Последние десятилетия — время невероятных открытий. Давно ли скептики пренебрежительно пожимали плечами при упоминании мифического бозона Хиггса — так называемой частицы Бога? Тем не менее она найдена. Так что, судя по всему, человечеству нужно на самом деле быть готовым и к обнаружению “темных сил”. Что они собой представляют? Стоит ли бояться наступления Апокалипсиса? Почему темная материя названа именно так? Попробуем разобраться.
О том, что во Вселенной присутствует нечто тяжелое, но невидимое, научное сообщество начало догадываться, когда появились первые мощные телескопы — в начале XX века. Был совершен и ряд сенсационных открытий. Например, известный американский астроном Эдвин Хаббл доказал, что Вселенная простирается намного дальше Млечного Пути, а светящиеся объекты за ним, которые считались обычными звездами, являются бесчисленным множеством галактик. Прошло всего несколько лет, и ученые уже вовсю анализировали устройство космоса.
Темную материю правильнее было бы называть невидимой: она не излучает свет, как звезды, и не поглощает его, как черные дыры. Она попростуникак не взаимодействует с ним и выдает себя лишь притяжением, которое оказывает на обычное вещество. Судя по этому воздействию, ее во Вселенной значительно больше, чем барионной материи, из которой сложены звезды, туманности, планеты, люди
Первая мысль, что с ним “не все в порядке” с точки зрения наших представлений о физических процессах, пришла в голову ученому Фрицу Цвики из Калифорнийского технологического института. В начале 1930-х годов он занимался изучением скопления галактик в созвездии Волосы Вероники и неожиданно обнаружил, что скорость вращения звезд по мере удаления от центра не уменьшалась, как должно быть по законам привычной нам физики, а оставалась постоянной. Это могло означать только одно: масса галактики во много раз превышает массу входящих в нее звезд. Тогда и появилось мнение, что пространство может быть заполнено неизвестной материей, которую человечество пока не в состоянии наблюдать напрямую (отсюда и название “темная”, не выделяющаяся на фоне всего остального космоса). В 1960-е годы теорию Цвикки смогла подтвердить американский астроном Вера Рубин, изучавшая ближайшую к нам галактику Андромеды.
Еще одно важное свидетельство вытекает из представления о самом процессе формирования галактик, который начался примерно через 300 тысяч лет после начала Большого взрыва. Дело в том, что теоретически силы гравитационного притяжения, которые действовали между разлетающимися осколками материи, просто не должны были позволить им собраться вместе. Однако галактики каким-то непонятным образом все же возникли. Эта проблема получила название “галактического парадокса”, и долгое время ее даже считали серьезным аргументом против всей теории Большого взрыва.
Но если предположить, что частицы обычного вещества в ранней Вселенной были перемешаны с частицами какого-то тяжелого вещества, то все становится на свои места. Сначала в галактики скучивалось огромное количество частиц темной материи и только потом за счет сил тяготения к ним “прилеплялись” различные элементы. Загадка решена, но она рождает новую. Получается, что и планеты, и звезды, и галактики, да и мы с вами — всего лишь декорация, за которой скрывается “нечто”, о чем люди не имеют ни малейшего представления. Последние наблюдения и расчеты не оставляют сомнений: темная материя присутствует всюду во Вселенной. И она во много раз превосходит по своей массе все видимые объекты.
Наиболее популярна идея о том, что темная материя состоит из пока еще не открытых субатомных частиц. На эту роль есть много кандидатов, например, слабо взаимодействующие массивные частицы, называемые вимпами (англ. Weakly Interacting Massive Particle, WIMP). Но есть одна проблема: ни одного вимпа до сих пор не удалось получить даже при сверхвысокоэнергичных столкновениях на Большом адронном коллайдере. Однако сейчас, когда БАК перезапущен с еще более высокой энергией, есть шанс их “нащупать”.
— Это открытие перевернет мир, — убежден профессор Беат Хайнеманн из научной группы Atlas, исследующей частицы в Большом адронном коллайдере. — И будет гораздо более впечатляющим событием, чем даже обнаружение бозона Хиггса. Мы фактически находимся на пороге открытия другого мира — неизвестной нам темной стороны Вселенной.
МНЕНИЕ СПЕЦИАЛИСТА
Юрий Курочкин, заведующий лабораторией теоретической физики Института физики НАН, доктор физико-математических наук, профессор:
— Рано или поздно загадочная субстанция будет обнаружена. Однако нужно быть реалистами — это вопрос не ближайших пяти лет, как считают некоторые мои уважаемые коллеги. Конкретный временной прогноз давать вообще затруднительно. Но мне кажется, что на этом этапе работы на БАК, как бы нам ни хотелось, сенсации не произойдет. Впрочем, все великие научные открытия имели некоторый элемент неожиданности. Так что несколько процентов на оптимизм все же оставить можно. В конце концов и в открытии бозона Хиггса многие сомневались. Тем не менее это удалось. Что касается опасений из-за будущего открытия, то они беспочвенны. Темная материя существовала во Вселенной независимо от нашего представления о ней миллиарды лет. И было бы смешно полагать, что ее открытие грозит человечеству какими-то катаклизмами. Несомненно одно — это будет означать настоящую революцию в наших представлениях об окружающем мире.
bebenina@sb.by
ЭТО ИНТЕРЕСНО
По ту сторону звезд
Некоторые ученые считают, что вполне может существовать вторая, параллельная нашей, галактика — точная копия Млечного Пути.
Мы не замечаем ее, поскольку она невидима для наших телескопов, в ней даже могут быть невидимые звезды, невидимые планеты и невидимая жизнь.
Идея теневого Млечного Пути может показаться безумной, но это гипотеза американских физиков.
— Теневая Вселенная, состоящая из темной материи, может быть намного сложнее нашей, — поясняет автор идеи профессор Мэттью Маккалоу из Центра теоретической физики Массачусетского технологического института (MIT), расположенного в окрестностях Бостона (США). — Быть может, там существует шестимерное пространство, а не четырехмерное, как у нас. Не может ли это объяснять, почему мы не видим никаких признаков инопланетян, несмотря на полвека активных поисков? Вдруг Вселенная темной материи намного интереснее? Тогда логично предположить, что все развитые внеземные цивилизации отправляются в теневую Вселенную, поскольку все важное происходит именно там.
