דלג לתוכן הראשי
מצפה הכוכבים כנרת
  • ספר לימוד
    • פרק א' – כיצד פועל המדע?
    • פרק ב' – אסטרונומיה קדומה
    • פרק ג' – המהפכה הקופרניקנית
    • פרק ד' – אנרגיה וחומר ביקום
    • פרק ה' – מערכת ארץ-ירח
    • פרק ו' – פלנטות ארציות
    • פרק ז' – פלנטות ענקיות וירחיהן
    • פרק ח' – גופים במרחב הפלנטרי
    • פרק ט' – כיצד נוצרה המערכת הפלנטרית?
    • פרק י' – גלוי קרינה מהחלל
    • פרק י"א – השמש – הכוכב שלנו
    • פרק י"ב – תכונותיהם של כוכבים
    • פרק י"ג – הולדתם ומותם של כוכבים
    • פרק י"ד – שביל החלב
    • פרק ט"ו – גלקסיות
    • פרק ט"ז – היקום המתפשט
    • פרק י"ז – קוסמולוגיה
    • פרק י"ח – החיים בכדור הארץ
    • פרק י"ט – חיים ביקום
  • הדמיות
  • עבודות זעירות
    • מהם מטאוריטים?
    • מה הם כתמי שמש?
    • מה קורה לחלקי השמש כאשר הם מתפרצים מהשמש ומה תוצאת נפילתם?
    • מדוע כוכב הלכת אורנוס מסתחרר בשכיבה על הצד?
    • מדוע צבעו של מאדים אדום?
    • מדוע כוכב הלכת אורנוס מסתחרר בשכיבה על הצד?
    • למה נעלמו המים במאדים?
    • איך כוכב הלכת צדק נוצר, הגיע למערכת השמש והחל להסתובב סביבה במסלול הקבוע?
    • כיצד נוצרו טבעותיו של שבתאי (saturn)?
  • פעילויות תלמידים
    • בית ספר יסודי
    • חטיבת ביניים
    • בית ספר תיכון
  • מצפה כוכבים רובוטי
  • פרויקטים
    • מייזמים שמתקיימים כעת
    • מייזמים שהסתיימו
    • תערוכת טילאות
  • צור קשר
  • ראשי
  • ספר לימוד
  • הדמיות באסטרונומיה
  • עבודות זעירות
  • אסטרוטופ
  • פעילויות תלמידים
  • מצפה כוכבים רובוטי
  • פרויקטים
  • צור קשר
מצפה הכוכבים כנרת
  • ספר לימוד
    • פרק א' – כיצד פועל המדע?
    • פרק ב' – אסטרונומיה קדומה
    • פרק ג' – המהפכה הקופרניקנית
    • פרק ד' – אנרגיה וחומר ביקום
    • פרק ה' – מערכת ארץ-ירח
    • פרק ו' – פלנטות ארציות
    • פרק ז' – פלנטות ענקיות וירחיהן
    • פרק ח' – גופים במרחב הפלנטרי
    • פרק ט' – כיצד נוצרה המערכת הפלנטרית?
    • פרק י' – גלוי קרינה מהחלל
    • פרק י"א – השמש – הכוכב שלנו
    • פרק י"ב – תכונותיהם של כוכבים
    • פרק י"ג – הולדתם ומותם של כוכבים
    • פרק י"ד – שביל החלב
    • פרק ט"ו – גלקסיות
    • פרק ט"ז – היקום המתפשט
    • פרק י"ז – קוסמולוגיה
    • פרק י"ח – החיים בכדור הארץ
    • פרק י"ט – חיים ביקום
  • הדמיות
  • עבודות זעירות
    • מהם מטאוריטים?
    • מה הם כתמי שמש?
    • מה קורה לחלקי השמש כאשר הם מתפרצים מהשמש ומה תוצאת נפילתם?
    • מדוע כוכב הלכת אורנוס מסתחרר בשכיבה על הצד?
    • מדוע צבעו של מאדים אדום?
    • מדוע כוכב הלכת אורנוס מסתחרר בשכיבה על הצד?
    • למה נעלמו המים במאדים?
    • איך כוכב הלכת צדק נוצר, הגיע למערכת השמש והחל להסתובב סביבה במסלול הקבוע?
    • כיצד נוצרו טבעותיו של שבתאי (saturn)?
  • פעילויות תלמידים
    • בית ספר יסודי
    • חטיבת ביניים
    • בית ספר תיכון
  • מצפה כוכבים רובוטי
  • פרויקטים
    • מייזמים שמתקיימים כעת
    • מייזמים שהסתיימו
    • תערוכת טילאות
  • צור קשר
  • ראשי
  • ספר לימוד
  • הדמיות באסטרונומיה
  • עבודות זעירות
  • אסטרוטופ
  • פעילויות תלמידים
  • מצפה כוכבים רובוטי
  • פרויקטים
  • צור קשר
17.15 חומר אפל ואנרגיה אפלה
ראשי » פרק י"ז - קוסמולוגיה » 17.15 חומר אפל ואנרגיה אפלה

17.15 חומר אפל ואנרגיה אפלה

ההתפלגות המשוערת של החומר והאנרגיה ביקום – היום (למעלה), ובזמן שנפלטה קרינת הרקע הקוסמית (למטה).

הקוסמולוגיה נמצאת במצב יוצא דופן. למודל המפץ הגדול יש ראיות מוצקות, והפרמטרים הקוסמולוגיים – הגיל, הצורה, הגודל וקצב ההתפשטות של היקום – נמדדים בדיוק הולך וגדל. ובכל זאת, שניים משלושת המרכיבים העיקריים של היקום עדיין מובנים רק מעט. מהתצפיות של לווייני המיקרוגל אנחנו יודעים שהיקום מורכב מכ-5% חומר רגיל, 27% חומר אפל ו-68% אנרגיה אפלה. המרכיבים האלה קובעים את קצב ההתפשטות ואת גורל היקום. החומר האפל הוא כמו "בלם": הוא פועל להאטת ההתפשטות ההתחלתית, והוא קבע את קצב ההתפשטות בשמונה מיליארד השנים הראשונות בערך. האנרגיה האפלה היא כמו "דוושת גז": היא פועלת להאצת ההתפשטות. ככל שהחומר האפל התדלל, האנרגיה האפלה השתלטה על קצב ההתפשטות, ובכ-5 מיליארד השנים האחרונות ההתפשטות מואצת. כך יימשך גם בעתיד.

נתונים מדומים של גלאי החלקיקים CMS במאיץ ההדרונים הגדול (LHC): בוזון היגס שנוצר בהתנגשות פרוטונים ומתפרק לסילונים של הדרונים ולאלקטרונים.

החומר האפל חידתי, אבל קשה מאוד להימנע מהמסקנה שהוא קיים, ושמסתו גדולה ממסת החלקיקים הרגילים – הפרוטונים והנייטרונים. חומר בלתי נראה שמפעיל כבידה התגלה בשביל החלב, בכל גלקסיה שנבדקה בקפידה, במאות צבירי גלקסיות, ואפילו בחללים הריקים שבין הגלקסיות. כמעט כל סוגי העצמים האפלים – מחורים שחורים ועד גרגרי אבק מיקרוסקופיים – נפסלו כהסבר עיקרי (חורים שחורים קדמוניים עדיין נבדקים), ונשארו רק חלקיקים תת-אטומיים כהסבר (בהנחה שאיננו רוצים לוותר על תורת הכבידה המוצלחת שלנו). המועמד המועדף הוא חלקיק מסיבי בעל אינטראקציה חלשה (weakly interacting massive particle, WIMP), שעדיין לא נראה בשום מעבדה או מאיץ חלקיקים. יש שני סוגים של חלקיקים כאלה: חלקיקים שנעו במהירות קרובה למהירות האור כשהגלקסיות התחילו להיווצר (חומר אפל חם), וחלקיקים שנעו לאט יותר באותו זמן (חומר אפל קר). המועמד הטוב ביותר לחומר אפל חם הוא הנייטרינו, אבל ייתכן שמסתו אינה מספיקה כדי להסביר את החומר האפל, ונייטרינים עלולים ליצור מבנה גדול של היקום שאינו מתאים לסקרי הגלקסיות. המועמד הטוב ביותר לחומר אפל קר הוא חלקיק היפותטי שנקרא נייטרלינו. הוא נחזה בתיאוריות שמנסות לאחד את כוחות היסוד בעזרת על-סימטריה (supersymmetry), שמובילות לקבוצה של "חלקיקי צל", והנייטרלינו הוא הקל ביותר מהם – ולכן יציב.

הפיזיקאים עובדים במלוא המרץ ביותר מתריסר ניסויים ברחבי העולם כדי לגלות חלקיקי WIMP. אם הם קיימים, בכל שנייה עוברים דרך כל סנטימטר רבוע של פני כדור הארץ (ושל גופנו!) עשרות אלפים מהם. אבל לפי ההגדרה, האינטראקציה שלהם עם חומר רגיל חלשה מאוד, ולכן אלה ניסויים קשים. דרך נוספת לגלות חלקיקי WIMP היא התנגשויות במאיצים כמו מאיץ ההדרונים הגדול. בעבר קיוו הפיזיקאים להצליח בתוך שנים ספורות, אבל אחרי יותר מעשר שנים של איסוף נתונים, ניסויי הגילוי הישיר (LUX, ‏XENON, ‏PandaX, ‏LZ) לא מצאו דבר, וגם במאיץ ההדרונים הגדול לא נמצאו חלקיקי על-סימטריה. כתוצאה מכך נפסלו תחומים גדולים מטווח התכונות האפשרי של חלקיקי WIMP, ומועמדים חלופיים לחומר האפל, כמו אקסיונים וחורים שחורים קדמוניים, זוכים ליותר תשומת לב. אם גם המועמדים הסבירים ביותר לחומר האפל ייפסלו, הקוסמולוגיה תעמוד בפני משבר.

האנרגיה האפלה היא תעלומה עמוקה עוד יותר מהחומר האפל, שלגביו יש לפחות מועמדים סבירים שמחפשים אותם. הראיה לאנרגיה האפלה נשענת על הגילוי מ-1998 שהתפשטות היקום מואצת. התוצאה הזאת אוששה בתצפיות, ואין בה ספק, אבל הפירוש שלה שנוי במחלוקת עזה בין אסטרונומים ופיזיקאים. סימן נוסף לכך שדרוש משהו כמו אנרגיה אפלה בא מנתוני קרינת הרקע, שמראים שהמרחב שטוח. מכיוון שהחומר הנראה והחומר האפל מהווים רק 32% מצפיפות המסה-אנרגיה שדרושה כדי שהמרחב יהיה שטוח, את 68% הנותרים מייחסים לאנרגיה האפלה. במונחים של שקילות מסה-אנרגיה, הצפיפות של האנרגיה האפלה נמוכה מאוד, 6.9 × 10−27 ק"ג למטר מעוקב, אבל היא משתלטת על היקום כי היא מפוזרת באופן אחיד ואינה מתדללת כשהמרחב מתפשט. תוצאות שפורסמו לאחרונה ממכשיר DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument), שפועל בטלסקופ מאיול בקוטר 4 מטרים במצפה קיט פיק, רומזות שעוצמת האנרגיה האפלה אולי משתנה לאורך הזמן הקוסמי. אם הדבר יאושש, זו תהיה תוצאה מרגשת, אבל היא תגביר עוד יותר את אי-הוודאות לגבי הטבע הפיזיקלי של האנרגיה האפלה.

פירוש אחד של האנרגיה האפלה הוא שהיא תכונה של המרחב – זה הקבוע הקוסמולוגי הקלאסי של איינשטיין, Λ. מכיוון שזו תכונה של המרחב עצמו, היא לא הייתה מתדללת כשהמרחב מתפשט: ככל שנוצר עוד מרחב, הייתה מופיעה עוד אנרגיה של מרחב. אבל שום תיאוריה בפיזיקה אינה חוזה למה למרחב צריכה להיות תכונה כזאת, או ערך שיגרום להאצה שאנחנו רואים. בנוסף, הקבוע הקוסמולוגי בגרסה של איינשטיין אינו אמור להשתנות עם הזמן הקוסמי. פירוש שני הוא שהאנרגיה האפלה היא ביטוי של "חלקיקים ואנטי-חלקיקים וירטואליים" שנוצרים ונעלמים ללא הרף. ידוע שזה קורה, אבל החישוב מראה שההשפעה של התופעה על המרחב-זמן גדולה פי 10120 מהנדרש! פירוש שלישי הוא סוג חדש של אנרגיה או שדה דינמיים; התאורטיקנים קוראים לו "קווינטסנציה" (quintessence, "היסוד החמישי"), כמחווה לפילוסופים היוונים הקדומים. ייתכן גם שתורת הכבידה שלנו שגויה. לאנרגיה האפלה אין כיום הסבר, והבנתה היא אתגר גדול לפיזיקאים ולאסטרונומים כאחד.

→ הסעיף הקודם: 17.14 הצפיפות הקריטית  |  הסעיף הבא: 17.16 גיל היקום ←

« הקודם
הבא »
פוסטים אחרונים
  • 17.31 גבולות הידע
  • 17.30 הרב-יקום
  • 17.29 תורת המיתרים והקוסמולוגיה
  • 17.28 העיקרון האנתרופי בקוסמולוגיה
  • 17.27 כוונון עדין בקוסמולוגיה
קטגוריות
  • אור והספקטרום האלקטרומגנטי
  • אנרגית השמש
  • אסטרואידים
  • אסטרוטופ
  • אסטרונומיה במאות 16-17
  • בית ספר יסודי
  • בית ספר תיכון
  • גלקסיות
  • גרמי שמים
  • הדמיות באסטרונומיה
  • הזמנת הרצאות
  • הירח
  • המרכז לחינוך אסטרונומי כנרת
  • הצעות למחקר
  • השמש
  • חטיבת ביניים
  • טלסקופ רובוטי
  • טלסקופים
  • ימי חלל ואסטרונומיה
  • כוכבים כפולים ומשתנים
  • כללי
  • ליקויים
  • מייזמים המתקיימים כעת
  • מייזמים שהסתיימו
  • מערכת השמש
  • מפגשי חובבים
  • מצפה כוכבים רובוטי
  • ספר לימוד
  • עבודות זעירות
  • פלנטה אורנוס
  • פלנטות מחוץ למערכת השמש
  • פלנטות מחוץ למערכת השמש
  • פלנטת מאדים
  • פלנטת נוגה
  • פלנטת נפטון
  • פלנטת צדק
  • פלנטת שבתאי
  • פעילויות לציבור הרחב
  • פעילויות לתלמידים
  • פרויקטים
  • פרק א' – כיצד פועל המדע?
  • פרק ב' – אסטרונומיה תצפיתית
  • פרק ג' – המהפכה הקופרניקנית ותוצאותיה
  • פרק ד' – אנרגיה וחומר ביקום
  • פרק ה' – מערכת ארץ-ירח
  • פרק ו' – פלנטות ארציות
  • פרק ז' – פלנטות ענקיות וירחיהן
  • פרק ח' – גופים במרחב הפלנטרי
  • פרק ט' – היווצרות מערכת פלנטרית
  • פרק ט"ו – גלקסיות
  • פרק ט"ז – היקום המתפשט
  • פרק י' – גלוי קרינה מהחלל
  • פרק י"א – השמש – הכוכב שלנו
  • פרק י"ב – תכונותיהם של כוכבים
  • פרק י"ג – הולדתם ומותם של כוכבים
  • פרק י"ד – שביל החלב
  • פרק י"ז – קוסמולוגיה
  • פרק י"ח – החיים בכדור הארץ
  • פרק י"ט – חיים ביקום
  • קואורדינטות ותנועות
  • קוסמולוגיה
  • שאלות נפוצות
  • תוכנות לניתוח תצלומים
  • תחרות ארצית בצילום אסטרונומי
  • תכונותיהם של כוכבים
  • תמיכה
  • תנועות גרמי שמים
  • תערוכת טילאות
  • תצפיות שמיים
תגובות אחרונות
    ארכיונים
    • נובמבר 2026
    • אוקטובר 2026
    • ספטמבר 2026
    • מאי 2026
    • מרץ 2026
    • נובמבר 2025
    • אוקטובר 2025
    • אוגוסט 2025
    • יולי 2025
    • יוני 2025
    • פברואר 2025
    • נובמבר 2024
    • אוקטובר 2024
    • אוגוסט 2024
    • יולי 2024
    • מאי 2024
    • פברואר 2024
    • ספטמבר 2023
    • אוגוסט 2023
    • אפריל 2023
    • מרץ 2023
    • פברואר 2023
    • ינואר 2023
    • דצמבר 2022
    • נובמבר 2022
    • אוקטובר 2022
    • פברואר 2022
    • דצמבר 2021
    • דצמבר 2020
    • דצמבר 2019
    • אוקטובר 2019
    • ספטמבר 2019
    • אוגוסט 2019
    • יולי 2019
    • יוני 2019
    • מאי 2019
    • אפריל 2019
    • ינואר 2019
    • נובמבר 2018
    • אוקטובר 2018
    • ספטמבר 2018
    • יולי 2018
    • יוני 2018
    • מאי 2018
    • אפריל 2018
    • מרץ 2018
    • פברואר 2018
    • ספטמבר 2017
    • אוגוסט 2017
    • יולי 2017
    • יוני 2017
    • מאי 2017
    • אפריל 2017
    • מרץ 2017
    כלים
    • הרשמה
    • התחבר
    • פיד רשומות
    • פיד תגובות
    • WordPress.org
    תוכן עניינים:
    פרק א'
    • 1.14 קנה מידה בחלל
    • 1.13 האסטרונומיה כמדע
    • 1.12 מחקר מדעי מודרני
    • 1.11 מערכות ידע מדעיות
    • 1.10 תיאוריות מדעיות
    • 1.9 חקר מקרה – חיים על מאדים
    • 1.8 בדיקת השערות
    • 1.7 סימון מדעי
    • 1.6 תצפיות ואי-וודאות
    • 1.5  ממדים
    • 1.4  אומדן
    • 1.3 מדידות
    • 1.2 ראיות
    • 1.1 טבע המדע
    פרק ב'

    יש ללחוץ על כפתור העריכה כדי לשנות את הטקסט הזה. לורם איפסום דולור סיט אמט, קונסקטורר אדיפיסינג אלית קולהע צופעט למרקוח איבן איף, ברומץ כלרשט מיחוצים. קלאצי צש בלי

    מדיניות הפרטיות | כל הזכויות שמורות ל-שיר-שירותי ידע ברשת, אשדות יעקב איחוד © 2022
    Design by Visuali

    כלי נגישות

    גודל טקסט
    הצהרת נגישות
    by Studio Visuali
    logo

    אנחנו משתמשים בעוגיות

    אנו משתמשים בעוגיות כדי לשפר את חוויית הגלישה שלך, לנתח את השימוש באתר ולהתאים עבורך תוכן שיווקי. בלחיצה על "אישור הכל" אתה מאשר את השימוש בעוגיות. באפשרותך לנהל את העדפותיך, לדחות עוגיות שאינן הכרחיות או לקרוא עוד במדיניות הפרטיות שלנו.

    מדיניות פרטיות

    Visuali — Cookie Consent

    עוגיות הכרחיות

    עוגיות אלו נדרשות לתפקוד הבסיסי של האתר ולא ניתן לכבותן.

    עוגיות פונקציונליות

    מאפשרות לאתר לזכור את העדפותיך, כגון שפה או אזור.

    עוגיות אנליטיקה

    עוזרות לנו להבין כיצד המבקרים משתמשים באתר, לשם שיפור השירות.

    עוגיות שיווק

    משמשות להצגת פרסומות רלוונטיות עבורך ולמדידת אפקטיביות קמפיינים.

    גלילה לראש העמוד