ראשית מדע להבין איך דברים עובדים

הוכחה מיקרוסקופית להתפשטות היקום

מבוא

יתכן שהכדור הזעיר שבתמונה מספק הוכחה כי היקום יתפשט לעד.

 

הכדור בקוטר של מעט יותר מעשירית המילימטר, נע לכיוון המשטח, בתגובה לתנודות האנרגיה של הואקום. הכוח האחראי לתופעה ידוע כאפקט קאזימיר.

 

יש כיום הצטברות ראיות לכך כי מרבית צפיפות האנרגיה ביקום אינה מוכרת, וזכתה לכינוי "אנרגיה אפלה".למרות התובנה המועטה באשר למקורה ואופייה של האנרגיה האפלה, ההנחה הרווחת קושרת בינה לבין תנודות הוואקום, מסוגן של אלו הכרוכות באפקט קאזימיר.

 

מדידת עוצמתו של אפקט קאזימיר

התפשטות היקום

האסטרונום אדווין הבל סיפק בראשית המאה שעברה ראיות תצפיתיות להתפשטות היקום. תגלית זו הובילה לתובנות באשר למפץ הגדול, ונמצאת בבסיסו של המודל הקוסמולוגי העכשווי.

 

בהנחה כי האנרגיה הדוחה האחראית למפץ הגדול חדלה מלפעול ברגעי הבריאה, התמקדו הניתוחים השונים באשר לעתיד היקום בניסיונות להעריך את כמות החומר ביקום, על מנת לאמוד את הכוח המושך אותו מפעיל החומר, ואת מידת ההאטה הנגזרת של ההתפשטות. בכמות מספקת של חומר יתכן אף מצב בו היקום יאיט, יעצר ויחזור להתכווץ.

 

תצפיות מהשנים האחרונות הובילו לתובנה הלא צפויה שהדיונים על קצב ההאטה שגויים - ומזה כ 5 מיליארד שנים, היקום מאיץ את התפשטותו.

מודלים אפשריים להתפשטות היקום

 

אנרגיה אפלה הינו כינוי למקורו של הכוח הדוחה האחראי להאצה. אחד המכניזמים האפשריים לאנרגיה האפילה מבוסס על אנרגיית הואקום (=תנודות הואקום).

 

חשוב להדגיש כי תובנה סדורה ומוסכמת לגבי אופיה של האנרגיה האפילה - אינה מצויה עדיין בידי המדענים. בין השאר מתקשים החוקרים להסביר מדוע חישובים נאיביים של תרומת האנרגיה הצפויה מתנודות הואקום, שונים במידה ניכרת מהערכים הנמדדים.

 

יחד עם זאת, אם אמנם זהו המכניזם, אין הפתעה בכך שהכוח הדוחה "ניצח".

 

ביקום בעל כמות חומר קבועה, הכוח המושך קבוע גם הוא.

התפשטות היקום (היינו גידול בכמות ה"ואקום"), לעומת זאת, פרושה  יותר אנרגיית ואקום בכל רגע ורגע, בהשוואה לקודמו, וכנגזר מכך - גידול בכוח הדוחה.

 

בנסיבות אלא, סבירה גם המסקנה כי היקום צפוי להתפשט לעד.

אפקט קאזימיר

הנדריק קאזימיר, חוקר במעבדות המחקר של פיליפס בהולנד, אשר חזה ב1948 את קיומו של כוח מושך בין 2 פלטות מוליכות. הגיע לנושא בעקבות ניסיונות לפענח את מהירות הזרימה האיטית של חומרים דוגמת מיונז.

החוקרים במעבדתו הבחינו כי חישוב הכוחות הבין-מולקולריים (כוחות ואן-דר-ואלס) לא תאם את התוצאות הנמדדות. מחקרו של קאזימיר הוביל לתובנה באשר לתרומתן של תנודות הואקום.

הסבר אינטואיטיבי לכוח אותו חזה קאזימיר בין שתי פלטות מוליכות הינו כדלקמן: המרכיב האלקטרומגנטי של תנודות הואקום במרחב הפתוח כרוך בתדרים בכל טווח הערכים. בין הפלטות, לעומת זאת, יתכנו רק ערכי תדר בדידים. הפער בין תנודות הואקום מחוץ ובתוך הפלטות - אחראי לכוח.

השגי השנים האחרונות בתחום הננו-טכנולוגיה יצרו תשתית עתירת פוטנציאל לכשעצמה, אך גם סיפקו במה לביטוייו של  אפקט קאזימיר הזעיר.

לא יפלא איפה כי הבנת תנודות הואקום מצויה בחזית המחקר הן על מנת לשפר את הבנת היקום, והן על מנת למנוע מחלקי מכונה זעירים מלהדבק זה לזה.

אפקט קאזימיר ככלי לשינוי קצב התנודות של לוח מיקרוסקופי (מעבדות בל)

מקורות/לקריאה נוספת

bullet תמונת היום באסטרונומיה NASA - 17.12.06
bullet אפקט קאזימיר - הבנתו ומדידתו (מגזין החברה הארופית לפיזיקה)
bullet אפקט קאזימיר וננו-טכנולוגיה במעבדות בל
bullet אנרגיה אפילה והאצת היקום - סקירה מאת שון קרול - אוניברסיטת שיקגו
bullet אנרגיה אפילה והאצת היקום - אתר לווין המחקר SANP למדידת סופרנובות הכרוכות בזיהוי ההאצה (על בסיס מאמר מ SCIENCE)
bullet "הויכוח הגדול" של 1998 - אוסף הפניות בעריכת NASA למקורות לעניין המודל הקוסמולוגי העכשווי
bullet התפשטות היקום - NASA לילדים
 

דף הבית
אודות
תכני ההעשרה
חדשות מדע - ארועים
חדשות מדע - עניין
איינשטיין בבית - רקע
איינשטיין בבית - הצטרפות
ארועים לקהל הרחב
קישורים
לפעילי ראשית מדע
ארגונים בעלי זיקה
מידע ליצירת קשר

דף הבית אודות תכני ההעשרה חדשות מדע - ארועים חדשות מדע - עניין איינשטיין בבית - רקע איינשטיין בבית - הצטרפות ארועים לקהל הרחב קישורים לפעילי ראשית מדע ארגונים בעלי זיקה מידע ליצירת קשר

שלח דואר אל webmaster@reshitmada.orgבצירוף שאלות או הערות אודות אתר אינטרנט זה.
השתנה לאחרונה: 13/01/10