פיזיקאים מגרמניה בוחנים אפשרות תאורטית להימצאותם של מנהרות במרחב-זמן אבל רק חלקיקים יכולים לעבור בהם, והם מיד ייסגרו
חורי תולעת ממלאים תפקיד מפתח בסרטי מדע בדיוני רבים – לרוב כקיצור דרך בין שתי נקודות רחוקות בחלל. בפיזיקה, לעומת זאת, מנהרות אלה במרחב-זמן נותרו היפותטיות בלבד. צוות בינלאומי בראשותו של ד”ר חוזה לואיס בלזקז-סאלצ’דו מאוניברסיטת אולדנבורג הציג כעת מודל תיאורטי חדש בכתב העת המדעי Physical Review Letters שגורם לחורי תולעת מיקרוסקופיים להיראות פחות מופרכים מאשר בתיאוריות קודמות.
חורי תולעת, כמו חורים שחורים, מופיעים במשוואות תורת היחסות הכללית של אלברט איינשטיין, שפורסמה בשנת 1916. האקסיומה של התיאוריה של איינשטיין היא שיש ליקום ארבעה ממדים – שלושה ממדים מרחביים וזמן כממד הרביעי. יחד הם יוצרים את מה שמכונה “מרחב-זמן”. לפי התיאוריה ניתן למתוח ולעצור את חלל הזמן על ידי עצמים מסיביים כמו כוכבים, כמו שיריעת גומי מתעקלת כאשר כדור מתחת שוקע לתוכה. העקמומיות של המרחב-זמן קובעת את האופן שבו עצמים כמו חלליות וכוכבי לכת, אך גם האור, נעים בתוכו.
“בתיאוריה, זמן המרחב יכול להיות כפוף ומעוקל גם ללא עצמים מסיביים”, אומר בלזקז-סאלצ’דו, שעבר מאז לאוניברסיטת קומפלוטנס במדריד בספרד. בתרחיש זה, חור תולעת יהיה אזור מעוקל ביותר בזמן חלל הדומה לשני משפכים מקושרים זה לזה ומחבר שתי נקודות רחוקות בחלל, כמו מנהרה. “מנקודת מבט מתמטית קיצור דרך כזה יתאפשר, אך איש מעולם לא צפה בחור תולעת אמיתי”, מסביר הפיזיקאי.
חור תולעת לא יציב
יתר על כן, חור תולעת כזה יהיה לא יציב. אם למשל חללית תטוס לחור כזה היא תקרוס מיד לתוך חור שחור. החיבור שחור התולעת סיפק למקומות אחרים ביקום ינותק. מודלים קודמים מצביעים על כך שהדרך היחידה לשמור על חור התולעת פתוח היא באמצעות צורה אקזוטית של חומר שיש לו מסה שלילית, או במילים אחרות שוקל פחות מכלום, וקיים רק בתיאוריה.
עם זאת, בלאזקז-סלסדו ועמיתיו ד”ר כריסטיאן קנול מאוניברסיטת אולדנבורג ויוג’ן ראדו מאוניברסיטת דה אביירו בפורטוגל מדגימים במודל שלהם כי גם חורי תולעת יכולים להיות ניתנים לחשיפה ללא צורך בכך.
החוקרים בחרו בגישה “חצי קלאסית” פשוטה יחסית. הם שילבו מרכיבים של תורת היחסות עם מרכיבים של תורת הקוונטים ותורת האלקטרודינמיקה הקלאסית. במודל שלהם הם רואים חלקיקים אלמנטריים מסוימים כמו אלקטרונים והמטען החשמלי שלהם כחומר שעובר דרך חור התולעת. כתיאור מתמטי הם בחרו במשוואת דיראק, נוסחה המתארת את פונקציית צפיפות ההסתברות של חלקיק על פי תורת הקוונטים ותורת היחסות כשדה דיראק כביכול.
כפי שמדווחים הפיזיקאים במחקרם, הכללת שדה דיראק במודל שלהם היא שמאפשרת קיום של חור תולעת הניתן לחצייה בחומר, ובלבד שהיחס בין המטען החשמלי לבין מסת חור התולעת יעלה על גבול מסוים. בנוסף לחומר, אותות – למשל גלים אלקטרומגנטיים – יכולים לחצות את המנהרות הזעירות בזמן. חורי התולעת המיקרוסקופיים הללו כנראה לא יתאימו לנסיעה בין כוכבית. יתר על כן, יהיה צורך לעדן את המודל כדי לברר האם מבנים חריגים כאלה יכולים להתקיים בפועל. “אנו חושבים כי חורי תולעת יכולים להתקיים גם במודל שלם”, אומר בלזקז-סאלצ’דו.
עוד בנושא באתר הידען:
2 תגובות
שימוש אפשרי בחור תולעת כזה יכול להיות לתקשורת במהירות גבוהה ממהירות האור.
“חורי תולעת, כמו חורים שחורים, מופיעים במשוואות תורת היחסות הכללית של אלברט איינשטיין” – לא נכון.
“חורי תולעת, כמו חורים שחורים, מופיעים *כפתרונות אפשריים של* משוואות תורת היחסות הכללית של אלברט איינשטיין” – נכון.