מדענים מאוניברסיטת נורתאיסטרן מטילים ספק בקבועי הפיסיקה הבסיסיים
Red Nova, תרגום: דיקלה אורן
בעולם ההפוך הזה של מגמות משתנות ובריתות סוערות שני מדענים מאוניברסיטת נורתאיסטרן מציעים מענה לשאלה, מדוע גם קבועי הטבע היסודיים אינם נראים עוד בסיסיים.
ייתכן שהקשר בין האלקטרונים והפרוטונים, שנקרא קבוע המבנה היציב או אלפא, אינו קבוע וייתכן שהיה חלש יותר פי 200,000 לפני 10 מיליארד שנה. זהו ממצא אסטרונומי חדש, שמעורר וויכוח חריף, שכן אינו נכלל במסגרת המודל הסטנדרטי של הפיסיקה. הוא עשוי להצביע על התאמות שיש לערוך במודל הסטנדרטי, שהציעה תורת המיתרים (String Theory) – התיאוריה המודרנית "של הכול" , שמנסה לאחד את כל הכוחות של הטבע.
לפי ד"ר לואיס אנחורדוקי וד"ר חיים גולדברג מהמחלקה לפיסיקה באוניברסיטת נורתאיסטרן בבוסטון, מסצ'וסטס, השינוי הנראה הזעיר באלפא במהלך השנים עשוי לשקף את קצב ההתפשטות המואץ של היקום, אם אלקטרונים ופרוטונים היו צמודים יותר זה לזה, כשהיקום החל להתפשט. המדענים מתארים את התהליך בגיליון האחרון של "פיסיקל ריוויו" (Physical Review D: Vol. 68, 083513 (2003)).
"השינוי לכאורה בקבוע המבנה היציב נותר שנוי במחלוקת, בחלקו מכיוון שהוא עומד בניגוד לתיאוריית השדה הסטנדרטית, הבסיס לכל ההצלחות בפיסיקה אטומית וגרעינית, בה הקבוע הזה הנו גודל בלתי משתנה בכל החישובים," אמר אנחורדוקי. "עם זאת, מצאנו כי השינוי הזה עומד בקנה אחד עם מגוון רחב של תצפיות."
אותות אור מגלקסיות מאוד רחוקות ובהירות, שנקראות קוואזרים, נוטות להצביע על העובדה, שהקשר בין האלקטרון והפרוטון היה חלש יותר ביקום הקדום. האור עזב את הגלקסיות הללו לפני כ-10 מיליארד שנה, ולכן הוא משקף את מצב החומר (ואת חוקי הטבע) בעידן הזה. השינוי לכאורה נצפה בכמה מדידות בלתי תלויות.
על כדור הארץ, לעומת זאת, מחקרים בכור ביקוע טבעי, שפעל בגאבון לפני כשני מיליארד שנה, לא הראו כל שינוי בקבוע המבנה היציב עד כדי דיוק של חלק אחד מתוך עשרה מיליון. מכאן שאם קבוע המבנה היציב השתנה במהלך השנים, הוא לא עשה זאת בעקביות. אנחורדוקי וגלדברג מנסים ליישב את אי ההתאמה הזאת.
הם מציעים, כי השינוי כביכול בקבוע המבנה היציב קשור ל"יסוד חמישי". זוהי תיאוריה של אנרגיה אפלה, שבה כוח דחייה אוניברסלי מסתורי, שהיה חלש בזמנים קדומים יותר, חולש כעת על כוח הכבידה וגורם ליקום להתפשט בקצב מהיר מתמיד. אנחורדוקי וגולדברג עבדו עם מודל אחד מסוים של היסוד החמישי, שהוצע ע"י ד"ר אנדראס אלברכט וד"ר קונסטנטינוס סקורדיס מאוניברסיטת קליפורניה, דייויס, ב-2000. הם מצאו, כי התיאוריה שלהם על קבוע המבנה היציב, כשמביטים בה בהקשר של מודל היסוד החמישי, מספקת התאמה בין המידע מהקוואזרים ומגאבון.
כלומר, קבוע המבנה היציב היה חלש יותר באופן שניתן למדידה לפני 10 מיליארד שנה, אך כשהאנרגיה האפלה קיבלה על עצמה את העליונות לפני כ-8 מיליארד שנה, הכוח בין האלקטרונים והפרוטונים הפך חזק וקבוע יותר.
למעשה לא ניתן להבחין בין חוזק הכוח בין האלקטרונים והפרוטונים בחומר, שנוצר בכל שתי נקודות זמן בכמה מיליארד השנים האחרונות.
הסיבה לכך נעוצה בהתנהגותו הייחודית של מודל אלברכט-סקורדיס, בו שדה האנרגיה האפלה לא הפסיק להשתנות בעידן הנוכחי. כמו כן המודל הזה עקבי עם המידע החשוב לאין ערוך, שנאסף ע"י גשושית ווילקינסון של נאס"א לאי אחידות קרינת המיקרו (NASA Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) וקבע תכונות בסיסיות של היקום, כגון גילו וצורתו, כפי שנאמר בהודעה בפברואר 2003. אנחורדוקי וגולדברג אמרו, כי ניתוח אור מקוואזרים רחוקים אף יותר יראה ירידה מתמשכת בחוזקו של קבוע המבנה היציב.
כמו כן הם אמרו, שיהיה ניתן לבחון את התיאוריה שלהם בקרוב בעזרת שיפור קטן ברגישות מדידות התאוצה של גופים שונים בנפילה חופשית. זאת מכיוון ששינוי בקבוע המבנה היציב מרמז על שינוי בתאוצה מסוג זה, כאשר התערובת הכימית משתנה. זוהי הפרה של עיקרון השקילות, שהציג אלברט איינשטיין בתיאוריית היחסות הכללית.
לשתי משימות מוצעות, שתוצבנה בירח, תהיה הרגישות המתאימה: משימת המיקרוסקופ (MICROSCOPE) מהמרכז הלאומי בצרפת d'Etudes Spatiales, שצפויה לטוס ב-2005; ומשימה של נאס"א ו-ESA (European Space Agency ) , שנקראת STEP (Satellite Test of the Equivalence Principle) .
"ייתכן שנוכל לבדוק את המודל הזה של קבוע המבנה היציב המשתנה בתוך כמה שנים בעזרת מכשירים על לווינים," אמר גולדברג. "או שאנו יכולים להמשיך לצפות באלפא בניסויים במעבדה במשך עוד כמה מיליארד שנים כדי לראות שינויים בסדר הגודל של הקוואזר. אני סומך על הלוויינים."
קישור לכתבה המקורית ב-RedNova
קישור לתקציר המאמר המדעי
ידען האסטרופיסיקה – היקום
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~700477496~~~95&SiteName=hayadan
