کوگِل بلیتس (آلمانی: kugelblitz) چیست؟
کوگِل بلیتس (آلمانی: kugelblitz) چیست؟
در یک جمله، سیاهچالهای ساخته شده از نور است!
برای دقیقتر روشن شدن موضوع باید درباره دما و چیزهای داغ صحبت کرد. میدانیم که برای دما یک نقطه صفر مطلق وجود دارد یک سیستم ترمودینامیکی در صفر مطلق به اندازهای سرد است که سردتر از آن امکان ندارد. اما آیا یک داغ مطلق هم وجود دارد؟ دمایی که اگر یک سیستم ترمودینامیکی در آن باشد، دیگر داغتر نتواند بشود؟
بیایید با بدن انسان شروع کنیم. دمای بدن انسان 310 درجه کلوین است که البته این عدد میانگین دمای بدن شماست. دمای بدن انسان به اندازه حدوداً 0.5 کلوین در یک چرخه نسبتاً منظم نوسان میکند؛ ساعت 4:30 صبح به پایینترین مقدار و ساعت 7 شب به بالاترین مقدار خود میرسد که در مواقعی که تب دارید چیز خوبی نیست. تب بالای 315 درجه کلوین میتواند خطرناک باشد.
بالاترین دمای هوای ثبت شده کره زمین 327 درجه کلوین بود که چهار بار در دره مرگ واقع در ایالات متحده به این میزان رسید. در حالی که دمای مناسب آب برای درست کردن یک فنجان قهوه، 355 کلوین است و در دمای 372 کلوین یک کیک پخته میشود که قابل مقایسه با دمای لاوا (مواد مذاب آتشفشانی) نیست؛ دمای لاوا 1363 کلوین است!
اما بیایید از زمین خارج شویم و به سراغ چیزهای باز هم داغتر برویم. دمای سطح خورشید 5773 کلوین است که در مقایسه با دمای مرکز خورشید، جایی که بیشترین همجوشی هستهای رخ میدهد، خندهدار به نظر میرسد!
15700000 کلوین (پانزده میلیون و هفتصد هزار کلوین!) دمای هسته خورشید است.
ماده در دماهایی مانند آنچه در مرکز خورشید یافت میشود، مقادیر عظیمی انرژی از خود به صورت پرتو گسیل میکند . برای آنکه بهتر درک کنیم این دما تا چه اندازه وحشتناک است، تصور کنید فقط “نوک” آنتن فلزی یک رادیو دستی قدیمی را به دمای هسته خورشید رساندیم. نوک این آنتن که کوچکتر از یک بند انگشت است، در این دما میتواند هر انسانی تا شعاع 1600 کیلومتری را بکشد!
هر مادهای بالای صفر مطلق از خود پرتو تابش میکند. هر چه دمای ماده بالاتر باشد، فرکانس این پرتو بیشتر و طول موج آن کمتر میشود. پرتوهای تابش شده از یک ماده، اطلاعات خوبی در مورد دمای آن ماده به دست میدهند.
ماده در دمای خورشید به اندازهای داغ است که یک حالت جدید به خود میگیرد. نه جامد نه مایع و نه گاز، بلکه پلاسما حالت ماده در آن دماست. حالتی که در آن الکترونها دیگر به هسته مقید نیستند و آزادانه در بین هستهها حرکت میکنند.
اما دمای خورشید به بالاترین دمای جهان حتی نزدیک هم نیست؛ در یک انفجار هستهای دما میتواند به 350 میلیون کلوین برسد!
اگر فکر میکنید این دمای خیلی زیادی هست، هنوز به ستارههای بزرگتر از خورشید فکر نکردید! دمای هستهی ستارهای 8 برابر خورشید، در آخرین لحظات زندگیاش که دچار رُمبش میشود، به 3 میلیارد کلوین یا 3 گیگا کلوین میرسد!
اما بیایید به داغتر از اینها فکر کنیم. در دمای 1 ترا کلوین (10¹² کلوین) اوضاع عجیب میشود. در پلاسمایی که در موردش صحبت کردیم، الکترونها تنها چیزهایی بودند که آزادانه حرکت میکردند، اما در دمای یک ترا کلوین نه تنها الکترونها آزاد هستند، بلکه خود نوکلئونها نیز به ذرات تشکیل دهندهشان شکسته میشوند و سوپی از کوارک و گلئون به وجود میآورند.
اما یک ترا کلوین چقدر داغ است؟
به طرز وحشتناکی داغ!
ستارهای به نام WR104 در فاصله 8000 سال نوری از زمین وجود دارد که جرمش به اندازه 25 خورشید است. زمانی که مرگ این ستاره فرا برسد و برُمبد، دمای آن حدود یک ترا کلوین خواهد شد و انرژیای که به صورت پرتو گاما تابش میکند، بیشتر از تمام انرژیای خواهد بود که خورشید در تمام طول عمر 10 میلیارد سالهاش منتشر خواهد کرد که چنین پرتوهایی حتی از فاصله 8000 سال نوری هم میتوانند خبر بدی برای ما به حساب بیایند.
اما اینجا روی زمین دانشمندان موفق به دستیابی به دماهای حتی بالاتر در سوئیس شدهاند. در LHC هنگامی که ذرات به یکدیگر برخورد میکنند به دمای 13 اگزا کلوین (10¹⁸×13 کلوین) میرسند. اما خطری ندارد زیرا فقط تعداد خیلی کمی از ذرات دارای این دما میشوند و این دما فقط برای مدت زمان بسیار کوتاهی پایدار خواهد بود.
این دمای بسیار بالایی است ولی ما به دنبال دمایی هستیم که بالاتر از آن امکان پذیر نباشد.
بالاتر گفتیم که بر اساس دمای ماده میتوانیم طول موج پرتوی آن را حساب کنیم. وقتی ماده به دمای 10³²×1.41 کلوین (دمای پلانک) برسد، پرتویی که از خود تابش میکند، طول موجی به اندازه ³⁵⁻10×1.616 متر خواهد داشت که بسیار کوتاه است. در واقع آنقدر کوتاه است که یک نام منحصر به فرد دارد: طول پلانک؛ که بر اساس مکانیک کوانتوم، کوتاهترین طول ممکن در جهان ماست.
اما اگر انرژی بیشتری به سیستم بدهیم چه میشود؟ آیا طول موج پرتو کوتاهتر میشود؟ از طرفی باید کوتاهتر بشود و از طرفی نمیتواند کوتاهتر از این باشد!
اینجا جاییست که به مشکل برمیخوریم. بالاتر از دمای پلانک، نظریههای ما کار نمیکنند. ماده “داغتر از دما” خواهد بود؛ به قدری داغ خواهد بود که دیگر نمیتوان برای آن دما تعریف کرد.
از نظر تئوری هیچ حدی برای مقدار انرژیای که میتوانیم مدام به سیستم وارد کنیم وجود ندارد، ما فقط نمیدانیم که چه اتفاقی میافتد اگر ماده از این دما عبور کند.
میتوان استدلال کرد اگر چیزی دمایی بالاتر از دمای پلانک داشته باشد، مقدار انرژی در آنجا به اندازهای میشود که بلافاصله افق رویداد تشکیل میگردد و یک سیاهچاله تولید میشود. به سیاهچالهای که از پرتو و انرژی تشکیل شود کوگل بلیتس میگویند.
این وبلاگ طراحی شده توسط اینجانب آرمین محمدی حاوی مطالب مفید علمی می باشد که می تواند پاسخگو بسیاری از سوال های شما باشد . نظرات و انتقادات شما باعث دلگرمی و بهبود عملکرد ما می شود .