שתיים מהפריצות דרך הפיזיקה הגדולות ביותר בעשור האחרון הן הגילוי שחלקיקים תת-אטומיים מחורבנים הנקראים נייטרינים למעשה יש כמות קטנה של מסה והגילוי כי התפשטות היקום אכן מעלה מהירות.
כעת, שלושה פיזיקאים מאוניברסיטת וושינגטון מציעים ששני התגליות קשורות באופן אינטגראלי דרך אחד המאפיינים המוזרים ביותר של היקום, אנרגיה אפלה, הצמדה שלדבריהם יכולה להיגרם על ידי חלקיק תת-אטומי שאינו מוכר בעבר שהם מכנים "האצה".
אנרגיה אפלה הייתה זניחה ביקום המוקדם, אך כעת היא מהווה כ -70 אחוז מהקוסמוס. הבנת התופעה עשויה לעזור להסביר מדוע יום אחד, הרבה בעתיד, היקום יתרחב כל כך עד ששום כוכבים או גלקסיות אחרות לא יהיו גלויות בשמי הלילה שלנו, ובסופו של דבר זה יכול לעזור למדענים להבחין האם התרחבות היקום תימשך. ללא הגבלת זמן.
בתיאוריה חדשה זו, נויטרינו מושפע מכוח חדש הנובע מהאינטראקציה שלהם עם מאיצים. אנרגיה אפלה תוצאת כאשר היקום מנסה להפר את הנייטרינים, ומניב מתח כזה בגומיה מתוחה, אמרה אן נלסון, פרופסור לפיזיקה של UW. המתח הזה מזין את התפשטות היקום, אמרה.
נייטרינו נוצר על ידי הטריליונים בכבשן הגרעיני של כוכבים כמו השמש שלנו. הם זורמים ביקום, ומיליארדים עוברים בכל החומר, כולל אנשים, בכל שנייה. מלבד מסה זעומה, אין להם מטען חשמלי, מה שאומר שהם מתקשרים מעט מאוד, אם בכלל, עם החומרים שהם עוברים.
אולם האינטראקציה בין מאיצים לחומר אחר חלשה עוד יותר, אמר נלסון וזו הסיבה שאותם חלקיקים לא נראו עדיין על ידי גלאים מתוחכמים. עם זאת, בתיאוריה החדשה, האצות מציגות כוח שיכול להשפיע על נייטרינים, כוח שלדעתה ניתן לגלות על ידי מגוון ניסויי נייטרינו שכבר פועלים ברחבי העולם.
"ישנם דגמים רבים של אנרגיה אפלה, אך המבחנים מוגבלים לרוב לקוסמולוגיה, ובמיוחד למדידת קצב ההתפשטות של היקום. מכיוון שהדבר כרוך בתצפית על עצמים רחוקים מאוד, קשה מאוד לבצע מדידה כזו בדיוק ", אמר נלסון.
"זהו המודל היחיד שנותן לנו דרך משמעותית לבצע ניסויים על כדור הארץ כדי למצוא את הכוח שמוליד אנרגיה אפלה. אנו יכולים לעשות זאת באמצעות ניסויים קיימים של נייטרינו. "
התיאוריה החדשה מתקדמת במאמר מאת נלסון; דייוויד קפלן, גם הוא פרופסור לפיזיקה של UW; וניל וויינר, עמית מחקר UW בפיזיקה. עבודותיהם, הנתמכות בחלקן במענק מטעם המחלקה לאנרגיה בארה"ב, מפורטות במאמר שהתקבל לפרסום בגיליון הקרוב של Physical Review Letters, כתב העת של החברה האמריקאית לפיזיקליות.
החוקרים טוענים שמסת נייטרינו יכולה להשתנות בהתאם לסביבה דרכה הוא עובר, באותו אופן מראה האור משתנה תלוי אם הוא נוסע באוויר, במים או בפריזמה. זה אומר שגלאי נייטרינו יכולים להמציא ממצאים שונים במקצת, תלוי היכן הם נמצאים ומה מקיף אותם.
אבל אם נייטרינו הוא מרכיב באנרגיה אפלה, הדבר מצביע על קיומו של כוח שישלים בין חריגות בין הניסויים השונים, אמר נלסון. קיומו של אותו כוח, המורכב הן מניטרינו והן מאיצים, ימשיך לדלק את התפשטות היקום, אמרה.
פיסיקאים רדפו אחר ראיות שיכולות לדעת אם היקום ימשיך להתרחב ללא הגבלת זמן או להפסיק בבת אחת ולהתמוטט על עצמו במה שנקרא "מכה גדולה". אמנם התיאוריה החדשה אינה קובעת "משבר גדול", אמר נלסון, אבל זה אומר שבשלב מסוים ההרחבה תפסיק להתגבר.
"בתיאוריה שלנו, בסופו של דבר הנייטרינים יתפרקו יותר מדי זה מזה ויהיו מסיביים מכדי שיוכלו להיות מושפעים יותר מהשפעת האנרגיה האפלה, כך שתאוצת ההתרחבות תצטרך להפסיק", אמרה. "היקום יכול להמשיך ולהתרחב, אך בקצב הולך ופוחת."
המקור המקורי: מהדורת חדשות אוניברסיטת וושינגטון
