Темная материя. По мнению некоторых ученых, наша Вселенная на четверть состоит из этого загадочного нечто. Только вот беда — обнаружить ее до сих пор никому не удавалось.
Три масштабных эксперимента ни к чему не привели. Большой адронный коллайдер подал было лучик надежды, но в итоге и он не смог найти следов этой материи. Астрономические наблюдения тоже ничего не дали.
В научной среде мнения разделились: одни предлагают строить более мощные и чувствительные детекторы, другие задаются вопросом, стоит ли вообще искать то, чего может и не быть в природе.
В июле прошлого года эксперимент LUX (Large Underground Xenon experiment), проводившийся в Сэндфордском подземном исследовательском центре, расположенном в глубине заброшенной золотой шахты в американском штате Южная Дакота, не дал положительных результатов. Однако руководивший экспериментом доктор Аарон Маналэйсэй не теряет оптимизма.
"Пока что мы ничего не обнаружили, но мы использовали наши невероятно чувствительные приборы, чтобы узнать о том, чем не обладает темная материя, — утверждает доктор Маналэйсэй. — Возможно, темная материя все же существует, но в виде таких частиц, которые мы не можем засечь".
Эксперимент LUX был не единственным в своем роде. Обнаружить темную материю пытались и в Китае в ходе эксперимента PandaX, и в центральной Италии, в глубине горного массива Гран-Сассо, где проводился эксперимент XENON100, и даже на Южном полюсе, где находится нейтринная обсерватория IceCube. И ни один из детекторов не смог обнаружить неуловимую материю.
Ученые признают, что еще не готовы поставить точку в этом вопросе, однако то, что темная материя не была обнаружена там, где предсказывалось, что в Большом адронном коллайдере не удалось столкнуть друг с другом даже двух частичек этой материи и что астрономам не удалось увидеть ни одного примера аннигиляции темной материи, привело к некоторой растерянности в космологических кругах.
Все это побудило ведущих физиков всего мира — как практиков, так и теоретиков — собраться на встречу в Даремском университете в Великобритании, чтобы понять, что же пошло не так.
"В ходе экспериментов мы ожидали получить определенные сигналы, — признался один из организаторов конференции, доктор Дэвид Федано. — И мы немного удивлены тем, что такие сигналы обнаружены не были. Но конечно же, это не означает конец поиска. Это означает, что нам следует пересмотреть наши предсказания или разработать новую модель темной материи".
Однако пересмотр всей нынешней модели Вселенной, которая до сих пор прекрасно работала, — слишком радикальный шаг, и решиться на него готов не каждый, во всяком случае не директор Института вычислительной космологии Даремского университета, профессор Карлос Френк.
"Мы еще не видели темную материю, но она должна существовать, — уверен профессор Френк. — У нас есть косвенные свидетельства ее существования — косвенные, но убедительные. Так что мы не только знаем, что она существует, но знаем даже, сколько ее, причем с большой точностью до процента. Она должна существовать, иначе рухнет все здание науки".
Физик-теоретик Эрик Верлинде предлагает радикально пересмотреть закон всемирного тяготения Ньютона и теорию относительности Эйнштейна и принять новую теорию тяготения, в которой нет места темной материи.
Суть этой теории в том, что тяготение не является основополагающей природной силой, а лишь возникает как следствие квантовой активности точно так же, как температура является следствием взаимодействия субатомных частиц.
Эрик Верлинде пришел к выводу, что формулами Ньютона и Эйнштейна можно по-прежнему пользоваться, не принимая при этом во внимание темную материю, частицы которой до сих пор не обнаружены.
"Если моя теория верна, — говорит физик, — а я не сомневаюсь, что это так, то мы никогда и не найдем темную материю, потому что в ней нет нужды, и все, что происходит во Вселенной — это последствия сил тяготения, а не действие этой материи".
Теория Эрика Верлинде недавно получила дополнительное визуальное подтверждение, когда группа исследователей из Лейденского университета в Нидерландах изучала искривление пространства под воздействием отдаленных галактик.
Впрочем, экстраординарные теории требуют и экстраординарного подтверждения. Поэтому профессор Карлос Френк и не спешит отказываться от устоявшейся модели Вселенной с темной материей.
"Свидетельства ее существования столь убедительны, а альтернативы столь призрачны, что я готов рискнуть и обидеть тех немногих из моих коллег, которые считают иначе, и предположить, что темная материя все же существует, просто ее трудно обнаружить", — настаивает профессор Френк.
Профессор физики из Университетского колледжа Лондона Джон Баттерворт с такой постановкой вопроса не согласен. "Я — экспериментатор, — говорит профессор Баттерворт. — В мою задачу входит сбор данных, так что мы рано или поздно узнаем, существует темная материя или нет. Карлос прав в том, что если Закон тяготения и, соответственно, Теория относительности, работают, то для объяснения движения звезд и галактик необходимо присутствие темной материи. Все дело здесь в слове "если".
По словам Баттерворта, Верлинде в своей теории попытался преобразовать понимание природы тяготения, вслед за ним пошли другие, это очень интересная и многообещающая теория, но в ней слишком много пробелов, чтобы отметать возможность существования темной материи.
Но если отбросить ученые споры, так ли это важно на самом деле — знать, существует ли эта призрачная субстанция? Да, утверждает Баттерворт, ведь понять Вселенную, в которой мы живем, — это очень важная интеллектуальная задача человечества. Кроме того, каждое новое открытие как правило ведет к тому, что человек использует его на практике себе на пользу.
