בס''ד
 
עברית | English                              
חבר קיים התחבר | חבר חדש הרשם
דף הבית | אודותינו | החשבון שלי | תקנון | הפוך לדף הבית | צור קשר | פרסמו אצלנו
תרבות

החומר האפל ביקום

מספר מחקרים גילו לאחרונה שטף מסתורי של אלקטרונים ופוזיטרונים באזורים שונים בחלל. תיאוריות שהועלו מציעות שמדובר בחלקיקים שהם תוצר של החומר האפל. מאת:יעל פטר

 

החומר האפל הוא חומר היפותטי המהווה 85% מכל המסה ביקום. רובו מעולם לא נצפה או אושש בדרך כלשהי, אך ניתן לראות את השפעת הכבידה שלו על גלקסיות, צבירים ועל היקום כולו. תיאוריות חדשניות מציעות סוג שונה ואקזוטי של חומר שעדין לא מוכר למדע, ותיאוריות אחדות אפילו מנבאות קיומם של מסות-צל בעולמות-צל המקבילים לעולמנו.

המדענים "גילו שהספקטרום של אלקטרונים ופוזיטרונים [באזורים שונים ביקום] עולה, זאת אומרת יש יותר חלקיקים באנרגיות גבוהות ממה שציפו," אומר פרופ' רנן ברקנא מביה"ס לפיזיקה ואסטרונומיה באוניברסיטת תל אביב, “הסבר אפשרי הוא שמדובר בדעיכה של חלקיק חומר אפל, שמייצר חלקיקים שונים (כולל אלקטרונים ופוזיטרונים) כשהוא דועך.”

 

על נמושות ומאצ'ואים בחלל

יש שתי בעיות עיקריות בקוסמולוגיה: בעיית המסה החסרה, ושאלת היווצרות המבנים ביקום.

בשנות ה-30 כבר ידעו האסטרונומים שישנה כמות של חומר אפל בגלקסיה שלנו, שביל החלב. לכוכבים בשביל החלב יש תנועה סיבובית מורכבת, הם חגים סביב מרכז משותף שהוא מרכז הגלקסיה אך הם גם עולים ויורדים בתנועתם יחסית לציר הגלקסיה. ככל שתנועתם למעלה ולמטה קטנה יותר המשמעות היא שישנה מסה רבה יותר בתוך הגלקסיה אשר השפעות כבידתה מרסנות את תנועת הכוכבים.

על פי חישובים סטטיסטים של תנועת הכוכבים, וכן חישובים ספקטרוסקופים ומדידות תוצא דופלר מצאו האסטרונומים שבדיסקת שביל החלב, וכן בגלקסיות רבות נוספות, אמור להיות לפחות פי שניים יותר חומר מכמות החומר שאנו רואים. המסה הנעלמה צריכה להיות על פי החישובים בהילת הגלקסיה בדמות אובייקטים מאסיבים קטנים ומכאן הגיע שמם MACHO- Massive Compact Halo Objects ובתרגום חופשי מאצ'ו. הכינוי הזה נבחר בין היתר כי הוא תואם את תיאור גושי המסות הללו- אובייקטים מאסיבים ודחוסים שלופתים את הגלקסיה בכבידתם האיתנה. אובייקטים מסוג מאצ'ו לא חייבים להיות חומר אפל, כנראה שאחוז קטן מאובייקטים אלו הם חומר רגיל שפשוט אינו פולט אור כמו ננסים, פלנטות וחורים שחורים.

הבעיה השנייה של הקוסמולוגיה, היווצרות המבנים ביקום, צצה ועולה כאשר מנסים להחיל את תנאי ההתחלה של המפץ הגדול על אורך גילו של היקום, 13.7 מיליארד שנה.

בשנות השמונים תצפיות של החלל העמוק החלו להביא עדויות לכך שהגלקסיות ביקום נוטות להצטבר בצבירים, וצבירי הגלקסיות גם הן מתקבצות בצבירי על של גלקסיות. “בזמן התפיחה [תקופה מוקדמת הסמוכה למפץ הגדול], נוצרו פלקטואציות קטנות בצפיפות של אזורים שונים. הרבה אחר כך, באזורים יותר צפופים החומר האפל קרס ראשון ויצר את הגלקסיות הראשונות", אומר פרופ' ברקנא.

מחישובי מהירות סיבובית וההיסטים לאדום של הצבירים וצבירי העל גילו המדענים שחומר אפל בקנה מידה גדול בהרבה נמצא בטווח הבין גלקטי, אך בניגוד ל"מאצ'ו" במקרה זה כנראה מדובר בחלקיקים מאסיביים חלשי תגובה, WIMP's- Weakly Interacting Massive Particle's גם כאן בחרו המדענים בשם שמתאר בדיוק את טיפוסי האובייקטים כי התרגום המילולי של WIMP's זה "נמושות"- והאובייקטים הם חלקיקים בעלי מסה שאמנם מבצעים אינטראקציות כבידתיות אך שאר האינטראקציות שלהם עם החומר הרגיל זה רק בכח החלש.

"חומר רגיל מושפע מארבעה כוחות: כבידה, אלקטרומגנטי, וכוחות גרעיניים (החזק והחלש)”, אומר פרופ' ברקנא, “החומר האפל מושפע כמובן מכבידה, אך חוץ מזה, הוא יכול להיות מושפע מכוח באותו החוזק כמו הכוח הגרעיני החלש. זהו המקרה של WIMP.”

 

לו רק ידענו מאיפה הוא ומה הוא, כל חייו ממשיך להיות כדור שלא פגע

כוורת מצליחים במילות השיר האלה להביע את תמצית המסתורין של החומר האפל. החומר האפל שממלא את מרבית יקומנו ושומר על הגלקסיות והצבירים מלהתפורר ולהתפזר בחלל, אותו חומר שאינו מבצע אינטראקציות רגילות עם החלקיקים המוכרים לנו, מסקרן את הקהיליה המדעית במשך שנים.

"הוא אינו מתנגש עם חומר רגיל (או לפחות לא הרבה), כי התנגשויות כאלה היו משנות את התפלגות החומר האפל", אומר ברקנא. “רוב החומר בשביל החלב הוא אפל, אך בצפיפות מאד נמוכה, ואם האינטראקציה שלו היא רק בכוח החלש, קשה לגלות אותו באופן ישיר, אך יש ניסויים שמנסים לקלוט התנגשות של חומר אפל עם חומר, בהנחה שהחומר האפל הוא WIMP”.

מלבד ניסיונות לאיתור חלקיקי חומר אפל במאיצי חלקיקים כגון זה שמתבצע בLHC, כיום מתבצעים גם ניסיונות לאיתור 'נמושות' במעבדות ע"י קבוצות חוקרים ברחבי העולם. תיאוריות מסוימות מנבאות שחלקיקי החומר האפל לא מתקיימים רק הרחק בתוך החלל אלא אף שוטפים את כדור הארץ שלנו בזרמים של מיליארדי חלקיקים במטר רבוע בכל שנייה. בניסויים, החוקרים מנסים לאתר תבניות דעיכה אופייניות שעשויות להיווצר עקב התנגשות של אטום רגיל עם 'נמושה'. גילוי כזה ייתן תמיכה חזקה לתיאוריה סופר-סימטריה ולתיאורית המיתרים.

תאוריית M לעומת זאת, מציעה דווקא הסבר אחר לטיבו של החומר האפל. לפי תיאוריה זו אנו חיים בעולם ארבעה-ממדי (או ממברנה ארבעה-ממדית) שנמצא ביקום רב-ממדי. ביקום כזה כוכבים מאסיבים הקיימים ב"עולם צל" יוכלו להשפיע באמצעות הכבידה שלהם על כוכבים וחומר בעולמנו. אנו לא נראה את העצמים המאסיבים כי הם נמצאים בממברנה המקבילה לעולמנו, והיא אגב עשויה להיות בעלת יותר מארבעה ממדים, אך הכבידה היא חוצת גבולות ומשפיעה גם בין ממברנות מקבילות לכן אנו נראה השפעות כבידתיות של חומר שעבורנו הוא יהיה בלתי נראה. מאת:יעל פטר

מקורות

לקסיקון דביר לאסטרונומיה ולאסטרופיסיקה/ ג'ון גריבין

היקום בקליפת אגוז/ סטיבן הוקינג

עולמות מקבילים/ מיצ'יו קאקו

http://www.sciencedaily.com/releases/2009/08/090811143954.htm

 
תגובה לכתבה   |   שלח לחבר
 
לכתבה זו התפרסמו 0 תגובות
 
  תגובות  
 




 
 
 
 

ראשי | אודותינו | החשבון שלי | תקנון | צור קשר|פרסמו אצלנו|כתבו לנו


חנות וירטואלית | בניית אתרים
סיקום - חנות וירטואלית
© 2021, לוס אנג'לס ישראל . כל הזכויות שמורות