נושאים באתר

צוות האתר

צוות האתר

האמנם חוקי הטבע מוחלטים?

האמנם חוקי הטבע מוחלטים?

הגישה המדעית שאלמנטרית לכל עיסוק בטבע ובטכנולוגיה, מבוססת כמובן על חוקי הטבע ועל מוחלטותם. ומהותה היא הגדרת ומדידת החוקיות המתגלית בטבע. כמובן שאין דרך יותר טובה לייצר טכנולוגיה ולהבין את הטבע.

אך האם בהכרח דרך זו כחה יפה גם להסקת מסקנות בקשר לתהליכי בריאת העולם, או על המתרחש בקוסמוס כולו?

נראה שעדיין יש לנו הרבה מה ללמוד בנושא מוחלטות חוקי הטבע ונצחיותם מראשית הימים ומראשית קיומו של החומר.

(ראה גם: האם המדע אכן מסביר את העולם?)

להלן מעט פרטים ממחקרים מעודכנים בנוגע לאנטי חומר, חלקים מן החומר ביקום שחוקי הטבע לגביהם שונים, הייתכן?

מקורות: 1 2 3

כנראה נמצאה א-סימטריה בין חלקיקים המכונים באריונים לבין אנטי-חלקיקים (אנטי-באריונים)

הקדמה
החומר ביקום מורכב מחלקיקים. אפילו האטומים (שפעם נחשבו ליסודיים) מורכבים מחלקיקים אחרים: ניוטרונים, פרוטונים ואלקטרונים; וגם הפרוטונים והניוטרונים אינם חלקיקי יסוד, אלא הם מורכבים מחלקיקים אחרים המכונים קווארקים. החלקיקים הכבדים יותר בטבע מכונים יחדיו באריונים.
לכל חלקיקי היסוד הנפוצים בטבע יש 'אנטי-חלקיקים' – אלה חלקיקים הדומים לחלקיקים המוכרים ברוב התכונות שלהם (מסה, גודל המטען החשמלי) – אך שמטענם החשמלי הוא הפוך. למשל: למול האלקטרון, שמטענו החשמלי הוא שלילי – יש פוזיטרון הזהה לו, עם מטען חשמלי חיובי. כאשר חלקיק ואנטי-חלקיק נפגשים, הם עוברים תהליך שנקרא איוּן או אניהילציה, בו שניהם הופכים לאנרגיה או לקרינה.

החידה
פיזיקת החלקיקים – החוקים שגילינו ושבאמצעותם אנו מסבירים את התנהגות חלקיקי היסוד בטבע – מכונה המודל הסטנדרטי, והם נותנים ניבוי מצויין לרוב התצפיות שאנו רואים; אבל לא לכולם. אחת התופעות הלא מוסברות – והיא תופעה משמעותית מאוד – היא זו:
על פי המודל הסטנדרטי, בעת התרחשות המפץ הגדול היו צריכים להיווצר כמות שווה של חלקיקים ואנטי-חלקיקים. או אז, היינו מצפים כי אלה יתנגשו אלה עם אלה, והיקום רובו ככולו יהיה אנרגיה, כמעט בלא חומר. לכל הפחות היינו מצפים כי נצפה בכמות שווה של חלקיקים ואנטי-חלקיקים ביקום – אך אנו רואים יקום המורכב בעיקר מחלקיקים, ואנטי חלקיקים הם נדירים יחסית. איך זה קורה?

השערות לפתרון החידה
מדענים העלו מספר השערות לפתרון הסתירה הגלויה. למשל, אחת ההשערות היתה, שהיקום הוא אמנם סימטרי – יש בו מספר שווה של חלקיקים ואנטי-חלקיקים – אך זאת בקנ"מ גדול מאוד, ובעתיד נמצא גלקסיות שלמות שמורכבות בעיקר מאנטי-חלקיקים.
הסבר אחר שהועלה הוא, שיש אי-סימטריה שעדיין איננו יודעים אותה בין התנהגות החלקיקים והאנטי-חלקיקים; כלומר, שבמובן מסוים יש לאנטי-חלקיקים חוקי פיזיקה שונים מאלה המוכרים לנו. אפשרות זו זכתה לכינוי באריוגנזה(Baryogenesis), מילה המורכבת מהמילים 'באריונים' ו- 'genesis' ('בראשית' בלעז), שכן היא נועדה להסביר את היווצרות הבאריונים הקיימים (ואת העדרם של האנטי-באריונים). עוד בשנת 1967 פרסם הפיזיקאי הרוסי הנודע אנדרי סחרוב מאמר בו הוא פרס את התנאים בהם תהליך הבאריונזה יוכל להתקיים, ובהם תנאי המכונה שבירת סמיטריית CP, שמשמעותה, בין היתר, שכוחות הטבע פועלים באופן שונה על חלקיקים ועל אנטי-חלקיקים.

הגילוי החדש
ההשערה אודות שבירת סמיטריית CP זכתה לאימות חלקי עוד בשנות ה- 70' למאה הקודמת, כאשר צמד מדענים גילו חוסר סימטריה בהתנהגות הטבע ביחס לחלקיקי יסוד המכונים קואונים (והם זכו על כך לפרס נובל). אך כדי לאשש באמת את ההשערה, צריך היה למצוא זאת ביחס לבאריונים עצמם, וכעת נראה שהדבר אכן נצפה:-

הגילוי החדש הוא פרי ניסויים שנערכו במאיץ החלקיקים הגדול בעולם במרכז המחקר CERN שעל גבול שוויץ וצרפת. החוקרים יצרו במאיץ באריונים המכונים Λb0, וצפו בתהליך שהופך אותם לפרוטונים (וחלקיקים קטנים יותר) כאשר הבאריונים הללו מתנגשים זה בזה. הם חזרו על הניסוי גם ביחס לאנטי-באריון המכונה Λb0-bar, והפיכתו לאנטי-פרוטון בעת התנגשות כאמור – וכאן הגילוי החדש:
נמצא הבדל של ממש בין בתהליך האמור אצל הבאריונים מזה ואצל האנטי-באריונים מזה, לעיתים עד כדי 20%. בכך יש אימות להשערה, שבאמת אין סימטריה בחוקים הפועלים על חלקיקים ואנטי-חלקיקים, וממילא יש בסיס להסבר מדוע באריונים נשארו מיד אחרי המפץ הגדול – מדוע יש ביקום חומר ולא רק אנרגיה.

בהחלט הישג מדעי משמעותי; אם כי החוקרים עצמם מציינים, כי נדרשים אימותים נוספים: דרגת הבטחון של הגילוי עדיין אינה ברמה המקובלת כדי להפוך את הממצא להחלטי; אך אם, כצפוי, ניסויים נוספים יאמתו זאת – מדובר בפריצת דרך של ממש. לא רק במציאת ההסבר, אלא גם בפתיחת תחום נוסף שיש לחקור: ניסוח חוקי הטבע על האנטי-חלקיקים.

בנוגע לקבועים הפיזיקליים, כדאי לעיין למשל בויקיפדיה האנגלית בערך: Time-variation of fundamental constants, העוסק באפשרות שהועלתה ע"י חוקרים שונים, שהקבועים הפיזיקליים הידועים לנו אינם אלמנטריים למציאות, ויתכן שבתקופות אחרות נראו אחרת.

כמה מלים מתוך הערך:

המונח "הקבועים הפיזיקליים" מבטא את הרעיון של תוצאה מספרית המייצגת את המציאות הפיזית בכפוף למדידה ניסיונית בזמן ובמקום שלנו. הקביעות (אי-גמישות) של כל "קבוע פיזי" היא כפופה לאימות ניסיוני.

פול דיראק בשנת 1937 העריך כי קבועים פיזיים כגון קבוע הכבידה או קבוע המבנה הדק, עשויים להיות כפופים לשינויים בסדרי גודל ארוכים של זמן.  ניסויים שנערכו מאז קבעו גבול עליון לאפשרות זו. הדבר נוגע לקבוע המבנה הדק, קבוע הכבידה, ויחס המסה של פרוטון- לאלקטרון, במיוחד עבור כל אלו יש מאמצים מתמשכים לשיפור הבדיקות על התלות האפשרית שלהם בזמן.

בהקשר פילוסופי יותר, הדעה שהיחסים של הקבועים הפיזיקליים הם נצחיים, מעלה את השאלה מדוע יש להם את הערך הספציפי הזה, במה שנראה כאילו היקום תוכנן לכך, בעוד הדעה שהם נתונים לשינוי גורסת, כי הערכים הידועים שלהם הם פשוט מקרה שמייצג את זמננו בו אנחנו יכולים למדוד אותם.

וראה עוד שם מקורות ופרטים לגבי כל אחד מהקבועים הפיזיקליים והמדידות שנעשו בדורות האחרונים.

ראה גם: התגלה חור שחור עתיק בממדים עצומים שמבלבל את המדענים. מדענים גילו חור שחור שגדול פי 12 מיליארד מהשמש, שנוצר 900 מיליון שנה לאחר המפץ הגדול והם מתקשים להסביר כיצד זה קרה. "זה לא תואם את התאוריות הקיימות כיום"

שתף מאמר זה

שיתוף ב facebook
שיתוף ב google
שיתוף ב twitter
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב pinterest
שיתוף ב print
שיתוף ב email

תגובות ישירות