Прекрасная вселенная . Почему ? Оставайтесь с нами .

Будет ли общее количество темной материи было достаточно для получения
плоской Вселенной, наблюдений, таких, как эти, полученные гравитационного линзирования
(напомню, что гравитационное линзирование результаты локального искривления
пространства вокруг массивных объектов; плоскостность Вселенной относится к
глобальной средней кривизны пространства, игнорируя местные круги вокруг массивных
объектов) и более поздние замечания от других областях астрономии уже
подтвердил, что общее количество темной материи в галактиках и скоплениях далеко
сверх этого допустимы расчеты нуклеосинтеза Большого Взрыва.
Теперь мы практически уверены, что темная материя — которая, повторяю,
была независимо подтверждена во множестве различных астрофизических
контекстов, от галактик до скоплений галактик — должна быть сделана из чего - то
совершенно нового, чего обычно не существует на Земле. Такие
вещи, которые не являются звездными, не являются и земными вещами. Но это что - то!

Эти самые ранние выводы о темной материи в нашей галактике породили
целую новую область экспериментальной физики, и я рад сказать, что я
сыграл определенную роль в ее развитии. Как я уже упоминал выше,
частицы темной материи находятся повсюду вокруг нас — в комнате, в которой я печатаю, а также
“ там ”, в космосе. Поэтому мы можем проводить эксперименты по поиску темной
материи и нового типа элементарных частиц, из которых она
состоит.

Эксперименты проводятся в шахтах и туннелях глубоко
под землей. Почему под землей? Потому что на поверхности Земли нас
регулярно бомбардируют всевозможные космические лучи, как от Солнца, так и
от объектов, находящихся гораздо дальше. Поскольку темная материя по самой своей природе
не взаимодействует электромагнитно, чтобы произвести свет, мы предполагаем, что ее
взаимодействия с обычным материалом чрезвычайно слабы, поэтому ее будет
чрезвычайно трудно обнаружить. Даже если нас каждый день бомбардируют
миллионы частиц темной материи, большинство из которых пройдет через нас и Землю,
даже не “ зная ”, что мы здесь — и не замечая нас. Таким образом, если
вы хотите обнаружить эффекты очень редких исключений из этого правила,
частиц темной материи, которые на самом деле отскакивают от атомов материи, вам лучше быть
готовым обнаруживать очень редкие и нечастые события. Только подземные

вы достаточно защищены от космических лучей, чтобы это было возможно даже в
принципе.

Однако, когда я пишу эти строки, возникает не менее захватывающая возможность.
Большой адронный коллайдер, расположенный недалеко от Женевы, Швейцария, самый большой
и мощный в мире ускоритель частиц, только что начал работать. Но у нас есть
много оснований полагать, что при очень высоких энергиях, при которых протоны
разбиваются в устройстве, будут воссозданы условия, подобные тем, что были в очень ранней
Вселенной, хотя и в микроскопически малых областях.
В таких регионах те же самые взаимодействия, которые, возможно, впервые породили то, что
теперь частицы темной материи во время очень ранней Вселенной могут теперь производить
подобные частицы в лаборатории! Таким образом, идет великая гонка. Кто
первым обнаружит частицы темной материи: экспериментаторы глубоко под землей
или экспериментаторы на Большом адронном коллайдере? Хорошая новость заключается
в том, что если какая - либо группа выиграет гонку, никто не проиграет. Мы все побеждаем, узнав
, что такое конечная материя на самом деле.

Хотя астрофизические измерения, которые я описал, не раскрывают
идентичность темной материи, они говорят нам, сколько ее существует. Окончательное, прямое
определение общего количества материи во Вселенной было получено на основе
прекрасных выводов измерений гравитационного линзирования, подобных тому, которое я
описал, в сочетании с другими наблюдениями рентгеновского излучения
скоплений. Независимые оценки общей массы кластеров возможны
потому, что температура газа в кластерах, которые производят рентгеновские лучи,
относится к общей массе системы, в которой они испускаются.
Результаты оказались неожиданными и, как я уже упоминал, разочаровывающими для многих из нас
, ученых. Ведь когда пыль осела, буквально и метафорически,
общая масса внутри и вокруг галактик и скоплений была определена как только
около 30 процентов от общего количества массы, необходимой для того, чтобы привести к плоской
вселенной сегодня. (Обратите внимание, что это более чем в 40 раз больше массы, чем может
быть объяснено видимой материей, которая, следовательно, составляет менее 1
процент массы, необходимой для создания плоской Вселенной.)

Эйнштейн был бы поражен тем, что его “ маленькая публикация ” в конечном
счете оказалась далеко не бесполезной. В дополнение к замечательным новым экспериментальным и
наблюдательным инструментам, открывшим новые окна в космос, новым
теоретическим разработкам, которые поразили бы и восхитили его, и
открытию темной материи, которое, вероятно, повысило бы его кровяное
давление, маленький шаг Эйнштейна в мир искривленного пространства в конечном
итоге превратился в гигантский скачок. К началу 1990- х годов святой грааль космологии

очевидно, это было достигнуто. Наблюдения показали, что мы живем в
открытой вселенной, которая, следовательно, будет расширяться вечно. Или все - таки были?

ГЛАВА 3

L

БЕГСТВО ОТ

B

ЭГИНИНГ

T

IME