# הסימטרון – מסתורי האנרגיה האפלה

> חוקרים מוינה לא מצאו סימן לסימטרון שעשוי להסביר את טבעה של האנרגיה האפלה- אך מוקדם לשלול אפשרות זו תורת היחסות הכללית של איינשטיין מלמדת אותנו שהיקום הוא מקום דינאמי מאוד. לא רק העצמים שנמצאים בתוכו, אלא גם המארג של מרחב הזמן עצמו. כשהאבל מדד לראשונה שהיקום מתרחב ואף מאיץ את התרחבותו, נפתחה השאלה מה למעשה מסביר תופעה זו? איינשטיין היה הראשון להוסיף למשוואתו קבוע קוסמולוגי שמייצג את האנרגיה שעופפת את…

- Canonical: https://www.hayadan.org.il/gravitational-quantum-states-and-impact-on-symmetron-dark-energy-2707181
- Author: ד״ר נועם חי
- Published: 2018-07-28T00:10:30+03:00
- Modified: 2018-07-28T08:50:00+03:00
- Sections: חלל ואסטרונומיה, פיזיקה קוונטית, ראשית היקום
- Topics: אנרגיה אפלה, התפשטות היקום, פיסיקת הקוונטים

## Article

חוקרים מוינה לא מצאו סימן לסימטרון שעשוי להסביר את טבעה של האנרגיה האפלה- אך מוקדם לשלול אפשרות זו תורת היחסות הכללית של איינשטיין מלמדת אותנו שהיקום הוא מקום דינאמי מאוד. לא רק העצמים שנמצאים בתוכו, אלא גם המארג של מרחב הזמן עצמו. כשהאבל מדד לראשונה שהיקום מתרחב ואף מאיץ את התרחבותו, נפתחה השאלה מה למעשה מסביר תופעה זו? איינשטיין היה הראשון להוסיף למשוואתו קבוע קוסמולוגי שמייצג את האנרגיה שעופפת את היקום. אותה אנרגיה למעשה מאפשרת למשוואתו של איינשטיין להסביר יקום מתרחב אבל לוקה בחסר בהסבר משכנע על מקורותיה. לאחר שפותחה התאוריה הקוונטית שמנסה להסביר את יסודות היקום, שאלה זו עלתה מחדש אצל הפיזיקאים. בגלל שלחוקרים לא היה מושג מהי האנרגיה שמאיצה את התרחבות היקום הוענק לה השם המיוחד "אנרגיה אפלה". האנרגיה האפלה לא קשורה למושג "חומר אפל" אבל היא מכילה בתוכה את אותו הבלבול שמלווה את החוקרים.  עולם הקוונטים מסביר את תופעות הטבע בעזרת אבני הבניין הבסיסיים ביותר – חלקיקים אלמנטריים. חלקיקים אלו בונים את היסודות בטבע ומאפשרים את קיומנו. לכל חלקיק שכזה מיוחס "שדה". זהו לא שדה חקלאי, אלא יותר דומה לשדה מגנטי או חשמלי. השדות הקוונטים עוטפים את היקום וכאשר מעוררים אותם מספיק חזק ויוצרים בהם גלים נחזים אותם החלקיקים. רעיון זה גם הגיע לאנרגיה האפלה. אם כל הכוחות והחלקיקים בטבע מוסברים באמצעות שדות למה שהאנרגיה האפלה תהיה שונה? חוקרים הציעו שהמקור לאנרגיה זו מגיע משדה שעוטף אותנו, בדומה לתכונותיו של שדה ההיגס המפורסם. לשדה זה נתנו את השם סימטרון, על שם תכונותיו המעניינות. משום שעד היום לא ראינו דבר בניסויים שסותר את המודל הסטנדרטי, החוקרים חשבו שככל הנראה השפעותו של שדה זה לא נראה כאשר צפיפות החומר במרחב גדולה. הרעיון הוביל את החוקרים למנגנון דומה ששדה ההיגס יוצר, אך הפעם עבור הסימטרון המנגנון יפעל כאשר צפיפות המסה נמוכה מאוד. במקרה שצפיפות המסה נמוכה השפעתו של שדה הסימטרון אמור להיות מספיק משמעותי שניתן למדידה. כפי שנאמר, שדה מייצג חלקיק, ולפיכך השדה של הסימטרון עשוי לייצג חלקיק חדש או כח נוסף. יחד עם זאת, אין לחוקרים מושג מהו מסתו של החלקיק ותכונותיו הנוספות מלבד הדימיון שלו לשדה ההיגס. לכן כל ניסוי שייעשה מקשה על החוקרים להוכיח או להפריך את קיומו. כדי לדעת האם שדה זה אכן קיים, חוקרים מוינה פיתחו ניסוי שמאפשר להם למדוד את השפעת כוחות חלשים מאוד הפועלים על נייטרונים. המדידה נמשכה למשך מאה ימים ופורסמה ב-Physics Nature ותוצאותיה הראו כי לא קיימים סימנים לחלקיק הסימטרון. אומנם ניסוי זה לא מפריך את קיומו לגמרי, הוא כן מצמצם את מספר האפשרויות שיכולות להיות עבור חלקיק מוזר זה. הרטמוט האבל, אחד מכותבי המאמר אומר "יש לנו כבר הוכחה לקיומו של חלקיק ההיגס, והסימטרון דומה לו מאוד. גם בעבר לא ידענו מה מסתו של חלקיק ההיגס עד שנעשה הניסוי ואושש שזו אכן החלקיק". "אף אחד לא יודע מה מסתו של הסימטרון וכמה חזק הוא בא באינטרקציה עם החומר הרגיל. זו הסיבה מדוע קשה מאוד להוכיח אותו בניסוי או להפריך". כל ניסוי יכול להפריך או להראות את קיומו של החלקיק רק בטווח האנרגיות שאליו מכשיר המדידה רגיש. על כן מדענים עוברים בקפידה על כל טווח פרמטרים. סימטרון עם מסה גדולה בעל אינטרקציה חלשה עם החומר לא יכול להתקיים משום שהוא כבר היה נראה ברמה האטומית, אם הוא היה קיים מדידות על אטום המימן היו שונות. בדומה לכך סימטרון עם אינרקציה חזקה ומסה קטנה היה נצפה בניסוים עכשוויים במאיצים אם הוא היה קיים. אומנם הטווח צומצם אבל עדיין יש מרחב חיפוש גדול מאוד. הצוות הנוכחי ערך ניסוי בידיוק על טווח מסות זה בעזרת נייטרונים. זרם חלש מאוד של נייטרונים הועבר בין שני מראות. הניטרונים בניסוי יכולים להיות אך ורק בשני מצבים קוונטים התלויים בכח שהמראה מפעילה עליהם. אם הכח שפועל על הנייטרונים משפת המראה שונה מהכח שמופעל עליהם מצידו השני (כלומר לא מהמראה) זהו סימן לסימטרון. החוקרים ידעו מהו הכח שימדד מהסימטרון לו היה קיים אך הוא לא נראה במדידות. אומנם לא נראה עתיד ורוד לתאוריית הסימטרון, עדיין מוקדם מידי להוריד את האופציה מהשולחן. "הצלחנו לשלול פרמטרים רבים, אם הסימטרון היה בפרמטרים ששללנו כבר היינו רואים אותו". לעתיד ככל הנראה שמדענים יצטרכו לערוך מדידות יותר מדויקות או לחשוב על גישה חדשה שתפתור את אחת החידות הגדולות של המאה ה-21 בעניין אנרגיה אפלה. [למאמר המדעי](https://www.nature.com/articles/s41567-018-0205-x) עוד בנושא באתר הידען: - [האנרגיה האפלה – פרק מהספר "אסטרופיזיקה למי שאין לו זמן" מאת ניל דה-גראס טייסון](https://www.hayadan.org.il/2403181-astrophysics-for-people-in-a-hurry-neil-degrasse-tyson) - [מחקר חדש מגלה כי היקום המוקדם התפשט הרבה יותר מהר מאשר היום](https://www.hayadan.org.il/faster-than-expected-expansion-of-the-universe-2901178) - [פרופ' עילם גרוס: גילוי ההיגס הוא תחילת המדע החדש של המאה ה-21](https://www.hayadan.org.il/cern-part-4-eilam-gross-1305146)