تبديل شود، زيرا با قانون بقاي بار مغايرت دارد. قانون بقاي بار نه تنها در توليد و واپاشي زوج بر قرار است، بلكه در ساختمان فوتون كه توليد كننده ي دو بار متضاد است نيز بر قرار مي باشد.

يك نگاه كلي به مباحث مطرح شده در بالا نشان مي دهد كه انرژي الكترومغناطيسي(فوتون) در  ميدان گرانشي تغيير مي كند. انرژي به ذره و پادذره تبديل مي شود، بنابراين مي توان نتيجه گرفت كه ميدان گرانشي، يا به عبارت ديگر گراويتونها(كه حالت خاصي از سي. پي. اچ. هستند) توليد كننده ي همه ي ذرات/اجسام موجود در جهان است.  حال در موقعيتي هستيم كه به بررسي و نحوه ي توليد بوزونها بپردازيم. با اين بررسي خواهيم ديد كه منشا توليد بوزونها فرميونها هستند و مواد تشكيل دهنده ي بوزونها نيز سي. پي. اچ. ها مي باشند.

8  -انرژي نقطه صفر

فضا انباشته از گراويتون است و گراويتونها عنصر اساسي و عامل توليد كننده انرژي هستند. هيچ نقطه اي از فضا تهي از آثار گرانشي نيست. بنابراين در هر نقطه از فضا امكان توليد انرژي وجود دارد. گراويتونها بار-رنگها را ايجاد مي كنند، بار-رنگهاي متحرك نيز خود عامل ايجاد ميدانهاي مغناطيسي اطراف خود هستند كه مواد اوليه آنها نيز گراويتون است و در همه ي نقاط فضا وجود دارد. اما ميزان توليد انرژي الكترومغناطيسي 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 تركيب كنيم، آنگاه مي توانيم مكانيزم توليد انرژي نقطه صفر را توضيح دهيم. تعدادي گراويتون با جرم NR  به بار-رنگها تبديل مي شوند و دو ميدان الكتريكي با علامت مختلف تشكيل مي شود. اين ميدانها يكديگر را خنثي مي كنند. اما بار-رنگهاي مثبت يكديگر را دفع مي كنند و همين فرايند در مورد بار-رنگهاي منفي نيز وجود دارد. بنابراين هنگاميكه شدت ميدانهاي الكتريكي مثبت و منفي به قدري افزايش مي يابد كه فاصله بين بار-رنگها چنان كاهش مي يابد كه ديگر بار-رنگهاي مختلف العلامه نمي توانند با تركيب 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 كنار يكديگر است.  اين مكانيزم كه بار-رنگهاي همنام را در كنار يكديگر نگاه مي دارد، با استفاده از شعاع لارمور ( شعاع ژيرو يا شعاع سيكلوترون) كه بوسيله رابطه زير داده مي شود، قابل توجيه است:

كه 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 الكتريكي موجود در ساختمان فوتون، معادل بار الكتريكي را چنان انتخاب كرد كه بتواند چنين شدتي را ايجاد كند.

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

در مكانيك كوانتومي، يك صفحه ي موج با اسپين مشخص نشان دهنده يك ميدان عمومي است كه براي فوتون با يك حالت اسپين ساده يك تابع موج فضايي است. فوتوني را در نظر بگيريد كه در جهت محور x ها در حال حركت است. بنابراين در هر نقطه اي مانند x، يك اندازه حركت با فوتون همراه است. بنابراين براي هريك از اجزاي تشكيل دهنده فوتون نيز با سرعت خطي فوتون در حركت است.

9- تابش هاوكينگ

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

·        چگالي گراويتون در اطراف سياه چاله بسيار زياد است.

·        گراويتونها به سرعت تبديل به انرژي مي شوند.

·        معادله ديراك فرايند توليد ذرات و پاد ذرات را توجيه مي كند.

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

در اطراف سياه چاله n به سرعت رشد (رابطه 20) مي كند و   با محموع انرژي ذره و پاد ذره قابل مقايسه خواهد شد. تنها مسئله اي كه بايد توضيح داده شود، بقاي اندازه حركت است. با توجه به كنش بين فوتون و ذرات موجود در افق رويداد كه 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 حركت وجود دارد و فرايند توليد زوج به سهولت انجام پذير است.

منبع:شبکه فیزیک هوپا