כמאה מדענים מכל העולם, ובהם מדענים ממכון ויצמן למדע, חנכו אתמול (יום ד', 11.0.15) במנהרה מתחת להר גראן סאסו, בשרשרת הרי האפנינים באיטליה, את ניסוי "קסנון טון אחד", בתקווה למצוא פתרון לתעלומת החומר האפל, שמהווה ככל הנראה כ-85% מכלל החומר ביקום.

ד"ר רן בודניק ממכון ויצמן למדע, ראש הקבוצה של מדעני המכון שמשתתפים בניסוי ציין כי "היקום, מסיבה שעדיין אינה ברורה 'מתנהג' כאילו שהוא מכיל הרבה יותר חומר מכמות החומר שאנחנו רואים בו. זו תופעה גורפת, שאנו מבחינים בה, אם כי בצורות שונות, בהתנהגות של היקום כולו, וכן בתנועתם של צבירי גלקסיות, ענני חומר בין-כוכביים וגלקסיות בודדות".

המדענים מנסים למצוא תשובה לשאלות כמו מדוע הגלקסיות אינן מתפרקות, ומדוע הכוכבים הכלולים בהן אינם מתפזרים לכל עבר ביקום?

היעדרן של תשובות לשאלות הללו, מאיימת על תפיסת היקום שלנו כולה. הפיסיקאים המבקשים לפתור את אי-ההתאמה הזאת שבין כמות החומר הנראה ביקום, לבין הסימנים לקיומו של חומר רב יותר (או כבד יותר), ביצעו בשני העשורים האחרונים מספר ניסויים במטרה לגלות את החומר האפל, הן באופן ישיר - באמצעות גלאים מיוחדים שנבנו והוצבו על כדור-הארץ - והן באופן עקיף, באמצעות תצפיות בתופעות שונות בחלל. עד כה, כל המאמצים האלה לא הוכתרו בהצלחה.

חיפוש ברגישות גבוהה במיוחד

כדי לנסות ולפתור את התעלומה התאגדו יותר ממאה מדענים מעשר מדינות, להקמתו ולהפעלתו של מתקן ניסוי ייחודי שנבנה במיוחד למטרה זו, במנהרה שנחפרה מתחת להר גראן סאסו בהרי האפנינים באיטליה. הניסוי קרוי "קסנון טון אחד" (Xenon 1 Tonne), על-שם הגז האציל שמצוי במיכל המרכזי של הגלאי שנועד לזהות את חלקיקי החומר האפל שאולי מגיעים לכדור-הארץ. הניסוי החדש, ובלבו הגלאי החדש, יאפשרו חיפוש ברגישות העולה פי 100-10 בהשוואה לגלאים שהיו קיימים עד כה. התוצאות שהוא יספק בחמישה ימים יהיו רבות ממה שניסויים קודמים הצליחו להשיג ב-30 יום עד שנתיים.

בניסוי משתתפים מדענים מארצות-הברית, גרמניה, איטליה, שווייץ, שוודיה, הולנד, צרפת, פורטוגל, ישראל ואבו-דאבי. מכון ויצמן למדע מימן בעצמו את בניית מיכל המים הענק, המכיל שלושה וחצי טון מים, שבתוכו ממוקם מיכל הקסנון וגלאי קרינה המיועדים לסינון חלקיקים קוסמיים. גובה הגלאי שווה לגובהו של בניין בן שלוש קומות. הוא מותקן במנהרה מתחת להר, כדי לנטרל עד כמה שאפשר את חלקיקי הקרינה הקוסמית שעלולים "לבלבל" אותו.

"ר רן בודניק: "למעשה, אין לנו כיום ידע כלשהו על מהותם ועל תכונותיהם של חלקיקי החומר האפל. עם זאת, אנחנו יודעים בוודאות שהם אינם חלקיקים שכלולים ב'מודל הסטנדרטי', התיאוריה המקובלת של מבנה החומר הנראה והידוע ביקום. ישנן תיאוריות רבות המנסות לנבא את התכונות של החלקיקים הללו, והניסויים אותם אנו מפתחים מסוגלים לגלות את החלקיקים הללו, שנובעים מתוך רבות מהתיאוריות האלו".

המדענים מעריכים שחלקיקי חומר אפל עוברים דרך כל אחד מאיתנו בערך מיליוני פעמים בשנייה, אך כמעט תמיד אינם נעצרים. המדענים מקווים שהגלאי החדש יזהה פגיעה של מספר חלקיקים במשך שנה שלמה בגלאי.