חומר ואנרגיה אפלים מהווים את שתי הבעיות הכי מעצבנות במדע כיום. ביחד הם שולטים ביקום, ומכילים 96 אחוז מכלל המסה והאנרגיה הקיימים בו – אך איש אינו יודע מה הוא מי
מאת: אלון זאבי, האגודה הישראלית לאסטרונומיה
החומר האפל (Dark Matter) ראה אור לראשונה לפני מספר עשורים, במטרה לענות על השאלה מדוע גלקסיות נותרות במבנה מלוכד. בהינתן חומר רגיל בלבד, יתכן והגלקסיות מעולם לא היו נוצרות, וכיום הן עלולות להתרחק אחת מהשניה. לכן, חייב להיות איזה חומר מסתורי בלתי ניראה שמשחק את התפקיד של 'דבק גרביטציוני'.
לעומתו, אנרגיה אפלה (Dark Energy) נכנסה לתמונה אך ורק בשנות ה-90 המאוחרות, כאשר אסטרונומים גילו שהיקום לא רק מתרחב ומתפשט – אלא הוא גם מאיץ את מהירותו תוך כדי ה'בריחה'. בדיוק אז, חשבו שחייב להיות איזה כוח נסתר, מעין אנטי-גרביטציה, שדוחף את הגלקסיות ומפריד אותן אחת מהשניה, ועוד במהירות מתגברת.
תיאוריות רבות הועלו, ועדיין מועלות, בניסיון להוציא את המדענים מהאפלה – של כל אחת מהקושיות. למשל, כדי להסביר אנרגיה אפלה, תאורטיקנים חזרו להשתמש במונח 'הקבוע הקוסמולוגי' שהציג איינשטיין לראשונה בתור גורם מאולתר במטרה לאזן את כוח הכובד. כעבור זמן-מה, איינשטיין נמלך בדעתו והתייחס לקבוע זה כשטות הגדולה של חייו. אך כיום, תאורטיקנים רבים מרגישים בנוח להשתמש בקבוע שנזנח, וזאת כדי לייחס לו את ההשפעות של האנרגיה האפלה, למרות שעדיין לא מגדיר מהו הכוח הנלווה.
בעיני התאורטיקנים, זה מפתה מאוד להחשיב את הצמד האפל כתוצרים של אותה תופעה לא ידועה. שר, פרופ' לפיסיקה באוניברסיטת ואנדרבליט, מנסה את מזלו, כמו רבים לפניו, בליצור את הקשר בין חומר אפל לאנרגיה אפלה, וטוען כי גורם אחד ויחיד עומד מאחורי הכל ומושך בחוטים. 'זה די מביך עבור המדענים, שישנם שני מקורות שונים לא ידועים עבור הצורות הבולטות ביותר של מסה ואנרגיה ביקום. מצד שני, זהו טבע הדברים – נבצר מאיתנו לבחור את היקום בו אנו חיים', דברי שר במהלך ראיון שנערך עימו.
על מנת להסביר את הכל במכה אחת, שר מעורר לחיים צורת ביטוי נדירה של אנרגיה: שדה סקלרי. אמנם שדה זה חסר כיוון, אך בדומה לשדה חשמלי או מגנטי, הוא משלב אנרגיה, לחץ ומגניטודה. שדה סקלרי נחשב למקדים את 'ההתנפחות', משך הזמן שארכו פחות משנייה אחת לאחר המפץ הגדול, כאשר מהירות התרחבות והתפשטות היקום הייתה פי מיליארד עוד לפני שהחל להאט לקראת קצב גדילה סביר יותר. שר נשען על ממצאי עבודתם של מספר מדענים מאוניברסיטאות שונות, שחזתה סוג מיוחד במינו של דור-שני עבור שדה סקלרי, המכונה תמצית/מהות המונעת ע'י אנרגיה קינטית או בקיצור, 'מהות-.'k
הבעיה שמתעוררת בעקבות רעיונו של שר, היא שאנו חיים ברגע מיוחד מאוד על גבי ציר הזמן בו הן צפיפות החומר האפל והן צפיפות האנרגיה האפלה שוות באומדן גס. בנוסף לכך, מריו ליויו, מדען בכיר במכון המדעי לטלסקופ-חלל, סובר כי: 'המודל זקוק לכיוונון עדין, היות והחומר האפל שלו אינו קבוע אלא זמני.
נעשו בעבר לא-מעט ניסיונות למצוא הסבר יחיד עבור החומר האפל והאנרגיה האפלה, התיאוריות התעסקו בעיקר בגרביטציה שעברה שינוי. פעם אחת ניסו לאחד את כל הכוחות שביקום לתוך מישור 4-מימדי המכונה ממבריין או 'בריין', והוא דחוס בין 'בריינים' אחרים, כמו בסנדוויץ'. כתוצאה מכך, הגרביטציה בורחת אל מימד חמישי, המאונך למישור הכללי. ואז, השפעות החומר האפל הן למעשה ההשפעות הגרביטציוניות של ה'בריינים' האחרים על ה'בריין' (היקום/המישור) שלנו'. בכל מקרה, מריו ליויו מסיים בנימת אזהרה: 'למרות הנטייה האוהדת לגשר בין חומר אפל לאנרגיה אפלה, יתכן מאוד ושני דברים אלו אינם אמורים להיות מקושרים בכלל'.
תיאוריית המיתרים (String Theorie) לסוגיה הרבים, טוענת כי החומר האפל הוא בעצם חלקיקים סופר-סימטריים, ללא כל קשר לאנרגיה האפלה שנותרת בודדה חסרת הסבר הגון. המדענים מייחלים לשנת ,2007 שבמהלכה יבוצע ניסוי אשר עשוי לשפוך אור רציני אודות החומר האפל, כאשר מאיץ-התנגשות חלקיקי יסוד מיוחד (Large Hadron Collider – LHC) יגיע לרמות האנרגיה הרצויות בכדי להפיק חלקיקים סופר-סימטריים, בהנחה שהם בכלל קיימים.
החומר האפל, שמדענים רבים וטובים אומרים כי יישאר בגדר תעלומה עוד הרבה זמן (לפחות עוד כמה עשורים), עלול לערב גורם חיצוני בשם 'אנרגיית ואקום' הפועלת בהתאם ליקום. בנוסף לכך, לא-מעט תאורטיקנים סבורים וחושדים כי זוהי אחת מיני רבות מההפתעות הצפויות לנו בעתיד המדעי…
