מרבית הכתבות שאנו מפרסמים נוגעות לידע המדעי המבוסס שבידינו. הפעם אחרוג ממנהגנו ואדון במספר שאלות שאנו, הפיזיקאים התאורטיים, לא יודעים את פתרונן.
בחרתי מספר בעיות שאני רואה כחשובות ביותר, אולם הדבר הוא סובייקטיבי ויש פיזיקאים שיחשבו שבעיות אחרות הן חשובות יותר או מעניינות יותר.
הסדר שאני מציג את הבעיות איננו חשוב, כלומר לא דרגתי את הבעיות על-פי סדר חשיבותן.
א. בעיית הקבוע הקוסמולוגי (האנרגיה האפלה):
באחד הפוסטים הקודמים דנו באנרגיה האפלה הממלאת את היקום כולו. ככל הנראה מדובר באנרגיית הריק. כיום לא ידוע כיצד לחשב את גודלה של אנרגיית הריק. הערכות שונות של צפיפות אנרגיית הריק נותנות מספרים הגבוהים פי 10 בחזקת 120 מהערך הנמדד!
ב. בעיית מסת ההיגס (בעיית ההיררכיה):
מדוע מסת חלקיק ההיגס היא כ-125 ג׳יגה אלקטרון וולט? פיזיקאים תאורטיים ניסו לחשב את מסת ההיגס והערך המחושב גדול פי עשר בחזקת 15 מהערך הנמדד! מדוע? ייתכן שבעיה זו דומה לבעיית הקבוע הקוסמולוגי.
ג. המודל הסטנדרטי ומעבר לו:
המודל הסטנדרטי של החלקיקים האלמנטריים כולל שלושה דורות של קוורקים (שחלקם מרכיבים את הגרעין) ושלושה דורות של לפטונים (חלקיקים דמויי אלקטרון או ניוטרינו). מדוע שלושה?
המודל כולל שלוש פעולות גומלין יסודיות: החזקה, החלשה והאלקטרומגנטית. למה? מדוע אין פעולות גומלין נוספות?
כיצד נקבעות מסות החלקיקים במודל הסטנדרטי?
מה קיים מעבר למודל הסטנדרטי? פיזיקאים תאורטיים סבורים שקיימים חלקיקים יסודיים נוספים בנוסף לאלו שנתגלו כבר. מהם אותם החלקיקים הנוספים?
ד. ראשית הזמן ומה קדם למפץ הגדול:
האם יש לזמן ראשית? האם ראשיתו של היקום היא במפץ הגדול? ואם קדם דבר מה למפץ הגדול, מהו?
ה. מותם של חורים שחורים:
חורים שחורים הנם עצמים קטנים המכילים מסה עצומה. בפוסט קודם דנו בכך שחורים שחורים פולטים קרינה הנקראת ״קרינת הוקינג״.
האם כתוצאה מהתהליך הזה חורים שחורים מתאיידים לחלוטין או שמא נשארת לבסוף מסה שיורית שאיננה מתאדה?
ו. האם תורת המיתרים היא תורת הגרביטציה הקוונטית?
בניסיון לאחד את תורת היחסות הכללית עם תורת הקוונטים, הפיזיקאים הגו תורה שנקראת ״תורת המיתרים״. תורה זו, בה עסקנו בסדרת פוסטים, גורסת שכל החלקיקים האלמנטריים הם למעשה מיתרים קטנטנים. מאחר והמיתרים הללו כל-כך קטנים אין כרגע בידינו דרך לאשש או להפריך את התורה הזו.
ז. מהי המסה החסרה ביקום? האם היא ״חומר אפל״?
קוסמולוגים סבורים שהיקום מלא בחומר אפל אשר מקיים פעולות גומלין כבידתית (ואולי גם חלשה) עם שאר החומר ביקום. מהו החומר הזה? אם מדובר אכן בחלקיקים אלמנטרים שטרם התגלו, מהי מסתם ושאר תכונותיהם?
ח. האם הזמן והמרחב הם פרמטרים יסודיים, או שמא הם מאבדים את משמעותם כאשר מגיעים למרחקים קצרצרים?
תורת המיתרים מציעה שהזמן והמרחב הם בעלי משמעות רק כאשר דנים במרחקים הגדולים ממרחק בסיסי הנקרא ״אורך פלאנק״ (כעשר בחזקת מינוס 35 מטר). כאשר מגיעים למרחקים קצרצרים, הזמן והמרחב מאבדים את משמעותם.
הבעיות שהעליתי נכתבו בקצרה והן נועדו לעורר דיון עם הכותבים. אשמח לענות על שאלות בנוגע לבעיות הללו.