מאת פֶּסַח בֶּנְסוֹן • 15 בספטמבר 2026
ירושלים, 15 בספטמבר 2026 (TPS-IL) – צוות מדענים ישראלי, איטלקי וקרואטי זיהה שלושה חומרים קיימים שעשויים להפוך חיפושים עתידיים אחר צורות קלות במיוחד של חומר אפל לרגישים פי 1,000 יותר משיטות קיימות.
חומר אפל הוא חומר בלתי נראה שמדענים מאמינים שהוא מהווה כ-85% מכלל החומר ביקום. לא ניתן לראותו מכיוון שהוא אינו פולט, בולע או מחזיר אור, אך נוכחותו מזוהה בעקיפין באמצעות כוח המשיכה שלו על גלקסיות ומבנים קוסמיים אחרים. למרות עשורים של חיפושים, אף ניסוי לא זיהה ישירות חלקיק חומר אפל.
המחקר החדש, שפורסם בכתב העת המדעי Physical Review Letters, אינו טוען שמצא חומר אפל. במקום זאת, באמצעות מידול ממוחשב, החוקרים חישבו ששלושה חומרים מיוחדים עשויים להקל באופן משמעותי על גלאים עתידיים לקלוט את אותות האנרגיה החלשים ביותר שחומר אפל צפוי להשאיר מאחוריו כאשר הוא מקיים אינטראקציה עם חומר רגיל.
המחקר בוצע על ידי פרופ' יונית הוכברג ורותם עובדיה מהאוניברסיטה העברית בירושלים, ד"ר דינו נובקו מהמכון לפיזיקה בקרואטיה, ופרופ' אנטוניו פוליטנו מאוניברסיטת ל'אקווילה במרכז איטליה.
חומרים יוצאי דופן, רגישות יוצאת דופן
שלושת החומרים ידועים כ"חומרים קוונטיים" – חומרים שהתנהגותם החשמלית נשלטת על ידי אפקטים קוונטיים-מכניים, המעניקים להם תכונות יוצאות דופן שימושיות לבניית גלאים רגישים במיוחד. הם: דיסלניד טיטניום, רוטנט טנטלום, ויהלום שעבר שינוי כימי (תהליך הנקרא "החדרת חורים") כדי לשנות את תכונותיו החשמליות.
אף אחד משלושתם אינו חדש או אקזוטי לייצור – כולם ניתנים לייצור כבר באמצעות טכניקות מעבדה קיימות.
החידוש הוא הגילוי, באמצעות סימולציה ממוחשבת, שהם עשויים להתאים באופן יוצא דופן לקליטת קטגוריה חמקמקה במיוחד של חומר אפל: חלקיקים קלים בהרבה מאלו שרוב הניסויים הקיימים בנויים לזהות.
מכיוון שחלקיקים קלים יותר מפקידים רק כמות זעירה של אנרגיה כאשר הם פוגעים בגלאי, קשה הרבה יותר לתפוס אותם – רוב הציוד הנוכחי פשוט אינו רגיש מספיק כדי להבחין בהם. פיזיקאים מתארים לעיתים קרובות מסות חלקיקים באמצעות יחידה הנקראת אלקטרון-וולט, וחוקרים מעוניינים במיוחד בחלקיקים קלים מכ-"מגה-אלקטרון-וולט" אחד – בערך אלפית אלפיים מהמסה של פרוטון, אחד החלקיקים שמרכיבים את גרעין האטום. חלקיקים קלים כל כך נחשבים קשים במיוחד לזיהוי בטכנולוגיה קיימת.
מבין שלושת החומרים, דיסלניד טיטניום הפיק את התוצאות הבולטות ביותר בסימולציות, עם פוטנציאל לשיפור רגישות הגלאי פי 100 עד 1,000 בהשוואה לחומרים המשמשים כיום בחיפושי חומר אפל, תלוי במסת החלקיק המדויקת המעורבת. החוקרים אומרים שהמפתח טמון באופן שבו אלקטרונים בתוך חומרים אלו נעים.
בתנאים מסוימים, אלקטרונים בחומר יכולים לרטוט יחד בתבנית גלית מתואמת – תופעה שפיזיקאים מכנים "פלזמון". תנודות קולקטיביות זעירות אלו, כך מציע המחקר, עשויות להגביר את האות החלש ביותר שחלקיק חומר אפל יפיק, ולהקל על זיהויו.
"מצפן" לחומר אפל
החוקרים מצאו גם משהו שימושי פוטנציאלי לסינון אותות שגויים: שניים מהחומרים – דיסלניד טיטניום ורוטנט טנטלום – מגיבים באופן שונה בהתאם לכיוון שממנו מגיע חלקיק חומר אפל.
מכיוון שכדור הארץ מסתובב, הזווית בין גלאי המעבדה לבין הכיוון שממנו צפוי להגיע חומר אפל משתנה במהלך היממה. אם גלאי יקלוט בפועל אות חומר אפל אמיתי, עוצמת האות אמורה להשתנות בתבנית יומית צפויה – פעולה כמו מצפן המסייע למדענים להבחין בין זיהוי אמיתי לבין רעשי רקע או אזעקות שווא.
החוקרים הדגישו כי ממצאיהם הם תחזיות תיאורטיות המבוססות על מידול ממוחשב בתנאים אידיאליים, ולא זיהוי ממשי של חומר אפל. הצעד הבא יהיה בניית גלאים אמיתיים המשתמשים בחומרים אלו כדי לבחון את התחזיות באופן ניסיוני.
"התוצאות שלנו מניעות את חקר החומרים הללו והדומים להם כמרכיבים של גלאי חומר אפל (DM) מהדור הבא," כתבו החוקרים, והוסיפו כי חומרים קוונטיים אחרים, שטרם נבחנו, עשויים להחזיק בפוטנציאל דומה שטרם נוצל לחיפוש.
