جایزه نوبل فیزیک ۲۰۱۹

جایزه نوبل فیزیک ۲۰۱۹ به «همکاری‌هایی در راستای درک ما از تحول جهان و جایگاه زمین در کیهان» تعلق گرفت. نیمی از این جایزه به جیمز پیبلس برای اکتشاف نظری‌اش در کیهان‌شناسی و نیمی دیگر به طور مشترک به میشل مه‌یر و دیدیه کولوز برای نخستین کشف سیاره‌ای فراخورشیدی که به دور ستاره‌ای خورشیدگونه می‌چرخد تعلق گرفت.

برندگان جایزه نوبل فیزیک ۲۰۱۹

برای آگاهی بیشتر از جزئیات این تحقیقات، می‌توانید به فایل‌های زیر که آکادمی نوبل منتشر کرده است، مراجعه کنید.

توضیحات برای عموم

توضیحات تخصصی

جیمز پیبلس و جایزه نوبل فیزیک ۲۰۱۹

جیمز پیبلس برنده جایزه نوبل فیزیک ۲۰۱۹

جیمز پیبلس به پاس آن که درک ما از ساختار و تاریخچه‌ی کیهان را دگرگون کرد این جایزه را دریافت کرده است. در این مطلب قصد داریم به سوابق جیمز پیبلس و نقش او در درک ما از جهان پیرامونمان بپردازیم. او که نیمی از جایزه نوبل فیزیک ۲۰۱۹ را به خود اختصاص داد، اکنون استاد بازنشسته دانشگاه پرینستون آمریکا است. او صاحب کرسی علوم آلبرت انیشتین در این دانشگاه بوده است و به دلیل پژوهش‌ها و دستاوردهایش در زمینه‌ی توصیف مبداء و ساختار کیهان شناخته می‎شود.

از مقالات و کتاب‌هایی که از او به چاپ رسیده است، سه کتاب به عنوان کتبی استاندارد در زمینه کیهان‌شناسی استفاده شده است که عبارت‌اند از:

جیمز پیبلس در طول سال‌های فعالیت علمی خود جوایز ارزشمند دیگری نیز کسب کرده است، که از آن جمله می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

مدال ادینگتون (۱۹۸۱)
مدال بروس (۱۹۹۵)
مدال اسکار کلین (۱۹۹۷)
مدال طلای انجمن سلطنتی ستاره‌شناسی (۱۹۹۸)
جایزه گروبر در کیهان‌شناسی (۲۰۰۰- مشترک با آلان سنداگ)
جایزه شاو (۲۰۰۴)
مدال دیراک (۲۰۱۳)
نیمی از جایزه نوبل (۲۰۱۹)

هم‌چنین سیارکی به نام او نام‌گذاری شده است (Asteroid 18242 Peebles).

دیدگاه‌های جیمز پیبلس در کیهان‌شناسی سرتاسر حوزه‌ی پژوهش از فرضیات تا دنیای علم را غنا بخشیده و زمینه‌ای را برای تحول کیهان‌شناسی در پنجاه سال گذشته بنیان گذاشته است. چارچوب نظری او که از اواسط دهه‌ی ۱۹۶۰ میلادی توسعه‌ی آن را آغاز کرد، بنیان ایده‌های معاصر ما درباره‌ی جهان را شکل داده است.

مدل مهبانگ، کیهان را از لحظه‌های آغازینش، حدود چهارده میلیارد سال پیش، یعنی زمانی که بسیار چگال و داغ بود، توصیف می‌کند.پس از آن کیهان شروع کرد به گسترش یافتن، و بزرگ‌تر و سردتر شدن. حدود چهارصد هزار سال بعد از مهبانگ، شفاف شد و پرتوهای نور توانستند در فضای اطراف بتابند و به حرکت درآیند. حتی تا امروز، این تابش کهن در تمام فضای اطراف ما وجود دارد، و گویی بر این فضا رمزنگاری شده است، طوری که بسیاری از اسرار کیهان را پنهان کرده است. جیمز پیبلس با استفاده از این ابزار نظری و محاسبات توانست این اثرات را از کیهان اولیه تفسیر کند و فرآیندهای فیزیک جدیدی را کشف کند.

این نتایج کیهانی را در برابر ما به نمایش می‌گذارد که تنها پنج درصد از محتوای سازنده‌ی آن شناخته شده است، یعنی ماده‌ای که ستاره‌ها، سیاره‌ها و ما از آن ساخته شده‌ایم. نود و پنج درصد باقی‌مانده از ماده و انرژی تاریک ساخته شده است. این موضوع چالش و معمایی است برای فیزیک جدید.

و اما از کیهان‌شناسی فیزیکی چه می‌دانیم؟

کیهان‌شناسی فیزیکی شاخه‌ای از کیهان‌شناسی است که به مطالعه‌ی ساختار بزرگ‌ترین مقیاس‌ها و دینامیک کیهان می‌پردازد و پرسش‌هایی بنیادین در مورد مبداء، ساختار و تحول کیهان مطرح می‌کند. این شاخه از علم با ارائه‌ی نظریه‌ی نسبت عام انیشتین در سال ۱۹۱۵ آغاز شد و تقریباً هم‌زمان با آن کشف‌های رصدی بزرگی تا ۱۹۲۰ به وقوع پیوست. از آن جمله می‌توان به کشف هابل اشاره کرد که نشان می‌داد جهان شامل تعداد بسیار زیادی از کهکشان‌هایی است که ورای کهکشان راه‌شیری ما وجود دارند و بعد از آن کشف وستو اسلایفر و همراهانش که نشان دادند جهان در حال انبساط است.

این کشفیات باعث شد که دانشمندان به آغاز عالم بیندیشند و زمینه‌ساز پیدایش نظریه مهبانگ توسط ژورژ لومتئو شد. از سوی دیگر الکساندر فریدمان در سال ۱۹۲۲ انبساط کیهان را با معادلات میدان گرانشی با در نظر گرفتن ثابت کیهان‌شناسی فرمول‌بندی کرد:

$\frac{{{{\dot a}^2}}}{{{a^2}}} + \frac{{k{c^2}}}{{{a^2}}} = \frac{{8\pi G\rho }}{3} + \frac{{\Lambda {c^2}}}{3}$

$\frac{{{{\ddot a}^2}}}{a} = - \frac{{4\pi G}}{3}(\rho + \frac{{3p}}{{{c^2}}}) + \frac{{\Lambda {c^2}}}{3}$

که در رابطه‌ی فوق a فاکتور مقیاس، H پارامتر هابل، G ثابت گرانش نیوتن، Λ ثابت کیهان‌شناسی و c سرعت نور است.

کشف هابل و سایرین و معادلات فریدمان منجر شکل‌گیری مدل استاندارد کیهان‌شناسی شد، که جیمز پیبلس، از برگزیدگان نوبل فیزیک ۲۰۱۹، سهم به سزایی در غنا بخشیدن به آن داشت.

اگر علاقه‌مندید بیشتر در مورد کیهان‌شناسی و مدل استاندارد می‌توانید از لینک زیر خلاصه‌ی کتاب «مقدمه‌ای بر کیهان‌شناسی مدرن» نوشته‌ی اندرو لیدل را تهیه کنید.

مقدمه‌ای بر کیهان‌شناسی مدرن