“תגליתם של זוכי נובל היא התגלית החשובה ביותר בקוסמולוגיה בעשרות השנים האחרונות”

כך אומר בראיון לאתר הידען, פרופ’ אבישי דקל . דקל מספר כי למדען רביעי, בוב קירשנר הגיע גם חלק מהפרס, ולא ברור מה היה השיקול של ועדת הפרס, שיכלה לכלול אותו כאחד משלושת הזוכים

לרגל זכייתם בפרס נובל לפיסיקה של שלושת החוקרים: סול פרלמוטר, בריאן שמידט ואדם ריס, אומר פרופ’ אבישי דקל, אסטרו-פיסיקאי במכון רקח לפיסיקה של האוניברסיטה העברית ומשמש כראש קבוצת הקוסמולוגיה באוניברסיטה: “הפרס הוענק על תגלית לפיה היקום נמצא בתאוצה ומתפשט עם הזמן. זו התגלית החשובה ביותר בקוסמולוגיה ב-40 השנים האחרונות ובין שלוש התגליות החשובות ביותר בחקר הקוסמולוגיה לאורך השנים”. באוניברסיטה העברית אנו עוסקים בתחום התיאורטי של המחקר ואילו החוקרים שזכו בפרס עסקו במדידות”.
בשיחה עם אתר הידען מסביר פרופ’ דקל: “אם מסתכלים הסטורית, הגילוי החשוב הראשון היה מגילוי התפשטות היקום על ידי האבל ב-1929, השניה היתה גילוי קרינת הרקע הקוסמית על ידי פנזיאס ווילסון ב-1965 עליה קיבלו פרס נובל, והתגלית השלישית היא שקצב התפשטות היקום הולך וגובר בקצב אינפלציוני. זה מוביל מבחינה תיאורטית למה שאנחנו קוראים היום האנרגיה האפלה – הקבוע הקוסמולוגי של איינשטיין.”

“אנחנו יודעים שהיקום מתפשט כבר כמעט 90 שנה, ותמיד הנחנו שכוח הגרביטציה הוא כוח משיכה בלבד, ומכאן נובע שהיקום יאט את ההתפשטות שלו כי כל הזמן הגופים מושכים אחד את השני ושני גופים שמתרחקים אמורים להאט את קצב ההתרחקות שלהן.”
“שתי הקבוצות שעכשיו זכו בפרס נובל, הכינו ניסויים שמטרתם למדוד את קצב ההאטה של התפשטות היקום בהשפעת כוח המשיכה הגרביטציוני. שתי הקבוצות קיבלו תוצאות פחות או יותר באותו זמן ב-1998 שהיקום מתנהג בדיוק הפוך וקצב ההתפשטות שלו הולך וגובר עם הזמן.”

“המשמעות של זה היא שבנוסף לכוח המשיכה שפועל בין הגופים בסקאלות קטנות, יש איזשהו כוח המהווה כוח דחייה שגורם ליקום להאיץ ולהגביר את המהירות שלו. הכוח הזה של הדחייה לא דומה לכוח המשיכה כי הוא לא פועל בין גופים. זה לא שהגופים דוחים את עצמם, הגופים עדיין מושכים את עצמם על פי חוקי ניוטון ואיינשטיין הידועים, אלא שלמרחב עצמו ישנה התכונה הפנימית – כוח דחייה פנימי שפועל בין כל חלקי המרחב וגורם למרחב להתפשט בקצב גדל כל הזמן. למקור של הכוח הזה אנחנו קוראים אנרגיה אפלה מבלי שאנחנו ממש מבינים מה זה. קראנו לזה אנרגיה אפלה משום שאם מסתכלים על כל כמותה אנרגיה ביקום, 70% זו האנרגיה האפלה ורק 30% זו אנרגיה הקשורה במסה של החומרים הנמצאים ביקום.”

“באופן מתמטי, התופעה של כוח הדחיה של המרחב נקראת הקבוע הקוסמולגי. לכוח זה יש קבוע כמו כל שאר הקבועים בטבע. לכוח הכבידה ישנו הקבוע של ניוטון G, ישנו קבוע למהירות האור, ויש להם ערכים מספריים מסויימים. ולכך קבוע נוסף – הקבוע הקוסמולוגי שמודד את כוח הדחיה של היקום ולכן את התאוצה, ולכן המדידה הזו הייתה בעצם מדידה של גודלו של הקבוע הקוסמולוגי.”
“הקבוע הקוסמולוגי אינו המצאה חדשה. גם איינשטיין ואנשים בדורו חשבו על זה כשניסחו את תורת היחסות, אלא שאיינשטיין הכניס את הקבוע מסיבות לא נכונות, ומאוחר יותר הוציא אותו וקרא לו “הטעות של חיי”. הנחנו שערכו של הקבוע הוא אפס או מספר קטן מאוד, והנה התגלית גילתה שיש לקבוע הזה ערך מסויים קטן, אך לא לגמרי זניח. במרחקים גדולים ובזמני עתיד הוא ישפיע על גורל היקום. אנחנו יודעים שהיקום יתפשט לנצח, לא יקרוס חזרה. הוא יהיה דליל – לא יווצרו גלקסיות חדשות לא יווצרו כוכבים חדשים, לא יווצרו חיים חדשים, מה שנוצר – נוצר. אבל העתיד יהיה הרבה פחות מעניין, כולם יתרחקו מכולם, היכולת לתקשר עם אזורים רחוקים תלך ותפחת ונידונו ליקום קר ומשעמם, אך בסקאלת זמן של עשרות מיליארדי שנה, זה לא יקרה מחר.”
מה תפקידכם כפיזיקאים תיאורטיקנים?
“אנחנו התיאורטיקנים בקוסמולוגיה, מנסים להבין מלבד ההבנה המתמטית של הקבוע הקוסמולוגי – מאיפה זה בא. למה במפץ הגדול נהיה קבוע קוסמולוגי שונה מאפס ואת זה אנחנו לא מבינים. המונח “אנרגיה אפלה”: איננו יודעים מה מסתתר מאחוריו, פרט לדרך השפעתו על היקום. כיום השאלה מהי האנרגיה האפלה, מה המקור שלה, היא השאלה החשובה ביותר בקוסמולוגיה.”

אתה יכול לפרט לגבי התגלית עצמה עליה זכו השלושה בנובל?

“לגבי התגלית עצמה, איך הם מדדו את זה? פה באמת נעשה שימוש בכוכבים מתפוצצים – סופרנובה מסוג Ia. הרעיון היה למדוד את קצב ההתפשטות של היקום היום (לא דבר חדש) ולפני כמה מיליארדי שנה (שזה הדבר החדש). כדי למדוד את קצב ההתפשטות לפני כמה מיליארד שנה אני צריך להסתכל על עצמים מאוד רחוקים. לכן קרן האור שיצאה מגוף שנמצא במרחק 4 מיליארד שנות אור יספרו לי על היקום שלפני 4 מיליארד שנה. לסופרנובות הללו יש שתי תכונות שהופכות אותן מאוד חשובות למדידות קוסמולוגיות, האחת – עוצמת הארה אדירה, כמו גלקסיה שלמה, וזה חשוב כי אז ניתן לראות את הכוכב בבהירות גדולה. חשוב שיהיה עצם שמאיר מאוד חזק. והשניה – אנו יודעים מהי עוצמת ההארה המקורית של הסופרנובות הללו כי אנחנו מכירים כאלה בסביבה הקרובה ויודעים גם את ההיבט התיאורטי. יש לנו נר סטנדרטי – עצם שיש לו עוצמת הארה מאוד גדולה וידועה. אם אני יודע מה עוצמת ההארה במקור ויודע מה אני מודד בטלסקופ אצלי – אני יודע להעריך את המרחק בין המקור לביני כי שטף האור יורד עם המרחק בריבוע. ולכן הסופרנובות הללו משמשות מדד מצויין למרחק לגלקסיות מאוד מרוחקות.”
“כדי למדוד קצב התפשטות צריך למדוד מצד אחד את המרחק אל העצם ומצד שני את מהירות ההתרחקות של העצם ממני – ואת זה עושים באמצעות ההסחה לאדום. לכל סופרנובה כזו שיושבת בגלסיה מרוחקת מדדו את ההסחה לאדום, את המרחק, אחד חלקי השני – קבוע האבל זהו קצב ההתפשטות – המהירות חלקי המרחק. הם עשו את זה לגבי קבוצת גלקסיות קרובה ומדדו את קצב ההתפשטות היום, והיו להם 40 גלקסיות במרחק של כ-4 מיליארד שנות אור וכך הם מדדו את קצב ההתפשטות לפני 4 מיליארד שנות אור, השוו אחד עם השני וגילו שקצב ההתפשטות הולך וגדל עם הזמן.”
“עכשיו אנחנו מנסים להבין את המשמעות: מהי האנרגיה האפלה ומה המקור התיאורטי שלה, חוץ מזה שאנחנו יודעים לכמת את זה למשוואות, אנחנו לא יודעים להסביר את מקור הדחייה, זו שאלה פתוחה ואנחנו מנסים שיטות שונות כדי ללמוד על זה.”
אתה מן הסתם מכיר את הזוכים בפרס?
האנשים כולם חברים טובים שלי. אדם ריס היה סטודנט בברקלי כשעבד איתי. סול פרלמוטר, המוביל של אחת הקבוצות גם הוא חבר טוב שלי, אלו אנשים שאנחנו עובדים איתם כל הזמן. יש סיפור מעניין על בחור שלא קיבל פרס נובל.

במי מדובר?
“בראש הקבוצה הראשונה עמד פרלמוטר ואילו בראש הקבוצה השניה עמד בוב קירשנר, שיהיה בארץ בדצמבר, והיה המנחה של ריס ושמידט. הוא היה זה שהגה את הפרוייקט אבל באיזשהו שלב בריאן שמידט שהיה סטודנט שלו נהיה ראש הפרויקט והחוקר הראשי הפורמאלי. ריס היה סטודנט עוד יותר צעיר שנכנס לפעולה ועשה חלק גדול מהעבודה ובמאמרים הראשונים היה הכותב המוביל. אני בטוח שהוועדה של פרס נובל התלבטה קשות מה עושים עם העובדה שיש ארבעה אנשים. בריאן שמידט היה ברור שיקבל, כי הוא היה המוביל הפורמאלי של הפרוייקט.”

פרופ’ דקל היה הראשון שהתייחס לתגלית זו בידיעה שפורסמה באתר הידען בשנת 1998