ידענים: היקום | ננו טכנולוגיה | פיסיקה קוונטית

מאת 25 בדצמבר 2006 7 תגובות

הכדור הזעיר שבתמונה מספק הוכחה כי היקום יתפשט לעד

מדידת עוצמתו של אפקט קאזימיר

מדידת עוצמתו של אפקט קאזימיר

הכדור הזעיר שבתמונה מספק הוכחה כי היקום יתפשט לעד. הכדור בקוטר של מעט יותר מעשירית המילימטר, נע לכיוון המשטח, בתגובה לתנודות האנרגיה של הואקום. הכוח האחראי לתופעה ידוע כאפקט קאזימיר.

יש כיום הצטברות ראיות לכך כי מרבית צפיפות האנרגיה ביקום אינה מוכרת, וזכתה לכינוי "אנרגיה אפלה".למרות התובנה המועטה באשר למקורה ואופייה של האנרגיה האפלה, ההנחה הרווחת קושרת בינה לבין תנודות הוואקום, מסוגן של אלו הכרוכות באפקט קאזימיר.

האסטרונום אדווין הבל סיפק בראשית המאה שעברה ראיות תצפיתיות להתפשטות היקום. תגלית זו הובילה לתובנות באשר למפץ הגדול, ונמצאת בבסיסו של המודל הקוסמולוגי העכשווי.

התפשטות היקום

התפשטות היקום

בהנחה כי האנרגיה הדוחה האחראית למפץ הגדול חדלה מלפעול ברגעי הבריאה, התמקדו הניתוחים השונים באשר לעתיד היקום בניסיונות להעריך את כמות החומר ביקום, על מנת לאמוד את הכוח המושך אותו מפעיל החומר, ואת מידת ההאטה הנגזרת של ההתפשטות. בכמות מספקת של חומר יתכן אף מצב בו היקום יאיט, יעצר ויחזור להתכווץ.

תצפיות מהשנים האחרונות הובילו לתובנה הלא צפויה שהדיונים על קצב ההאטה שגויים – ומזה כ 5 מיליארד שנים, היקום מאיץ את התפשטותו.

מודלים אפשריים להתפשטות היקום

אנרגיה אפלה הינו כינוי למקורו (הלא מובן עדיין) של הכוח הדוחה האחראי להאצה. אחד המכניזמים האפשריים לאנרגיה האפילה מבוסס על אנרגיית הואקום (=תנודות הואקום). אם אמנם זהו המכניזם, אין הפתעה בכך שהכוח הדוחה "ניצח".

ביקום בעל כמות חומר קבועה, הכוח המושך קבוע גם הוא. התפשטות היקום (היינו גידול בכמות ה"ואקום"), לעומת זאת, פרושה יותר אנרגיית ואקום בכל רגע ורגע, בהשוואה לקודמו, וכנגזר מכך – גידול בכוח הדוחה. בנסיבות אלא, סבירה גם המסקנה כי היקום צפוי להתפשט לעד.

אפקט קאזימיר ככלי לשינוי קצב התנודות של לוח מיקרוסקופי (מעבדות בל)

אפקט קאזימיר ככלי לשינוי קצב התנודות של לוח מיקרוסקופי (מעבדות בל)

אפקט קאזימיר

הנדריק קאזימיר, חוקר במעבדות המחקר של פיליפס בהולנד, אשר חזה ב1948 את קיומו של כוח מושך בין 2 פלטות מוליכות. הגיע לנושא בעקבות ניסיונות לפענח את מהירות הזרימה האיטית של חומרים דוגמת מיונז.

החוקרים במעבדתו הבחינו כי חישוב הכוחות הבין-מולקולריים (כוחות ואן-דר-ואלס) לא תאם את התוצאות הנמדדות. מחקרו של קאזימיר הוביל לתובנה באשר לתרומתן של תנודות הואקום.

הסבר אינטואיטיבי לכוח אותו חזה קאזימיר בין שתי פלטות מוליכות הינו כדלקמן: המרכיב האלקטרומגנטי של תנודות הואקום במרחב הפתוח כרוך בתדרים בכל טווח הערכים. בין הפלטות, לעומת זאת, יתכנו רק ערכי תדר בדידים. הפער בין תנודות הואקום מחוץ ובתוך הפלטות – אחראי לכוח.

השגי השנים האחרונות בתחום הננו-טכנולוגיה יצרו תשתית עתירת פוטנציאל לכשעצמה, אך גם סיפקו במה לביטוייו של אפקט קאזימיר הזעיר.

לא יפלא איפה כי הבנת תנודות הואקום מצויה בחזית המחקר הן על מנת לשפר את הבנת היקום, והן על מנת למנוע מחלקי מכונה זעירים מלהדבק זה לזה

מקורות/לקריאה נוספת

תמונת היום באסטרונומיה NASA – 17.12.06

אפקט קאזימיר – הבנתו ומדידתו (מגזין החברה הארופית לפיזיקה)

אפקט קאזימיר וננו-טכנולוגיה במעבדות בל

אנרגיה אפילה והאצת היקום – סקירה מאת שון קרול – אוניברסיטת שיקגו

אנרגיה אפילה והאצת היקום – אתר לווין המחקר SANP למדידת סופרנובות הכרוכות בזיהוי ההאצה (על בסיס מאמר מ SCIENCE)

"הויכוח הגדול" של 1998 – אוסף הפניות בעריכת NASA למקורות לעניין המודל הקוסמולוגי העכשווי

התפשטות היקום – NASA לילדים

אתר ראשית מדע

מדע ישראלי בתשנ"ד

7 תגובות ל “הוכחה מיקרוסקופית להתפשטות היקום”

  1. שששששששיררררררר

    האם יש הוחכה לתאורית "המפץ הגדוך"
    זה ממש שטות הרי ברור שהקב"ה ברא תעולם!
    ויש הרבה הוחכות לזה שהתורה קיימת..
    אז תביאו הוחכה מה"מפץ הגדול"

  2. רמי XP

    הכל כל כך ברור שחבל להכביר גמילים !!!
    הקטע "… הגיע לנושא בעקבות ניסיונות לפענח את מהירות הזרימה האיטית של חומרים דוגמת מיונז…",
    מסביר את הכל – ניתן להמשיך לחקור על חומרים נוספים כמו: ביצה קשה, חומוס ועוד…

  3. אלי ברוך

    מדילמות , שבהקשר לתיאורית המפץ הגדול :

    תגליתו של האבל ( בשנים 1925 – 1929 ) , שהגלקסיות ביקום מתרחקות זו מזו, ושקיים יחס ישר בין מרחקה של גלקסיה מאיתנו לבין מהירות התרחקותה , יצרה את הדדוקציה : שלפני כ- 14 מיליארד שנה ( בערך ) , כל החומר ביקום היה מרוכז באזור קטן אחד .

    בשום מקום לא מציינים את מיקומו של האיזור הקטן ביחס לכדור הארץ / הגלקסיה שלנו ; כמו כן נראה כי עקב יכולתנו לקבוע את גילו של היקום (לפי הערכות משנת 2004 המבוססות על ניתוח קרינת הרקע הקוסמית, גיל היקום הוא 13.7 מיליארד שנה, עם טעות דגימה אפשרית של 200 מליון שנה לכאן או לכאן.) ; האם על פי קביעה זו , ויכולותינו הטכנולוגיות והמדעיות , הוחלט שרירותית , כי המפץ החל באיזור ממנו ניתן לצפות על היקום הנצפה ? ( קרי כדור הארץ ) , או אולי אפשר לתהות : אם צופים לעברנו ממרחק של 13.7מיליאר שנות אור רואים אותו דבר , בנוסף להתרחקותנו ; ואז הם יהיו במרכז התחלת המפץ הגדול , ובמידה וכן : הקושיה תתעורר במלוא חריפותה , כאשר נעביר את רדיוס הכדור , מרחק מ – 13.7 מיליאר שנות אור , לכדור הארץ ; אזי יהיו כל הנקודות שיוצרות את שטח מעטפת הכדור , כאפשריות להתחלת המפץ הגדול ( קיימת גם האפשרות שכדור הארץ , יהיה באחת מנקודות המעטפת , ואז ליקום יהיה מרחק כפול , קרי : 2X13.7= 27.4 שנות אור .

    כמובן שיש סוגיות רבות אחרות שבהקשר לתיאורית המפץ הגדול , כמו ההסתמכות האינטואיטיבית של קאזימיר , כאשר הוא ואחרים מסיקים מסקנותיו מארבעה אחוזים בלבד של כל החומר שביקום ( כידוע : על-פי התאוריה המקובלת, החומר האפל מרכיב יחד עם האנרגיה האפלה כ-96% מן המאסה של היקום ) , ומבססים תיאוריה כאשר על החלק העיקרי (96% ) של המאסה , אין יודעים דבר .

  4. מישהו יכול להסביר במילים פשוטות בבקשה?

    מישהו יכול להסביר במילים פשוטות את הכתוב במאמר?

    (עברתי בריפרוף לא היה לי כוח להתעמק בזה אבל זה נשמע מרתק!)

  5. ח ראשון

    ענק
    זה הגביע!
    תמיד חשדתי שזה שינויי לחץ בקנה מידה גדול 🙂

הוספת תגובה

  • (will not be published)