פיזיקאים זכו בהצצה לחלקיק אשר מועמד להיות החומר האפל המסתורי. המדענים: “מסקנות חותכות נותרו בסימן שאלה"
בדצמבר דיווחנו על אי ודאות באשר לתוצאות ניסוי לגילוי חומר אפל שנערך במכרה נטוש במיניסוטה. המאמר שסקר את המחקר התפרסם לאחרונה בסיינס, ועורכיו מקווים שניסויים נוספים שיימשכו חמש שנים יתנו תוצאות מובהקות יותר.
חיפוש שנמשך כ- 9 שנים במצפה מיוחד במכרה ברזל ישן עמוק מתחת לאדמה, אולי איתר שני חלקיקים בעלי תגובה חלשה (WIMPS). אך חוקרים, וביניהם שני פיזיקאים מאוניברסיטת פלורידה, אומרים שיש סיכוי של 1 ל-4 שהאיתור היה בסך הכל רעש רקע- כלומר שהחיפוש הקדחתני שמתבצע ע"י אלפי מדענים בלפחות תריסר מצפים יימשך.
"מקרה אחד או שניים, זה קשה. המספרים קטנים מדי", אומר טרק סעב, פרופסור במחקר הקריוגני לחיפוש חומר אפל (CDMS II)- ניסוי שנערך במכרה סודאני בצפון מינסוטה.
מאמר המציג את התוצאות מפורסם בגיליון ה-11 לפברואר ב Science.
מדענים ידעו כבר זמן רב שהמהירות הרוטציונית של גלקסיות והתנהגות צבירי גלקסיות לא ניתנים להסבר ע"י כוח הכבידה ה"מסורתי" בלבד, בהתבסס על חישובי המסות הנראות בגלקסיות ובצבירים.
חומר אחר- שהוא בלתי נראה, ובלתי ניתן לאיתור, ועם זאת, חזק בצורה יוצאת דופן- כנראה מייצר את הכוח הדרוש למהירות הרוטציונית הגבוהה מהמצופה בגלקסיות ובצבירי גלקסיות וכן אנומליות נוספות בהם ניתן להבחין בתצפיות.
לפי ההערכות, מה שאנו מכירים כיום כ"חומר אפל" (אפל כי הוא אינו משקף ואינו סופג אור בשום צורה שהיא) מהווה כ-23% מהחומר ביקום. אך למרות השפעתו הוודאית על החומר, אף אחד מעולם לא צפה ישירות בחלקיקי חומר אפל.
ישנן מספר אופציות להרכבו של החומר המסתורי. תיאוריות החלקיקים של הפיזיקה מצביעות על WIMPs כאחד המועמדים האפשריים.
חלקיקי ה-WIMP הם "חלשי תגובה" מאחר ולמרות שהמסות שלהם שוות ערך למסות של חומר סטנדרטי גרעיני, יש להם אינטראקציה מועטה ביותר עם החומר הרגיל.
בין היתר, זה מה שגורם להם להיות כה חמקמקים וקשים לאיתור.
עם זאת, מדענים מאמינים שWIMPs מדי פעם "בועטים" או קופצים על גרעין אטומי, ומותירים אחריהם אנרגיה קטנה, שאותה דווקא כן אפשר לאתר.
המצפה של CDMS II, ממוקם כמעט ק"מ מתחת לאדמה הסלעית החוסמת את מרבית החלקיקים, כמו אלו המלוות את הקרניים הקוסמיות. בלב המצפה מוקפאים חיישני גרמניום וסיליקון, למינוס 237.54 מעלות צלסיוס, קצת מעל האפס המוחלט. על פי התיאוריה, WIMPs יהיו בין החלקיקים היחידים שיצליחו לעבור את כל הדרך מבעד לאדמה ולסלעים, ואז הם "יבעטו" באטומים שבחיישנים, ובכך יצרו הפרש קטן של חום, אות שיצפה ויתועד במחשבי הניסוי.
דורדנה בלאקישיאבה, פוסטדוקטורנטית לפיזיקה, וסעב השתתפו בניתוח הנתונים שהניב הניסוי, וכן בסימולציות של תגובות החיישנים. הם עזרו בבדיקת חיישנים רבים לניסוי.
15 המכונים המשתתפים ב- CDMS II אספו נתונים מ-2003 עד 2009. החוקרים תיעדו שני אירועי WIMP ב-2007, אחד ב-8 לאוגוסט, והשני ב-27 לאוקטובר. מדענים העריכו שחמישה חיישנים יספיקו לאישוש חלקיקי הWIMP- כלומר צריך לאתר יותר אירועים כאלו. אך בעוד נדרש מחקר נוסף בנושא, שני האיתורים בכל זאת נותנים חיזוק לתיאוריה.
"עד כה, לא רק אנחנו, אלא כולם פעלו ללא נתונים סטטיסטים- היינו כעיוורים במובן הזה", אומרת בלאקישיאבה “אך כעת אנו יכולים להתחיל לדבר במונחים סטטיסטים".
"רבים מאמינים שאנו קרובים מאוד", אומר סעב. “אנו מצפים או בהחלט מקווים שבחמשת השנים הבאות או יותר, מישהו יבחין באות ברור".