התיאוריה החדשה, ששמה לה כמטרה לגלות את מקורות האנרגיה האפלה, מציעה את קיומו של חלקיק חדש
שתיים מפריצות הדרך הגדולות ביותר בפיסיקה בעשור האחרון היו הגילוי, שלקבוצת חלקיקים חמקמקים, הנקראים נויטרינו, אכן יש מסה זעירה כלשהי, וההבחנה, שקצב התפשטות היקום מאיץ.
כעת שלושה פיסיקאים מאוניברסיטת וושינגטון טוענים, כי שתי התגליות קשורות זו לזו דרך אחת התכונות היותר מוזרות של היקום, אנרגיה אפלה. הם אומרים, שייתכן שהקשר נובע מחלקיק תת אטומי בלתי מוכר, לו הם קוראים “אקסלרון” (acceleron מלשון acceleration – תאוצה).
השפעותיה של האנרגיה האפלה היו זניחות ביקום הבראשיתי, אך כעת האנרגיה האפלה מהווה כ-70% מתכולת היקום. הבנת התופעה עשויה לסייע בהסברת האפשרות, שיום אחד בעתיד הרחוק מאוד היקום יתפשט במידה כה רבה, עד ששמי הלילה יהיו נקיים מכוכבים ומגלקסיות. בנוסף, הבנת האנרגיה האפלה תתרום ליכולתם של המדענים לקבוע האם התפשטות היקום תמשיך לעד.
לפי התיאוריה החדשה, נויטרינו מושפעים מכוח חדש, הנוצר כתוצאה מפעולת גומלין עם אקסלרונים. אן נלסון (Nelson), פרופסורית לפיסיקה באוניברסיטת וושינגטון, אמרה, שהאנרגיה האפלה היא תולדה של הניסיון של היקום להפריד בין הנויטרינו, שיוצר מתיחות, בדומה למתיחותה של גומייה. המתיחות הזו מזינה את התפשטותו של היקום, היא אמרה.
טריליוני חלקיקי נויטרינו נוצרים בכבשנים גרעיניים של כוכבים כמו השמש שלנו. הם נעים ביקום, ובכל שנייה עוברים מיליארדים מהם דרך כל חומר שהוא, בכללו אנשים. מלבד מסה זעירה, אין להם כל מטען חשמלי, מכאן שאין כמעט כל אינטראקציה בינם ובין החומר, דרכו הם עוברים.
ואולם, האינטראקציה בין האקסלרונים ושאר החומר חלשה עוד יותר, אמרה נלסון, וזו הסיבה, שהחלקיקים האלה לא נתגלו על ידי גלאים מתוחכמים. עם זאת, לפי התיאוריה החדשה, האקסלרונים יוצרים כוח, שביכולתו להשפיע על חלקיקי נויטרינו. היא מאמינה, שניתן לגלות את הכוח במגוון ניסויי נויטרינו, שרצים זה מכבר ברחבי העולם.
“ישנם מודלים רבים לאנרגיה אפלה, אך לרוב הדרכים לבדוק את נכונותם מוגבלות לתחום הקוסמולוגיה, במיוחד למדידת קצב התפשטות היקום. מכיוון שמדידות כאלה כוללות צפייה בעצמים רחוקים ביותר, קיים קושי לבצע מדידות שכאלה בדיוק גבוה,” אמרה נלסון.
“המודל הזה הוא היחיד, שמעניק לנו דרך כלשהי בעלת משמעות לערוך ניסויים על כדור הארץ כדי למצוא את הכוח, שבזכותו קיימת האנרגיה האפלה. אנו יכולים לעשות כן בעזרת ניסויי נויטרינו קיימים.”
התיאוריה החדשה מוצגת במאמר, שנכתב על ידי נלסון, דייוויד קפלן (Kaplan), גם הוא פרופסור לפיסיקה באוניברסיטת וושינגטון, וניל ויינר (Weiner), שותף מחקר בפיסיקה באוניברסיטת וושינגטון. עבודתם, שזכתה למענק מהמחלקה לאנרגיה של ארצות הברית (DOE), מפורטת במאמר, שעתיד להתפרסם בגיליון של כתב העת Physical Review Letters , כתב עת של האגודה האמריקאית לפיסיקה.
החוקרים אומרים, שמסתו של נויטרינו יכולה למעשה להשתנות בהתאם לסביבה דרכה הוא עובר, בדומה להשתנותו של האור בעוברו דרך אוויר, מים או מנסרה. משמעות הדבר היא שממצאיהם של גלאי נויטרינו תלויים במיקומם ובחומר סביבם.
אם חלקיקי הנויטרינו הם מרכיב של אנרגיה אפלה, עולה אפשרות קיומו של כוח, שיישב סטיות בין הניסויים השונים, אמרה נלסון. קיומו של הכוח הזה, שמורכב מחלקיקי נויטרינו ואקסלרונים, ימשיך להזין את התפשטות היקום, היא אמרה.
פיסיקאים מחפשים בעקשנות ראיות, שתוכלנה לגלות לנו האם היקום ימשיך להתפשט ללא גבולות או ייעצר בנקודה כלשהי ויקרוס על עצמו ב”קריסה הגדולה” (big crunch). למרות שהתיאוריה החדשה אינה חוזה “קריסה גדולה”, אמרה נלסון, היא כן מנבאת, שבשלב כלשהו ההתפשטות תאט.
“בתיאוריה שלנו, חלקיקי הנויטרינו יהיו כה נפרדים ומסיביים בסופו של דבר, עד שהאנרגיה האפלה לא תשפיע עליהם עוד, והתפשטותו המואצת של היקום תאלץ לעצור,” היא אמרה. “היקום עשוי להמשיך להתפשט, אולם בקצב הולך וקטן.”
תרגום:
דיקלה אורן
