85% מכלל החומר ביקום הוא בלתי נראה. אנחנו לא יכולים לראות או להרגיש אותו, ומעולם לא לכדנו אפילו חלקיק אחד ממנו - אבל בלעדיו, שום דבר לא היה קיים. רוב החומר ביקום מורכב מ"חומר אפל" - ישות מסתורית שלא פולטת, מחזירה או בולעת אור, ושום מכשיר לא הצליח ללכוד עד היום.
התעלומה החלה להיחשף בשנות ה-70, כאשר האסטרונומית ורה רובין שמה לב לתופעה מוזרה: כוכבים בשולי הגלקסיות נעו במהירות אדירה שאמורה הייתה להעיף אותם לכל עבר, אלא שמשהו בלתי נראה החזיק אותם במקומם בכוח משיכה עצום.
תזכורת: לפי חוקי המכניקה של סר אייזיק ניוטון ואלברט איינשטיין, ככל שאתה רחוק יותר ממרכז המסה, כוח המשיכה נחלש והמהירות שלך אמורה לרדת (כמו שמערכת השמש שלנו עובדת - כוכב חמה הקרוב לשמש טס בחלל, בעוד שנפטון הרחוק זז לאט ומנומנם). אפשר לתאר זאת על ידי אנלוגיה של ילדים על קרוסלה. אם נסובב אותה במהירות גבוהה, הילדים היושבים בקצה החיצוני יעופו, אלא אם כן הם מחזיקים ממש חזק.
רובין ראתה שהגלקסיות מסתחררות במהירות כזו, שבה כל הכוכבים בקצוות היו אמורים לעוף לתוך החלל העמוק. מכיוון שהם לא עפו, המסקנה הייתה שיש שם "ידיים נעלמות" או במילים אחרות, מסה אדירה (ובלתי נראית), שמחזיקה אותם בכוח לאותה "קרוסלה".
בשנת 2006, סוכנות החלל האמריקנית נאס"א סיפקה הוכחה עקיפה דרמטית כאשר תיעדה התנגשות של צבירי גלקסיות, שם נראה בבירור כי מרכז הכובד של המסה נפרד לחלוטין מהחומר הנראה לעין. נאס"א צפתה ב"צביר הקליע" - שני צבירי גלקסיות ענקיים שהתנגשו זה בזה. חומר רגיל (גז ואבק) התנגש, התחכך ונעצר במרכז. אבל באמצעות טכניקה שנקראת עידוס כבידתי (מדידת האופן שבו כוח משיכה מעקם את האור מאחוריו), מדענים גילו שרוב המסה של הצבירים פשוט עברה זה דרך זה בלי לעצור בכלל, והמשיכה קדימה.
החומר האפל אינו מפוזר באקראי. מדענים מכנים אותו "הפיגום הקוסמי", שכן מיד לאחר המפץ הגדול הוא יצר רשת של מבנים דמויי חוטים ("פילמנטים"). כוח המשיכה של המבנים הללו הוא שמשך אליו את החומר הרגיל, ואיפשר את יצירתן של הגלקסיות כפי שאנו מכירים אותן כיום.
מיד לאחר המפץ הגדול, היקום היה די אחיד, אבל לחומר האפל היו תנודות קטנות בצפיפות. בגלל שיש לו רק כוח משיכה, האזורים הצפופים משכו עוד ועוד חומר אפל, עד שנוצרה רשת תלת-ממדית של "חוטים" ענקיים המתוחים לאורך מיליארדי שנות אור. החומר הרגיל (גז מימן) נמשך אל תוך ערוצי הכבידה של החוטים האלה, הצטבר שם, ורק אז הצליח לקרוס וליצור כוכבים וגלקסיות.
למרות שהתיאוריות המובילות גורסות שמדובר בחלקיק תת-אטומי שמסוגל לעבור דרך חומר מוצק ללא הפרעה, ניסיונות לאתר אותו בגלאי ענק תת-קרקעיים בעומק קילומטר מתחת לאדמה עדיין לא הניבו תוצאות. המצוד אחר הרכיב המרכזי של הקיום שלנו נמשך.
התיאוריה אומרת שחומר אפל מורכב מחלקיקים (המועמד המוביל נקרא WIMP - חלקיקים מסיביים בעלי אינטראקציה חלשה). הם עוברים דרך כדור הארץ כאילו הוא אוויר. כדי לתפוס אותם, מדענים בנו מכלים ענקיים מלאים בגז נוזלי (כמו קסנון) ומחכים שחלקיק אחד של חומר אפל יפגע בטעות בגרעין של אטום קסנון ויעשה "קליק" (הבזק אור קטן).
חשוב לציין כי כשפיזיקאים אומרים "אפל", הם לא מתכוונים לצבע שחור, אלא לחשוך מבחינה מדעית - כלומר, משהו שאנחנו עיוורים אליו. חומר רגיל (כמו כוכבים, עצים, ואנחנו) מגיב עם כוח אלקטרומגנטי - הוא מחזיר אור, פולט קרינה או חוסם אותה, ולכן אנחנו רואים אותו או מודדים אותו ברדאר. חומר אפל פשוט לא מגיב עם אור בשום צורה. הוא שקוף לחלוטין.
אפשר לחשוב על זה כך: חומר אפל הוא כמו רוח. אי אפשר לראות את האוויר או לתפוס אותו בידיים, אבל כשמסתכלים החוצה ורואים צמרות עצים זזות, יודעים בוודאות שיש שם רוח. באותה צורה, החומר האפל משאיר "עקבות" רק דרך כוח המשיכה שלו - הוא מזיז דברים שאנחנו כן יכולים לראות.
בשורה התחתונה, מדענים עדיין לא יודעים ממה הוא מורכב. התיאוריה המובילה היא שמדובר בסוג של חלקיק שיכול לעבור דרך כל דבר.
טעינו? נתקן! אם מצאתם טעות בכתבה, נשמח שתשתפו אותנו