יתכן ויש סדקים בזמן החלל, אך הטלסקופים של האנושות לא יכולים לראות אותם.
הסדקים, אם הם קיימים, ישנים - שרידים של תקופה זמן קצר לאחר המפץ הגדול כאשר היקום בדיוק עבר ממצב חם יותר, זר יותר למצב הקריר והמוכר יותר שאנו רואים כיום. ההצטננות הגדולה הזו, מה שהפיזיקאים מכנים "מעבר שלב", התחיל מוקדם יותר במקומות מסוימים מאשר באחרים, כך עולה מהתיאוריה. בועות של יקום קריר יותר התגבשו והתפשטו, פורחות על פני החלל עד שפגשו בועות אחרות. בסופו של דבר כל החלל עבר, והיקום הישן נעלם.
אבל אותה מדינה ישנה ואנרגטית גבוהה אולי חיה בגבולות שבין הבועות, סדקים במרקם הזמן-המרחב בו נפגשו אותם אזורי קירור ולא התאימו זה לזה באופן מושלם. יש פיסיקאים שחשבו שעוד אנו עשויים לראות עדויות לאותם סדקים או פגמים - המכונים "מיתרים קוסמיים" - ברקע המיקרוגל הקוסמי (CMB), החום שנשאר מההתפתחות האלימה של היקום. אך על פי עיתון חדש, ראיות אלו פשוט היו קלושות מכדי שכל טלסקופ יוכל להבחין אי פעם נגד הרעש.
מיתרים קוסמיים הם חפצים שקשה לדמיין, אמר אוסקר הרננדז, פיזיקאי מאוניברסיטת מקגיל במונטריאול ומחבר משותף לעיתון. אבל יש להם אנלוגים בעולמנו.
"האם הלכת על אגם קפוא? האם שמת לב לסדקים שרחפו בקרח האגם הקפוא? זה עדיין די מוצק. אין ממה לפחד, אבל יש סדקים," אמר הרננדז ל- Live Science.
סדקים אלו נוצרים בתהליך מעבר שלבי דומה לזה של מיתרים קוסמיים.
"קרח הם מים שעברו מעבר שלב," אמר. "מולקולות מים חופשיות לנוע כנוזל, ואז פתאום, איפשהו, הן מתחילות להיווצר גביש. ... זה מתחיל לאצוף את עצמו באריחים, שהם משושים. עכשיו, דמיין שיש אריחים שהם מושלמים משושים וריצוף עם זה. אם מישהו בקצה השני של האגם יתחיל לרצף שוב, "למעשה יש סיכוי אפס כי האריחים שלך יתיישרו.
מקומות מפגש לא מושלמים על פני אגם קפואים יוצרים סדקים ארוכים. במרקם בו מצטלבים חלל וזמן הם יוצרים מיתרים קוסמיים - אם הפיזיקה שבבסיס נכונה.
בחלל, מאמינים החוקרים, ישנם שדות שקובעים את התנהגותם של כוחות וחלקיקים יסודיים. מעברי השלב הראשון של היקום הביאו את השדות הללו לקיום.
"יכול להיות שדה הנוגע לחלקיק כלשהו שצריך, במובן מסוים, 'לבחור כיוון להקפיא ולהצטנן'. ומכיוון שהיקום באמת גדול, הוא יכול לבחור כיוונים שונים באזורים שונים ביקום, "אמר. "עכשיו, אם שדה זה מציית לתנאים מסוימים ... אז כשהיקום יתקרר יהיו קווי אי-רציפות, יהיו קווי אנרגיה שלא יכולים להתקרר."
כיום נקודות המפגש הללו יופיעו כקווי אנרגיה דקיקים עד אינסוף בחלל.
מציאת אותם מיתרים קוסמיים זה עניין גדול מכיוון שהם יהיו עוד הוכחה לכך שהפיזיקה גדולה יותר ומסובכת ממה שהמודל הנוכחי מאפשר, אמר הרננדז.
כרגע, התיאוריה המתקדמת ביותר של פיזיקת החלקיקים שלדעת החוקרים הוכחה באופן סופי ידועה כמודל הסטנדרטי. זה כולל את הקווארקים והאלקטרונים המרכיבים אטומים, כמו גם חלקיקים אקזוטיים יותר כמו בוזון היגס וניוטרינו.
עם זאת, מרבית הפיזיקאים סבורים שהמודל הסטנדרטי אינו שלם. כפי שדיווחה בעבר Live Science, ישנם כל מיני רעיונות כיצד להרחיב את זה, החל מחלקיקים על-סימטריים (כלומר, "סטאו סליפטון") ועד תיאוריית העל - הרעיון שניתן להסביר את כל החלקיקים והכוחות כתנודות של זעירים , "מיתרים" רב-ממדיים. (הערה: "המיתרים" של תיאוריית העל הם לא אותו דבר כמו "מיתרים קוסמיים". יש רק כל כך הרבה מטאפורות זמינות ולעיתים פיזיקאים בתחומים שונים משתמשים בהם מחדש.)
הרננדז, אמר הרננדז: "הרחבות רבות של הדגם הסטנדרטי שאנשים באמת אוהבים - כמו הרבה תיאוריות עילאיות ואחרות - מובילות באופן טבעי למיתרים קוסמיים לאחר התרחשות האינפלציה. "אז מה שיש לנו הוא אובייקט שמנבאים חיזוי על ידי דגמים רבים מאוד, כך שאם הם לא קיימים אז כל המודלים האלה נשללים. אם הם קיימים, אלוהים אדירים, אנשים שמחים."
מאז 2017 היה עניין רב בנסיון לאתר מיתרים ב- CMB, כך כתבו הרננדז וכותביו המשותפים בעיתונם, שפרסם 18 בנובמבר למאגר arXiv וטרם נבדקו עמיתים.
הרננדז, יחד עם רזוון צ'יוקה ממכללת מריאנופוליס בווסטמאונט שבקוויבק, טענו בעבר כי רשת עצבית מפותלת - סוג רב עוצמה של תוכנת מציאת דפוסים - תהיה הכלי הטוב ביותר לאיתור עדויות למיתרים ב- CMB.
בהנחה שמפה מושלמת ונטולת רעש של ה- CMB, הם כתבו בעיתון נפרד משנת 2017, מחשב שמריץ רשת עצבית מסוג זה אמור להיות מסוגל למצוא מיתרים קוסמיים גם אם רמות האנרגיה שלהם (או "המתח") נמוכות להפליא.
אולם לאחר שבחנו את הנושא במאמר חדש זה משנת 2019, הם הראו כי במציאות, כמעט בלתי אפשרי לספק נתונים מספיק CMB נקיים לרשת העצבית בכדי לאתר את המיתרים הפוטנציאליים הללו. מקורות מיקרוגל אחרים ובהירים יותר מטשטשים את ה- CMB וקשה להתנתקם לחלוטין. אפילו מכשירי המיקרוגל הטובים ביותר אינם מושלמים, עם רזולוציה מוגבלת ותנודות אקראיות ברמת הדיוק שלהם מפיקסל למשנהו. כל אותם גורמים ועוד, הם מצאו, מוסיפים לרמה של אובדן מידע ששום שיטה עדכנית או מתוכננת להקליט ולנתח את ה- CMB לא תוכל להתגבר עליהם, כתבו. שיטה זו לציד מיתרים קוסמיים היא מבוי סתום.
זה לא אומר שהכל אבוד, הם כתבו.
שיטה חדשה לציד מיתרים קוסמיים מבוססת על מדידות של התפשטות היקום לכל הכיוונים על פני חלקים קדומים של היקום. שיטה זו - המכונה מיפוי בעוצמה של 21 סנטימטר - אינה מסתמכת על לימוד תנועות של גלקסיות בודדות או על תמונות מדויקות של ה- CMB, אמר הרננדז. במקום זאת, זה מבוסס על מדידות המהירות שבה אטומי מימן מתרחקים מכדור הארץ, בממוצע, בכל חלקי החלל העמוק.
המצפים הטובים ביותר למיפוי 21 ס"מ (כך נקרא מכיוון שמימן פולט אנרגיה אלקטרומגנטית באורך גל של 21 ס"מ) עדיין אינם מקוונים. אולם כאשר הם מגיעים, כתבו המחברים, יש תקווה לראיות ברורות יותר למיתרים קוסמיים בנתונים שלהם. ואז, אמר הרננדז, הציד יכול להתחיל מחדש.
