أجرى بلاس كابريرا وزملاؤه في جامعة ستانفورد، تجاربهم على نوع جديد من الكواشف، يمكن أن يزودنا بطريقة الكشف عن المادة المظلمة مباشرة، دون الحاجة إلى تخليقها في أحد المعجلات. ولفهم ما تتضمنه هذه التجارب الفريدة، عليك أن تتعرف على حقيقتين، تشتمل إحداهما على بنية الكون، أما الأخرى فتتضمن التكنولوجيا المتقدمة الحديثة.

والحقيقة الأولى هي كما رأينا في الفصل السادس أن المادة المضيئة في مجرة الطريق اللبنى مطمورة في المادة المظلمة الكروية الشكل ولا تدور المادة المظلمة بنفس معدل سرعة المجرة، ومن ثم يمكن النظر إلى كوكب الأرض، وكأنه يتحرك خلال "رياح من المادة المظلمة.

وينفس الطريقة عندما تقود سيارتك في يوم هادئ، سوف تشعر بالرياح التي تنشأ نتيجة حركة سيارتك خلال الهواء. ولو توفر لنا مقياس حساس بدرجة كافية فيجب أن يكون بمقدورنا أن نكشف عن رياح تلك المادة المظلمة. وعلى الأقل، فإن هذا هو أمل الباحثين الذين يعملون في ذلك المشروع. والحقيقة الثانية، أنه بفضل نمو صناعة الإلكترونيات الدقيقة على مر العقود القليلة الماضية، فقد أصبح بالإمكان تنمية

بلورات ضخمة من السيليكون النقى بشكل لا يصدق، وفي الواقع، فإن الرقاقة الإلكترونية الدقيقة، التي تعمل في حاسوبك الشخصى أو حاسبتك، ربما بدأت حياتها كجزء من بلورة أسطوانية من السيليكون عرضها نحوست بوصات وطولها حوالي أربعة أقدام. وتوفر مثل هذه البلورات النقية والضخمة، هي التي تعطى الباحثين التجريبيين الأمل، بأنه بمقدورهم   الكشف عن المادة المظلمة، التي يتحرك كوكب الأرض من خلالها.

وفكرة الكاشف المشيد من بلورة سيليكون بسيطة للغاية. تخيل الذرات داخل البلورة مقيدة ببعضها بواسطة تنظيم معقد ومتشابك من النوابض المتباينة، وإذا حدث وتصادمت ذرة في هذه البلورة مع جسيم برياح المادة المظلمة، فإن بعضاً من النوابض التي حول الذرة، سوف تتمدد وبعد الاصطدام، سوف تهتز الذرة المتصادمة، وسينتقل ذلك التذبذب من ذرة إلى أخرى بواسطة شبكة النوابض. وفى نهاية الأمر، سوف يشق ذلك الاضطراب طريقه من داخل البلورة إلى سطحها ، ولو توفرت لنا كاشفات حساسة بدرجة كافية، سيكون بمقدورنا القول بأن ثمة تفاعلاً قد حدث، وبقياس وقت الوصول إلى السطوح المتباينة، يمكننا أن نحسب فى أى مكان من البلورة قد وقع.

ولا ريب أنه من السهل وصف هذه العملية نظرياً ، ولكن أن نطبقها عمليا في موقع أحد المختبرات، فهذا أمر آخر، إذ إن أى شائبة في داخل بلورة السيليكون، سوف تغير من الطريقة التي تترتب بها "النوابض، وفي الواقع، فإن تلك الشائبة أيضا سوف تشتت الإشارة، بينما ترتحل إلى سطح المكعب. وذلك هو السبب في أن هذا النوع من الكواشف، قد تم تطويره في الوقت الحاضر، بعد أن تلقى العلماء الصناعيون درسا، في كيفية تنمية بلورات تتسم بالضخامة والكمال.

وخطط (كابريرا ) وفريقه لابتكار سلسلة من قوالب يزن كل منها كيلو جرام واحد من السيليكون مع شبكة قضبان متصالبة من الكواشف مثبتة في كل جانب، ثم قاموا بتبريد المنظومة برمتها، إلى بضع درجات حرارية فوق الصفر المطلق  ولا يخفض التبريد فقط من الحركات العشوائية داخل السيليكون، مما يجعل الإشارات عند السطح أكثر نقاء، بل إنه مكن أيضا الباحثين التجريبيين من استخدام كاشفات بالغة الحساسية وفائقة التوصيل (1) ، لقياس تلك الإشارات بدقة متناهية. وتمثلت خطتهم في تكديس آلاف من تلك المكعبات، ومراقبة ما يحدث. وهذه الممارسة في التكنولوجيا المتطورة، ليست أمرا جللاً، إذ إن طنا من أجهزة القياس الدقيقة السيليكونية، يمكن أن يوضع بشكل مريح تحت منضدة مطبخ متوسطة الحجم.

وثمة نقاط مثيرة عديدة، يمكن مناقشتها حول هذه التجربة. فهذا النوع من التذبذبات التي أحدثتها الاصطدامات فى السيليكون مشابهة تماما، لتلك التذبذبات التي تميز الموجات الصوتية في الهواء، ومن ثم فإن التطبيق الفني لعملية الكشف تتشابه مع إيجادك لكرة تنس بمجرد سماعك لصوت ارتدادها من جدار، بعد اصطدامها به ويمكنك القول بأن (كابريرا) خطط أن ينصت لصوت المادة المظلمة.

ولأنه من المتوقع أن تكون التفاعلات مع المادة المظلمة نادرة للغاية، فلن يكون من الممكن تشغيل الكاشف وننتظر فقط حدوث تفاعل، إذ إن هناك جسيمات أخرى في الجوار سوف تبعث بإشارات، ناهيك عن مدى الحماية المتوفرة لهذه المنظومة. وبالطبع، فإن أول مهمة للكاشف، سوف تكون الكشف عن النيوترينوات الشمسية. وللكشف عن المادة المظلمة، يجب أن يتصف الباحثون التجريبيون بالمهارة. أما عن خطتهم، فسوف تكون كالآتي:

نحن نعلم أن كوكب الأرض يدور حول الشمس، مرة كل عام. ويعني ذلك، أنه لمدة نصف عام يجب أن يكون كوكب الأرض متخللاً رياح المادة المظلمة. أما في نصف العام الآخر، فلابد أنه ترك هذه الرياح خلف ظهره. وبالتالي، سوف تتدفق مادة مظلمة أكثر، عبر الجهاز لمدة نصف العام الأول من العام، عنه في النصف الآخر. وتلك هي الإشارة السنوية، التى لها الأولوية عن أى شيء آخر، والتي يأمل الباحثون التجريبيون في التوصل إليها .

أن يتفكر (كابريرا) في إجراء بحث عن رياح المادة المظلمة في هذه الأيام، لأمر مثير للاهتمام، لأنه منذ قرن مضى، قام باحثان أمريكيان آخران، بإجراء بحث - أصبح شهيراً في الوقت الحاضر - عن نوع آخر من "الرياح". وكان الباحثان يعملان في كليفلاند التي أصبحت الآن تسمى (جامعة كيس وسترن ريسيرف). وقد قام هذان الباحثان ألبرت ميتشلسون) و(إدوارد مورلي) بإجراء تجربة مشابهة في تخطيطها، لكاشف المادة المظلمة، الذي وصفناه توا. في ذلك الوقت، كان العلماء يعتقدون أن الكون تتخلله مادة تعرف باسم "الأثير، وأن هذه المادة توفر نوعا من الإطار للكون بأسره. وعرفت مادة الأثير بأنها "عين الإله"، وتعدد مناط الإسناد . الذي تضمنته الفيزياء النيوتونية، والتي رفضها أينشتين صراحة. وافترض أن حركة كوكب الأرض خلال الأثير كانت تنتج "رياح" أثير، وأن هذه الرياح يجب أن تظهر حتى تغير الاتجاه في جزء من العام إلى الجزء الآخر، بسبب عملية مشابهة لتلك التي أشرنا إليها بإيجاز آنفا، عن رياح المادة المظلمة.

وعندما أوضح (ميتشلسون) و(مورلي)، أن مثل رياح الأثير، ليس لها وجود، فإنهما بهذا قد أزاحا أحد المعوقات المفاهيمية، التي كانت تقف كحجر عثرة في الطريق إلى التطور النهائي للنظرية النسبية.

وشرع (ميتشلسون) و(مورلي) في البحث عن تأثير ولكن عبنا ما حاولا، إذ انتهى بهما الأمر إلى عدم التوصل إلى أى شيء، وعلى جانب آخر، فإن (كابريرا)، قد بدأ تجاربه على أمل أنه لن يرى أى تغير في "رياح المادة المظلمة، عندما يتحرك كوكب الأرض في مداره. وقال في هذا الصدد: "على أية حال، حتى لو وجدنا شيئًا ما، فلن تكون لدينا أي فكرة عنه.