עדיין אין בטחון האם נמצא החומר האפל במכרה במיניסוטה

פיזיקאים זכו בהצצה לחלקיק אשר מועמד להיות החומר האפל המסתורי. המדענים: “מסקנות חותכות נותרו בסימן שאלה"

גלאי חומר אפל
גלאי חומר אפל

בדצמבר דיווחנו על אי ודאות באשר לתוצאות ניסוי לגילוי חומר אפל שנערך במכרה נטוש במיניסוטה. המאמר שסקר את המחקר התפרסם לאחרונה בסיינס, ועורכיו מקווים שניסויים נוספים שיימשכו חמש שנים יתנו תוצאות מובהקות יותר.

חיפוש שנמשך כ- 9 שנים במצפה מיוחד במכרה ברזל ישן עמוק מתחת לאדמה, אולי איתר שני חלקיקים בעלי תגובה חלשה (WIMPS). אך חוקרים, וביניהם שני פיזיקאים מאוניברסיטת פלורידה, אומרים שיש סיכוי של 1 ל-4 שהאיתור היה בסך הכל רעש רקע- כלומר שהחיפוש הקדחתני שמתבצע ע"י אלפי מדענים בלפחות תריסר מצפים יימשך.

"מקרה אחד או שניים, זה קשה. המספרים קטנים מדי", אומר טרק סעב, פרופסור במחקר הקריוגני לחיפוש חומר אפל (CDMS II)- ניסוי שנערך במכרה סודאני בצפון מינסוטה.

מאמר המציג את התוצאות מפורסם בגיליון ה-11 לפברואר ב Science.

מדענים ידעו כבר זמן רב שהמהירות הרוטציונית של גלקסיות והתנהגות צבירי גלקסיות לא ניתנים להסבר ע"י כוח הכבידה ה"מסורתי" בלבד, בהתבסס על חישובי המסות הנראות בגלקסיות ובצבירים.

חומר אחר- שהוא בלתי נראה, ובלתי ניתן לאיתור, ועם זאת, חזק בצורה יוצאת דופן- כנראה מייצר את הכוח הדרוש למהירות הרוטציונית הגבוהה מהמצופה בגלקסיות ובצבירי גלקסיות וכן אנומליות נוספות בהם ניתן להבחין בתצפיות.

לפי ההערכות, מה שאנו מכירים כיום כ"חומר אפל" (אפל כי הוא אינו משקף ואינו סופג אור בשום צורה שהיא) מהווה כ-23% מהחומר ביקום. אך למרות השפעתו הוודאית על החומר, אף אחד מעולם לא צפה ישירות בחלקיקי חומר אפל.

ישנן מספר אופציות להרכבו של החומר המסתורי. תיאוריות החלקיקים של הפיזיקה מצביעות על WIMPs כאחד המועמדים האפשריים.

חלקיקי ה-WIMP הם "חלשי תגובה" מאחר ולמרות שהמסות שלהם שוות ערך למסות של חומר סטנדרטי גרעיני, יש להם אינטראקציה מועטה ביותר עם החומר הרגיל.

בין היתר, זה מה שגורם להם להיות כה חמקמקים וקשים לאיתור.

עם זאת, מדענים מאמינים שWIMPs מדי פעם "בועטים" או קופצים על גרעין אטומי, ומותירים אחריהם אנרגיה קטנה, שאותה דווקא כן אפשר לאתר.

המצפה של CDMS II, ממוקם כמעט ק"מ מתחת לאדמה הסלעית החוסמת את מרבית החלקיקים, כמו אלו המלוות את הקרניים הקוסמיות. בלב המצפה מוקפאים חיישני גרמניום וסיליקון, למינוס 237.54 מעלות צלסיוס, קצת מעל האפס המוחלט. על פי התיאוריה, WIMPs יהיו בין החלקיקים היחידים שיצליחו לעבור את כל הדרך מבעד לאדמה ולסלעים, ואז הם "יבעטו" באטומים שבחיישנים, ובכך יצרו הפרש קטן של חום, אות שיצפה ויתועד במחשבי הניסוי.

דורדנה בלאקישיאבה, פוסטדוקטורנטית לפיזיקה, וסעב השתתפו בניתוח הנתונים שהניב הניסוי, וכן בסימולציות של תגובות החיישנים. הם עזרו בבדיקת חיישנים רבים לניסוי.

15 המכונים המשתתפים ב- CDMS II אספו נתונים מ-2003 עד 2009. החוקרים תיעדו שני אירועי WIMP ב-2007, אחד ב-8 לאוגוסט, והשני ב-27 לאוקטובר. מדענים העריכו שחמישה חיישנים יספיקו לאישוש חלקיקי הWIMP- כלומר צריך לאתר יותר אירועים כאלו. אך בעוד נדרש מחקר נוסף בנושא, שני האיתורים בכל זאת נותנים חיזוק לתיאוריה.

"עד כה, לא רק אנחנו, אלא כולם פעלו ללא נתונים סטטיסטים- היינו כעיוורים במובן הזה", אומרת בלאקישיאבה “אך כעת אנו יכולים להתחיל לדבר במונחים סטטיסטים".

"רבים מאמינים שאנו קרובים מאוד", אומר סעב. “אנו מצפים או בהחלט מקווים שבחמשת השנים הבאות או יותר, מישהו יבחין באות ברור".

ההודעה לעיתונות

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

90 תגובות

  1. אגב, אדי:
    מסתבר שלא רק אני הגעתי למסקנה הזאת.
    אתה מוזמן לקרוא על צביר הקלע בויקיפדיה.
    בפסקה הראשונה כתוב:

    it was found that the spatial offset of the center of the total mass from the center of the baryonic mass peaks cannot be explained with an alteration of the gravitational force law

  2. אדי:
    לא בקשתי תיאוריות טובות מ MOND אלא תיאוריות שמסבירות את הממצאים.
    אין כאלו פרט לזו של החומר האפל.

  3. מיכאל,
    ל – 63:
    דוגמאות לתאוריות מוצלחות (יותר מ – MOND , ובכלל) תמצא בתגובותי למאמר שהזכרתי ב -60.

  4. רח רפאים

    תצפיות להבדיל מניסוי: ניסוי הוא דבר מבוקר המתבצע במעבדה בה הניסיוהאי שולט בפרמטרים של הניסוי. תצפית אינו ניסוי ובו הניסיונאי פשוט מודד ללא יכולת שליטה בפרמטרים של התופעה. באסטרונומיה מבצעים תצפיות ולא ניסויים (מלבד מקרים בודדים).

    נחכה ונראה (נקווה גם לטעמי שנאריך ימים מספיק).

  5. רח רפאים

    תצפיות להבדיל מניסוי: ניסוי הוא דבר מבוקר המתבצע במעבדה בה הניסיוהאי שולט בפרמטרים של הניסוי. תצפית אינו ניסוי ובו הניסיונאי פשוט מודד ללא יכולת שליטה בפרמטרים של התופעה. באסטרונומיה מבצעים תצפיות ולא ניסויים (מלבד מקרים בודדים).

    למיכאל
    נחכה ונראה (נקווה גם לטעמי שנאריך ימים מספיק).

  6. אהוד:
    נראה לי שאנחנו טוחנים מים.
    אינני מסכים עם דבריך בתגובה הקודמת אבל כבר כל כך סטינו מהנושא שזה פשוט בזבוז זמן.
    ניסיתי לקבל ממך תשובה על שאלה פשוטה אבל לא שיתפת פעולה.
    נסה לפחות לתת לעצמך את התשובה וזכור באותה הזדמנות שמבין שנינו – דווקא אתה הגדרת את עצמך כאינסטרומנטליסט.
    מעבר לשאלה הפשוטה – גם הצבעתי בפניך על מצב אפשרי שבו המציאות תהיה כזאת שאתה פשוט לא תסכים לקבל אותה (חומר אפל המבצע אינטראקציה כבידתית בלבד).
    זאת נראית לי גישה מאד משונה אבל אם אינך משתכנע כנראה שאין לנו ברירה אלא לחכות ואולי לראות.

  7. אהוד
    למה אתה מתכוון במילה "תצפיות" בתגובה83?
    אתה מתכוון למה שהעין רואה?
    או שאתה מתכוון למדידות שמתקבלות במעבדות?
    אני בטוח שאתה יודע שיש דברים שהעין האנושית לא יכולה לראות, כמו קרני רנטגן למשל.
    בגלל שלא רואים את החומר האפל אבל מקבלים "רעשים" במכשירי מדידה אשר משפיעים
    על הניסוח של התוצאה, חייבים להסתמך על "משהו שקיים שם" אבל לא נראה.
    "קיים" משום שאם לא היה קיים התוצאות של הניסוחים היו כפי שחישבו אותם, לגבי דבר מסוים.
    בגלל שבתוצאות יוצאת תשובה שונה מזאת שחישבו לגבי דבר מסוים, וקיימים "רעשים"
    שאי אפשר להסביר במכשירי מדידה, מניחים שיש משהו וקראו לזה "… אפל".
    כנראה שהמשהו האפל הזה לא נמצא באותו טווח של הראיה האנושית, אבל כן קיים במיקום
    אחר על הסקאלה (אולי מהצד של קרני X או מיקרו-גל).
    או שבכלל צריך להמציא סקאלה חדשה לגבי אנרגיות יותר גבוהות או לפחות להוסיף עוד קרינה אחת.

  8. השערת פרמה הייתה בנויה בדיוק על סדרה כזו של אישושים. הרבה פעמים במתמטיקה מניחים ממספר דוגמאות פרטיות כלל (כפי שבבל הנראה עשה פרמה) והכלל/ההשערה מוכח אחר כך.
    שוב אחזור על כך אין עדויות לקיומו של החומר האפל ישנן תצפיות שלא מבינים אותן. עדות לקיומו של דבר היא היכולת לחזות באמצעותו משהו שטרם צפינו בו. לא ניתן לבצע פרדקציות כמותיות באמצעות החומר האפל כך שמדעית אין עדויות לקיומו. סיכמנו כי תצפתית עדיפותו של החומר האפל על פני תאוריות מתחרות הינו בניסוי בודד ועל סמך ניסוי בודד לא בונים מדע (אין להשוות זאת לדוגמא נגדית במתמטיקה).

    הנקודות האחרונות הן חשובות- מכיוון שבפיסיקה יש מספר סופי מכל דבר ניתן למצוא הרבה תיאוריות שיתאימו מספר סופי של נקודות איך נחליט בינהן נבצע אקסטרפולציה של התוצאות למשהו שטרם נמדד ועל ידי ניסוי נברור בין התיאוריות. בפיסיקה להבדיל ממתמטיקה לא די בדוגמא בודדת לבנות תיאוריה יש צורך המספר מדידות בלתי תלויות אחת הסיבות לכך היא שההסתברות לניסוי מדויק קטנה מ-1 קרי יש הסתברות לטעות. ככל שרבים הניסויים כך קטנה ההסתברות לטעות. ככל שכמות הניסויים שמבוצעת גדלה (אני מדדתי כמות זאת בזמן בדוגמאות שנתתי) ודבר לא נמצא בניסוי כך הסבירות שהוא קיים הולכת ונעלמת. אהבתי מאד את הטיעון המעגלי שלך יש גורם שאי-אפשר לגלות אותו והוא אחראי למשהו ככל שאנחנו מחפשים אותו יותר כך אנחנו ממוכחים את קיומו יותר. אתן לך עוד דוגמא כמו זו שנתת לי: יש לכל אחד מאיתנו נפש הקובעת כיצד ננהג אבל היא לא ניתנת למדידה ככל שמדענים מחפשים את הנפש ולא מוצאים אותה כך הסבירות שהיא קיימת עולה.

  9. בניגוד לפיזיקה שבה יש מספר סופי מכל דבר, במתמטיקה יש מספר אינסופי של מספרים וכל סדרת "אישושים" שתקבל עדיין מהווה אחוז אפסי מן הסך הכל.
    "פרדוקס" אכילס והצב הוא דוגמה למסקנה לא נכונה שאפשר להסיק אפילו מאינסוף "אישושים".

    נניח שהחומר האפל באמת מבצע אך ורק אינטראקציה כבידתית עם החומר הבריוני.
    ייתכן?
    בהחלט!
    אחת התוצאות של עובדה זו תהיה שלעולם לא נמצא אותו במעבדה.
    למעשה – אי מציאתו תהיה אישוש לתכונתו זו (כפי שאי מציאתו כרגע מאששת את ההנחה שהוא כמעט ואינו מבצע כזו אינטראקציה).
    בינתיים יש עדויות חזקות לקיומו ואין שום עדות נגד קיומו.
    כמו כן אין שום תיאוריה שמייתרת אותו.
    לא נראה לי שמישהו יסיק שאינו קיים רק בגלל השעה.
    אם יהיה מישהו כזה אני אחשוב שהוא אינו נוהג בהיגיון.
    אגב – יש מפות של פיזור משוער של החומר האפל.
    נניח שהייתה בידינו טכנולוגיה שמאפשרת תנועה למרחקים גדולים בזמנים סבירים.
    נניח שהיית צריך לצאת למסע בין כוכבי שבו כלי הרכב שלך נתון, ביו השאר, להשפעות הגרביטציוניות של החומר האפל.
    האם היית מצטייד במפה?
    אין בידינו טכנולוגיה כזאת – אז בוא נחכה "קצת" עד שתהיה.
    אולי בעוד מיליון שנה.
    נניח שבמהלך אותן מיליון שנה לא מצאו חומר אפל אבל גם לא מצאו הפרכה לקיומו ולא מצאו תיאוריה המייתרת אותו.
    שים לב: עברו מיליון שנה!
    האם היית מצטייד במפה?
    ומה עם 100 מיליון שנה?

  10. נעזוב את ההבדל הבנאלים בין המתמטיקה (משם לקוחות הדוגמאות שלך) לבין הפיסיקה-מחקר בפיסיקה עולה מאות מיליוני דולרים ולא רק זמן של אנשים כך שהחוקרים נוטים להיות יותר פרקטיים. הדוגמאות שהבאת רק מחזקות את טענותי ככל שעברו השנים כאשר אנשים חיפשו במרץ מספר שלם גדול משתיים שמקיים את הנוסחא כך הם הבינו כי השערת פרמה היא כנראה נכונה. תחושה זו התחזקה יותר עם המצאת המחשב שאפשר לחשב חזקות יותר ויותר גדולות אבל שוב לא היה מדובר בודאות. ככל שהזמן עבר ולא נמצא דוגמא נגדית כך השתכנעו אנשים בנכונות ההשערה.
    לעומת זאת ככל שהזמן עובר ולא נמצא החומר האפל כך אדם הגיוני יניח כי מדובר בהשערה מוטעת.

  11. אתה יודע כמה זמן האמינו שלא קיים n גדול משתיים וטבעיים a , b ו c כך ש
    a^n+b^n=c^n
    ?

    האמינו, האמינו, האמינו, המשיכו להאמין, ובסוף – אחרי מאות שנים – הוכיחו.

    עד היום מאמינים (אחרי מאות שנים) שכל מספר זוגי הוא סכום של שני ראשוניים.
    עוד לא הוכיחו זאת.

    לאף אחת משתי האמונות האלו לא היה אישוש כה חזק כמו שיש להשערת החומר האפל.

  12. מעניין אותי אם לדעתך היה מישהו בא ואומר שיש להחליף את תורת ניוטון רק בגלל שעבר הרבה זמן מבלי שאיש הפריך אותה ומבלי שאיש הציע תיאוריה חלופית.

  13. יש עובדות שמתגלות ויש עובדות שככל שהזמן לא מתגלות והאדם הסביר יבין שפרוש הדבר שהאחרונות הן אינן עובדות. תוצאה שלילית לניסוי היא גם תוצאה . ראה את דוגמת ההיגס- שאני בטוח שיתגלה אבל אם לא מבינים המדענים כי יהיה צורך בשינוי התאוריה.

  14. יש הבדל בין אמונה שאינה מבוססת על כלום לבין אמונה שנובעת משיקולים לוגיים.
    לא האמינו שתורת ניוטון תמצא שגויה כי לא ידעו שיש עובדות שמפריכות אותה.
    ברגע שנתגלו כאלה עובדות חפשו פתרונות ובסופו של דבר מצאו.
    מה ששינה זה לא הזמן שחלף אלא העובדות שנתגלו.
    זה בדיוק מה שאמרתי גם בתגובתי הקודמת ואין בדבריך אפילו רמז לסיבה לשנות את דעתי.

  15. בעבר האמינו כי חוקי ניוטון לא יפרכו מעולם. גם לא האמינו כי יתכנו אטומים. המחשבה והדמיון האנושי הם מוגבלים אל מול הטבע ואנו לומדים לקח חשוב זה שוב ושוב. לכן לך וגם לחלק (גדול) מהקהילה המדעית לא נראה כיום כי תיתכן תיאוריה גרויטציה אלטרנטיבית אבל אין פרוש הדבר שאין אחת כזו.

    כדי להבין שאתה טועה (אם זה אכן המצב) אין צורך שאני או משהו אחר יוכיח זאת דרוש להבין כי אם הולכים בכוון מסוים זמן מרובה ולא הגיעו לתוצאות הרי ככל שחלף זמן רב יותר כן רב הסיכוי שהכוון מוטעה. רק הדוגמה הדתית לא משתנה בזמן המדע הוא פרגמטי בבסיסו אם כוון מסוים לא מוביל לתוצאות הוא נזנח לא משנה עד כמה הוא נראה מבטיח בתחילת הדרך. אגב אני לא מניח כי 13.5 מיליארד שנה ניסו מדענים למצוא סלעים ורק אחר כך מצאו אותם. אני לא מניח כי מדענים חיפשו אלקטרונים במשך מאות שנים אבל כאשר מחפשים עדות המאששת תאוריה מסויימת והיא לא נמצאת אדם פרגמטי ישנה את דעותיו. אגב הייתי שמח לשמוע איך ניתן להפריך לפי דעתך את תאוריית החומר האפל בתאוריה זו מספיק פרמטרים לתאר כמעט כל תצפית וכיוון שכך איני רואה בה תאוריה מדעית רק בדיעבד היא מסבירה תצפיות ולא חוזה אותם. מבחינתי תורת החומר האפל שקולה לתאוריה שאומרת שחוקי הפיסיקה הם תלויי מקום ובכל גלקסיה יש חוקי פיסיקה אחרים כאלו המסיטים את האור כך שיתאים לתצפיות על פני כדור הארץ.
    אגב איני בטוח כי תורת ה"אתר" הופרכה מעולם, פשוט הפסיקו לחפש אותו. אולי יש להמשיך לחפש את ה"אתר" ונפריך את היחסות הפרטית? בו ניקח לדוגמא את ההיגס אם הוא לא ימצא בניסוי בLHC
    האם ימשיכו לחפש אותו בגלל ההצלחה המדהימה של מודל החלקיקים האלמנטריים או האם ישנו את המודל. אמונה עוורת במודל איננה אמונה מדעית.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן