במשך עשרות שנים, מדענים תמהו על העובדה שהיקום שלנו מתרחב. באופן הגיוני, כוח הכבידה אמור למשוך את הגלקסיות שלנוקרוב יותריחד, אבל תצפיות בשנות ה-90 גילו שהיקום לא רק מתרחב, הוא מתרחב בקצב מואץ לכאורה, משהו שמדענים קבעו.
אנרגיה אפלה(לא להתבלבל עםחומר אפל) הוא הכוח ההיפותטי שמרכיב מסביב68.3 אחוזיםשל האנרגיה ביקום הנצפה, ומרחיק את הגלקסיות. אבל למרות הרבה עדויות עקיפות לקיומה, אף אחד לא הצליח לזהות ישירות אנרגיה אפלה, או להסביר בצורה מספקת מאיפה היא מגיעה.
כעת, מחקר חדש יכול לתקן את כל זה. התשובה? אנרגיה אפלה הגיוני לחלוטין... בהנחה שאחד החוקים הבסיסיים ביותר ביקום הופר מבלי ששמנו לב.
החוק הבסיסי הזה הוא שימור האנרגיה, וזה עניין גדול. זה החוק שכולנו למדנו במדעים בתיכון שקובע שאנרגיה במערכת מבודדת לא יכולה להיווצר ולא להרוס - היא יכולה רק לשנות צורות. וזה עומד בבסיס רוב הפיזיקה הבסיסית.
אבל המחקר החדש טוען שאם היקום היה מדליף בעדינות אנרגיה בימיו הראשונים, זה יכול להסביר את האנרגיה האפלה שאנו רואים היום. חשוב לציין, הצוות גם מציע שהחוק היה יכול להיעבר בצורה כל כך קטנה, אפילו לא היינו שמים לב לזה.
אז למה הצורך בהשערה כה דרסטית? הכל מסתכם בבעיות שיש לנו עם אנרגיה אפלה, וכדי להסביר אותן, עלינו לחזור לשנת 1917, כאשר איינשטיין ניסה להבין מדוע היקום היה סטטי, לא מתרחב או מתכווץ, וזו הייתה ההנחה ב- זְמַן.
כדי להסביר את היעדר הצטמקות כבידה, איינשטיין הבין שחייב להיות משהו שם בחוץ שדוחף את כוח המשיכה לאחור בקנה מידה קוסמי, והוא קרא לזהקבוע קוסמולוגי.
אבל הוא פחות או יותרביטל את הרעיון ב-1929, כשהאסטרונום אדווין האבל ראה את הסימנים הראשונים שהיקום מתרחב, וזרק מפתח היפותטי לחישוביו.
לאחר מכן, ב-תחילת שנות ה-90, מדענים הראו שהיקום מתרחב בקצב מואץ, והקבוע של איינשטיין הפך להיות רלוונטי שוב.
חוקרים הבינו שאיינשטיין הקבוע שחקר את כל העשורים האלה לפני כן, כנראה היה למעשה מה שאנו מכנים כיום אנרגיה אפלה.
אז מהי אנרגיה אפלה? הרעיון הכללי הוא שזהו קבוע קוסמולוגי הנובע מחלל ריק.
הודות למכניקת הקוונטים, אנו יודעים שהחלל הריק הואאף פעם לא ריק למעשה- הוא מלא בחלקיקי קוונטים מוזרים ואנרגיה שנכנסת ויוצאת מהקיום, ואחד מהחלקיקים המוזרים האלה יכול לשאת כוח דוחה, הלא הוא אנרגיה אפלה.
הבעיה היחידה היא שכמות ה'אנרגיה האפלה' שאנו צופים שתתעורר בתהליך זה היא הרבה יותר ממה שניתן להסביר על ידי ההתפשטות הנצפית של היקום - עד 120 סדרי גודל יותר, ליתר דיוק.
זה אומר שאו שאנחנו לא מודדים את זה כמו שצריך, או שאנחנו עדיין לא מבינים מאיפה מגיעה אנרגיה אפלה מלכתחילה.
מחקר חדש זה מצביע על כך שהאחרון עשוי להיות במשחק, ומעלה השערה חדשה. מה אם היקום היה מדליף בעדינות אנרגיה בימיו הראשונים, והאנרגיה האבודה הזו קבעה את הערך של אנרגיה אפלה?
"במודל, אנרגיה אפלה היא משהו שעוקב אחרי כמה אנרגיה ומומנטום אבדו במהלך ההיסטוריה של היקום", אחד מחברי הצוות, אלחנדרו פרס,סיפרמַדָע.
הבסיס של השערה חדשה זו הוא מודל חלופי שלשאיינשטיין הגה ב-שנות ה-19 של המאה ה-20 שנקראו כוח משיכה חד מודולרי,שקובע שאין צורך לחסוך באנרגיה.
אם מודל הכבידה החד מודולרי הזה מיושם על החישובים, אז הערך של הקבוע הקוסמולוגי יתאים בצורה מושלמת לתצפיות על ההתפשטות המואצת של היקום שלנו, קובע הצוות.
חשוב לציין, זה גם לא בהכרח מתעסק יותר מדי עם ההבנה הנוכחית שלנו של היקום. למרות שהעלמות האנרגיה ביקום המוקדם משפיעה באופן משמעותי על ערכי האנרגיה האפלה, היא למעשה לא תשפיע על הרבה יותר, או תהיה מורגשת על ידי הניסויים של היום.
"ניתן לוותר על אנרגיה ממרכיבי חומר לשדה הכבידה, ו'אובדן אנרגיה' זה יתנהג כקבוע קוסמולוגי - הוא לא ידולל על ידי התרחבות מאוחרת יותר של היקום", אחד מהצוות, טיבו ג'וסט,סיפרה ליסה זיגה מ-Phys.org.
"לכן לאובדן זעיר או יצירת אנרגיה בעבר המרוחק עשויות להיות השלכות משמעותיות כיום בקנה מידה גדול".
עם זאת, יש כאן בעיה גדולה - אם האנרגיה הנעלמת לא הותירה השפעות מתמשכות על היקום, מלבד שינוי ערכה של האנרגיה האפלה, אז אין לנו דרך לבדוק אם ההשערה הזו נכונה או לא.
"ההצעה שלנו מאוד כללית, וכל הפרה של שימור אנרגיה צפויה לתרום לקבוע קוסמולוגי יעיל. זה יכול לאפשר להגדיר אילוצים חדשים על מודלים פנומנולוגיים מעבר למכניקת הקוונטים הסטנדרטית".ג'וסט אמר ל-Phys.org.
"מצד שני, ראיות ישירות לכך שאנרגיה אפלה מקורה באנרגיה שאינה שימור אנרגיה נראית ברובה מחוץ להישג יד, מכיוון שיש לנו גישה לערך של הלמבדה [הקבוע הקוסמולוגי] כיום ומגבלות על התפתחותה בזמן מאוחר בלבד. ."
אז לעת עתה, ההשערה הזו נשארת בדיוק כזו - השערה שלא נבדקה. אבל הפיזיקאים אומרים שהם רוצים לחקור את האפשרות עוד יותר בעתיד.
"זה בשום אופן לא סופי", לי סמולין, תיאורטיקן מהמכון ההיקפי לפיזיקה תיאורטית בווטרלו, קנדה, שלא היה מעורב במחקר,סיפרמַדָע."אבל... זה רעיון חדש שיכול להיות נכון ולכן שווה להתעניין בו."
המחקר פורסם במכתבי סקירה פיזית,ותוכלו לראות את העיתון המלא בחינם באינטרנט בכתובתarXiv.org.
