Майкл Брукс - Тринадцать вещей, в которых нет ни малейшего смысла

Представления о незримом сгустке материи, удерживающем в своем гравитационном поле внешние звезды Андромеды, далеко не сразу завоевали популярность, но, во всяком случае, на сей раз привлекли к себе внимание. Для начала астрономы приоткрыли один глаз, который крепко зажмуривали тридцать семь лет кряду. Они принялись строить собственные ротационные кривые, порой придумывая самые диковинные объяснения, отчего галактическая масса распределяется так, а не иначе. Как говорит Рубин, ни одна из этих потуг ее не убедила: во всех альтернативных версиях часть точек на графике устанавливалась произвольно, часть попросту опускалась, в результате всякий раз выходил абсурд.

В начале следующего десятилетия астрономы перестали уклоняться от фактов. Наилучшим объяснением «неправильностей» в полях притяжения галактик было признано наличие некоего вещества, которое не светится, подобно звездам, не отражает свет, не испускает никаких волн или частиц, поддающихся обнаружению, и вообще не заявляет о своем существовании ничем, кроме гравитации. Теперь оставалось определить природу этого странного явления.

Первый симпозиум, посвященный новооткрытому феномену, состоялся в 1980 году в Гарвардском университете. Рубин уверенно заявила перед аудиторией, что проблему темной материи мы сможем решить не раньше чем через десять лет. Назначенный срок наступил и миновал, но ничего нового мы так и не услышали. В 1990 году на конференции в Вашингтоне британский королевский астроном — директор Гринвичской обсерватории Мартин Рис просто повторил обещание раскрыть тайну до начала очередного десятилетия. Но в девяносто девятом, за год до им же названной даты, пошел на попятную, объявив: «Нет сомнений, если бы я писал эти строки не сегодня, а пять лет спустя, то сумел бы объяснить, что такое темная материя».

И опять надежды не оправдались. Объяснений по-прежнему нет. За минувшие годы был предложен целый ряд экзотических версий — от черных дыр до не открытых пока частиц с необычными свойствами. Однако ни одна из них не соответствует всем положенным требованиям. Такое едва ли вдохновляет на продолжение поисков.

Ловля темной материи в черном пространстве — занятие не для малодушных, коль скоро попытки тридцать с лишним лет не приносили успеха. Однако за этот срок ученые разжились некоторыми идеями о том, где и как искать разгадку. Физики построили теоретические модели, объясняющие, какие частицы могли образоваться в момент Большого взрыва и до сих пор присутствовать во Вселенной, создавая эффект темной материи. Самый многообещающий кандидат на эту роль — гадательное нечто, получившее имя слабовзаимодействующих массивных частиц. Их чаще называют просто «вимпы», пользуясь английским сокращением [5] ВИМП — от англ. WIMP, Weakly Interacting Massive Particle. (Прим. ред.). . Если теория верна, то темного вещества полно и вокруг нас. Специалисты по физике частиц считают, что Земля как раз сейчас проходит через облако темной материи; стало быть, каждую секунду нам на головы падает примерно миллиард вимпов.

В пестрой компании вимпов имеется свой ВИП: нейтралино. Эта гипотетическая частица, как полагают, достаточно устойчива, чтобы сохраниться в космосе спустя 13 миллиардов лет после Большого взрыва. Нейтрали-но невозможно увидеть и очень трудно уловить, так как оно совсем не участвует в сильных взаимодействиях, скрепляющих атомные ядра, и не фиксируется детекторами электромагнитных полей. При этом массы нейтралино — ее раз в сто больше, чем у протона, — вполне хватит для эффекта темной материи в галактиках. Вот только никому не известно, существует ли оно в действительности.

Чтобы экспериментально подтвердить существование темной материи, нужно заставить ее вступить во взаимодействие с чем-нибудь — лучше всего с атомами, имеющими тяжелое ядро. Охотники за темной материей используют для этого глыбы кристаллического кремния или германия либо большие емкости со сжиженным ксеноном. Они рассчитывают, что рано или поздно какой-нибудь вимп в своем полете по Вселенной угодит прямиком в одно из массивных атомных ядер. Когда это произойдет, ядро должно чуточку «отскочить» (если оно находится в кристаллической решетке) или испустить электрический импульс (в жидком ксеноне). Однако здесь возможны осложнения.

Во-первых, ядра атомов постоянно испытывают те или иные природные колебания, следовательно, физики должны удерживать их в полном покое, дабы избежать ложных показаний приборов. Кристаллы, например, приходится охлаждать до температуры, предельно близкой к абсолютному нолю, при которой прекращается всякое движение. Но на таком морозе и датчики замрут; добиться от них нормальной работы будет невероятно сложно. Вторая помеха — космическая радиация.