הינך נמצא כאן

מלכודת לחומר אפל

01.09.2014

איך אפשר למצוא דבר מה, אם איננו יודעים מה אנחנו מחפשים? עם השאלה הזאת מתמודד ד"ר רן בודניק מדי יום ביומו. עד כה לא הצליח איש להוכיח את קיומו של החומר האפל או לראות אותו, אפילו לא באמצעות הטלסקופים המשוכללים ביותר ומכשירי המדידה המדויקים ביותר. ואם כך, מדוע מניחים שהוא קיים? כשמדענים מחַשבים את המאסה הנדרשת על-מנת לשמור על הגלקסיות ועל צבירי הגלקסיות בתנועה מסונכרנת, אפשר להבין שהחומר הנראה מהווה שבריר קטן מהסכום הכולל.
 
חישובים אלה, המבוססים על פיסיקה פשוטה, מראים כי כמות החומר האפל ביקום גדולה בערך פי שבעה מזו של החומר שאפשר למדוד. בנוסף להיותו בלתי-נראה לחלוטין לכל אורכי-הגל הידועים, התיאוריות המתקדמות ביותר קובעות שהחומר האפל מוכרח להיות קר. כמו כן, הוא נוכח בכל רחבי היקום, כולל סביבת כדור-הארץ.
 
אם החומר האפל עשוי מחלקיקים, ומפוזר במרחב, כנראה הוא לא בא במגע עם חומר מוחשי שניתן לראות. בין המודלים הרבים המוצעים לגבי החלקיקים המרכיבים את החומר האפל בולט במיוחד זה המבוסס על חלקיקים הקרויים WIMPs) Weakly Interacting Massive Particles). חלקיקים מאסיביים אלה, המקיימים אינטראקציות חלשות, מתאימים אפילו למודל המקובל להיסטוריית היקום – כל הדרך בחזרה למפץ הגדול.
 
מיותר לציין, שטמינת מלכודת לחלקיק מסוג היא מלאכה מאתגרת. קודם כל, מפני שהגלאים בהם משתמשים חייבים להיות קבורים עמוק באדמה, כדי שיוכלו לסנן את 99.999% מהחלקיקים הנפוצים אשר מפציצים ברציפות את פני כדור-הארץ. בניסוי בשם XENON100 הוצב מְכל בתוך מנהרה בבטן הר גראן סאסו, שברכס הרי האפנינים. את המכל מילאו ב-161 קילוגרם של קסנון טהור (היסוד היציב ביותר שאינו מגיב כימית), והוא ממתין שחלקיק WIMP יבוא במגע עם אחד מאטומי הקסנון. כאשר הדבר יתרחש, יגרום המפגש לפליטת פוטונים מהקסנון, בנוסף לכמות קטנה של אלקטרונים, ויוביל להבזק אור חלש ביותר – שייקלט בגלאים.
 
עד כה לא זוהו חלקיקי WIMP, אבל אין זה אומר שהם אינם קיימים. "ייתכן שיעברו 20 שנה עד שנצליח לתעד מפגש", אומר ד"ר בודניק, שבשיתוף עם מדענים מארצות הברית, מאיטליה, מגרמניה, מצרפת, מפורטוגל, מישראל ומאבו דאבי לוקח חלק בתכנון ובהתקנה של "מלכודת WIMPs" גדולה הרבה יותר, המכילה כמה טונות של קסנון. המדענים מקווים, כי מלכודת זאת תוכל לזהות WIMPs תוך שנה עד שנתיים. במחקר זה משתתפים מדענים נוספים ממכון ויצמן למדע, ביניהם פרופ' אהוד דוכובני, פרופ' עמוס ברסקין, פרופ' עילם גרוס, ד"ר הגר לנדסמן, ד"ר דניאל ללוש וד"ר לורן לוינסון.
 
ד"ר רן בודניק. חומר אפל

אישי

ד"ר רן בודניק גדל בכפר ורבורג. כשהיה בן 11 רשמו אותו הוריו לחוג מתמטיקה במכון ויצמן למדע, החלטה שגרמה לו לרצות להיות מתמטיקאי. בתיכון הוא גילה תשוקה נוספת – כדורסל – אבל במקום להצטרף לקבוצה המקומית, הוא התבקש להשתתף באולימפיאדת הפיסיקה הלאומית. בודניק זכה במקום הראשון בתחרות, שהתקיימה במכון. בהמשך זכה במדליית כסף באולימפיאדה הבין-לאומית לפיסיקה בבייג'ינג.
 
לאחר שירות קבע ביחידת "תלפיות" הצטרף בודניק למכון ויצמן למדע כתלמיד מחקר, בהנחייתו של ד"ר אלי וקסמן. הוא השלים מחקר בתר-דוקטוריאלי קצר במעבדתו של פרופ' עמוס ברסקין לפני שיצא למחקר בתר- דוקטוריאלי שני באוניברסיטת קולומביה, ניו-יורק. שם התוודע לראשונה לניסוי XENO. השנה הצטרף ד"ר בודניק למחלקה לפיסיקה של חלקיקים ואסטרופיסיקה במכון ויצמן למדע.
 
ד"ר בודניק נשוי לנטע, ואב לשלושה ילדים, בני שש, ארבע וחצי ושנה. הוא עדיין נהנה לשחק כדורסל, וכשיש לו זמן, בעיקר מאוחר בלילה, הוא אוהב לקרוא.
 
 

לשיתוף:

 

 

 

 

פודקאסטים
אינסטגרם