האם היקום יתרחב לנצח או בסופו של דבר יקרוס לכתם זעיר?
במאמר שפורסם ביוני עולה כי התרחבות אינסופית הייתה בלתי אפשרית על פי תורת הפיזיקה העיקרית - השערה שעשתה גלים אדירים בקהילת הפיזיקה.
טים וייס, פיזיקאי מאוניברסיטת הטכנולוגיה בוינה, אמר: "אנשים מקבלים עניין מאוד רגשי, כי אם זה נכון ומגלה, זה היה מרהיב".
כעת פרסמו Wrase ועמיתיו מחקר נפרד שגורם חור עצום בטיעון הזה, שמשמעותו שאי אפשר לשלול עדיין יקום שהולך ומתרחב.
אנרגיה אפלה והתרחבות קוסמית
היקום שלנו מחלחל בכוח עצום ובלתי נראה שנראה כמתנגד לכוח המשיכה. הפיזיקאים מכנים כוח זה לאנרגיה אפלה, ונחשבים שהוא דוחף כל העת את היקום שלנו כלפי חוץ.
אבל ביוני, קבוצת פיזיקאים פרסמה מאמר בכתב העת ההדפס המקדים arXiv, ובהם עולה כי אנרגיה אפלה משתנה לאורך זמן. המשמעות היא שהיקום לא יתרחב לנצח אך עשוי בסופו של דבר להתמוטט לגודל שהיה לפני המפץ הגדול.
כמעט מייד, עם זאת, פיזיקאים מצאו בעיות עם התיאוריה: מספר קבוצות עצמאיות פרסמו אחר כך מאמרים שהציעו שינויים בהשערה. כעת עולה ממאמר שפורסם ב -2 באוקטובר בכתב העת Physical Review D שכעת הוא, ההשערה המקורית לא יכולה להיות נכונה מכיוון שהיא לא יכולה להסביר את קיומו של בוסון היגס - שאנחנו יודעים שהוא קיים, בזכות קדרדר הדרון הגדול, קלע החלקיקים המסיבי בגבול בין צרפת לשוויץ.
ובכל זאת, עם מעט ציוצים תיאורטיים, השערת היקום המתמוטטת עדיין יכולה להיות ברת קיימא, אמרה Wrase, מחברת משותפת בעיתון ה- Physical Review D החדש, ל- Live Science.
איך נסביר את כל מה שאי פעם היה?
תורת המיתרים, המכונה לעיתים תיאוריית הכל, היא מסגרת אלגנטית מבחינה מתמטית אך לא מוכחת לניסוי לאיחוד תיאוריית היחסות הכללית של איינשטיין עם מכניקת הקוונטים. תורת המיתרים מציעה כי כל החלקיקים המרכיבים את היקום אינם באמת נקודות אלא מיתרים חד-מימדיים הרוטטים - וההבדלים בתנודות הללו מאפשרים לנו לראות חלקיק אחד כפוטון ואחר כאלקטרון.
אולם, על מנת שתורת המיתרים תהיה הסבר בר-קיימא ליקום, אולם עליה לשלב אנרגיה אפלה.
דמיין את האנרגיה האפלה הזו ככדור בנוף של הרים ועמקים המייצגים את כמות האנרגיה הפוטנציאלית שיש לה, אמר Wrase. אם כדור עומד על ראש ההר, הוא עשוי להיות דומם, אך הוא יכול להתגלגל מטה עם הפרעה קלה ביותר, ולכן הוא לא יציב. אם הכדור יושב בעמק, הוא לא משתנה או זז, יש לו אנרגיה נמוכה והוא שוכן ביקום יציב, מכיוון שאפילו דחיפה חזקה תגרום לו להתגלגל חזרה לעמק.
תאורטיקני מיתרים הניחו זה מכבר כי אנרגיה אפלה היא קבועה ואינה משתנה ביקום. במילים אחרות, זה מתכרבל בעמקים שבין הרים, לא מתגלגל ממרומי ההר ובכך לא משתנה לאורך הזמן, אמר Wrase.
אולם ההשערה שהועלתה ביוני מרמזת שלתיאוריית המיתרים תפעל, בנוף אין הרים או עמקים מעל פני הים. (בתפיסה זו, היקום שלנו עומד מעל פני הים - מה שמסמן בצורה מטפורית את הנקודה בה האנרגיה האפלה מתחילה למשוך את היקום זה לזה או להרחיק את היקום לגזרים.)
במקום זאת, הנוף הוא מדרון קל וכדור האנרגיה הכהה מתגלגל כלפי מטה. "בזמן שהיא מתגלגלת כלפי מטה, האנרגיה הכהה הולכת וקטנה יותר," אמר Wrase. "גובה הכדור תואם את כמות האנרגיה האפלה ביקום שלנו."
בתיאוריה זו, אנרגיה אפלה עשויה בסופו של דבר לפלס את דרכה מתחת לפני הים ולהתחיל למשוך את היקום יחדיו לצורתו לפני המפץ הגדול.
אבל יש רק בעיה אחת, אמר Wrase.
"הראינו שצרידי הרים לא יציבים כאלה חייבים להתקיים," אמר. הסיבה לכך היא שאנו יודעים שהחלקיק של היגס קיים. והוכחנו בניסוי כי חלקיקי היגס יכולים להתקיים על גבי פסגות ההר הללו או "יקומים לא יציבים", וניתן להפריע להם במגע הקל ביותר, אמר.
קושי ביציבות היקום
קומרון ופא, תיאורטיקן מיתרים בהרווארד וסופר בכיר במאמר ההשערה מיוני, אמר ל- Live Science במייל כי אכן, ההשערה המקורית "מתקשה ביקומים לא יציבים." העיתון החדש הזה וכמה אחרים מראים על בעיה זו, הוסיף. אבל יש כמה מאמרים שהציעו שינויים קלים בהשערה שעדיין ישמרו למגבלות שראז וצוותו הציע, אמר.
אפילו בהשערה המתוקנת, "לא היינו ביקום יציב אלא הדברים ישתנו", אמר Wrase. המהדורה טוענת שמסגות הר יכולות להתקיים, אך עמקים יציבים אינם יכולים, אמר. (דמיין את צורת אוכף הסוס). הכדור צריך בסופו של דבר להתחיל להתגלגל ואנרגיה אפלה צריכה להשתנות בזמן, הוסיף. אבל "אם ההשערה שגויה, אז האנרגיה האפלה יכולה להיות קבועה, היינו יושבים בעמק בין שני הרים", והיקום היה ממשיך להתרחב.
תוך 10 עד 15 שנים הוא מקווה שלוויינים שלדוד באופן מדויק יותר את התפשטות היקום יוכלו לעזור לנו להבין אם אנרגיה אפלה היא קבועה או משתנה.
ופא הסכים. "אלה זמנים מרגשים בקוסמולוגיה, ובתקווה שבשנים הקרובות נראה עדויות ניסיוניות לשינוי האנרגיה האפלה ביקום שלנו," אמר.
