החומר האפל מתקרב אל האור

מעומק של קילומטר בבטן האדמה, במכרה ברזל נטוש במינסוטה, הגיעו בסוף השבוע צלילים שעשויים לבשר על הישג מפואר נוסף למדע המודרני. צלילים אלה היו צליליהם של גלאים שהורכבו על מיכלי ענק שהוטמנו במכרה, אשר צפצפו על מנת לאותת למדענים העובדים במסגרת פרוייקט CDMS על הימצאותם של חלקיקים בעלי מסה במיכלים, המקיימים אינטראקציה חלשה אלו עם אלו.

לרובנו זה לא אומר הרבה, אבל מספר פיסיקאים וקוסמולוגים החסירו ודאי פעימה. שכן הגילוי הראשוני הזה במינסוטה עשוי לבשר על הימצאותן של הוכחות לקיומו של חומר אפל על פני כדור הארץ.  

כבר בשנות ה-30 של המאה הקודמת הבחינו אסטרונומים בתופעה מוזרה. ידוע כי כוכביה של כל גלקסיה חגים סביב מרכזה, ממש כמו שכוכבי הלכת במערכת השמש חגים סביב השמש. עוד ידוע כי התנע הזוויתי של תנועה זו, תלוי בכבידה שמפעילים חלקיקי החומר באותה גלקסיה אלו על אלו. אך ממדידות של כמות החומר בגלקסיות שונות, נמצא שחומר זה אינו מספיק כדי לקיים את עוצמת הכבידה שתסביר את תנועת הגלקסיה סביב צירה. על פי תנועת הגלקסיות, לא נותר אלא להסיק שיש יותר חומר ממה שרואים.

הראשון שהציע את האפשרות שישנו חומר ביקום שפשוט אי אפשר לראותו, והוא זה שמשלים את הפער בין תנועת הגלקסיות לכמות החומר הנראה, היה האסטרונום השווייצרי פריץ צוויקי. לקח לקהילה המדעית כמה שנים לעכל את הרעיון, אך מאז שהתקבל החלו חוקרים לחשב והגיעו למסקנה כי לא זו בלבד שחומר אפל אכן קיים, אלא שהוא מהווה יותר מ-90% מהחומר ביקום.

חוקרי החומר והיקום משוכנעים שהחומר האפל קיים וכי יש הרבה ממנו בעולמנו, אך פרט לכך הם כמעט לא יודעים עליו דבר. ממה הוא עשוי? איך הוא מתנהג? כדי לענות על תשובות אלו מנסים מדענים לשחזר את החומר האפל באמצעות פרוייקטים מדעיים עתירי תקציב, כמו הפרויקט המדובר, שמושבו האקדמי הוא באוניברסיטת ברקלי, ומאיץ ההדרונים הגדול בשווייץ. "אם יימצא החומר האפל, מדובר בתגלית החשובה ביותר של המאה - אין ספק בכך", אמר ל-ynet פרופ' אבישי דקל מהאוניברסיטה העברית.

"החומר האפל נמצא בכל מקום"

אבישי דקל עוקב כבר הרבה זמן אחר החומר האפל. "אנחנו עובדים באוניברסיטה העברית על מציאת החומר האפל דרך התבוננות ומדידה של כוח הכבידה שהוא מפעיל על גרמי שמיים. המדענים הללו הלכו בגישה אחרת. ישנו כוח שנקרא הכוח הגרעיני החלש, שאותו מפעילים חלקיקים אלו על אלו. באינטראקציה הזו החומר האפל אכן מעורב".

"מה שהם עשו זה שהם בנו מיכלים ענקיים וקברו אותם בעומק של קילומטר בבטן האדמה. לעומק כזה החלקיקים על פני כדור הארץ מתקשים להגיע וזה מצמצם את האפשרות שהתהליכים שנצפים הם תוצאה של אינטראקציות בין חלקיקי חומר נראה. על גבי המיכלים מותקנים גלאים המאותתים כאשר נוצר חלקיק לא מוכר ובעל מסה כתוצאה מאינטראקציה חלשה, אז ניתן לשער שמדובר בחלקיק מחומר אפל. עד כה נמצאו שני חלקיקים, ולמיטב הבנתי מדענים אלה הציבו לעצמם למטרה לגלות חמישה. נצטרך להמשיך ולעקוב אחר עבודתם". 

"החומר האפל זהה לחלוטין לחומר הנראה", מסביר פרופ' דקל. "ההבדל היחיד הוא שחומר זה לא בולע ולא מחזיר אור ולכן לא ניתן לראותו. הוא נמצא בכל מקום, הוא אפילו נמצא בחדר שבו אתה יושב עכשיו, רק שבאותו חדר הוא נמצא בצפיפות נמוכה ביותר. לכן אם תזיז את ידך לא תרגיש שהיא נתקלת בחומר בלתי נראה כי יש אולי חלקיק אחד ממנו בחדר. חוץ מזה, החומר האפל לא משתתף באינטראקציות שהחומרים הנראים מקיימים ביניהם ולכן לא תרגיש בו. אבל בין הגלקסיות בחלל החומר האפל נמצא בריכוז גבוה ביותר, בערך פי 10 מכמות החומר הנראה, ולכן הוא גם מורגש".

בינתיים, אין מה לרוץ ולעדכן את ספרי ההיסטוריה. המדענים ב-CDMS טרחו לציין כי קיים עדיין סיכוי של אחד לארבע שהתופעות שנצפו (להזכירכם, רק שתיים מתוך מינימום של חמש תופעות נדרשות), מקורן בחלקיקים שאינם חומר אפל. המדענים במינסוטה רוצים להגיע לחמש תופעות עם סבירות של אחד לאלף לכך שהגורם לתופעה אינו חומר אפל, ואז יכריזו כי החומר הבלתי נראה נמצא בידיהם.