Темная материя у вас в гостиной

Если Вселенная заполнена темной материей, то она существует не только в холодном космическом вакууме. В сущности, темную материю можно также обнаружить и у вас в гостиной. Сегодня несколько исследовательских групп соревнуются за первенство в поимке частицы темной материи в лаборатории. Ставки высоки: ученые той группы, которой удастся поймать частицу темной материи, проносящуюся сквозь детектор, окажутся первыми, кто открыл новую форму материи за две тысячи лет.

Основная идея этих экспериментов заключается в следующем: необходим большой кусок чистого материала (такого как йодид натрия, оксид алюминия, фреон, германий или кремний), в котором может происходить взаимодействие частиц темной материи. Время от времени частица темной материи может сталкиваться с ядром атома, создавая характерную картину распада. Фотографируя следы частиц, участвующих в этом распаде, ученые смогут подтвердить присутствие темной материи.

Экспериментаторы полны сдержанного оптимизма, поскольку находящееся в их распоряжении чувствительное оборудование предоставляет им наилучшую возможность для наблюдения темной материи. Наша Солнечная система вращается по орбите вокруг черной дыры в центре галактики Млечный Путь со скоростью 220 км/с. В результате этого наша планета проходит сквозь значительное количество темной материи. Согласно расчетам физиков, миллиард частиц темной материи в секунду пролетает сквозь каждый квадратный метр нашего мира, в том числе сквозь наши тела{184}[45].

Хотя мы живем в ветре темной материи, дующем сквозь нашу Солнечную систему, лабораторные эксперименты по обнаружению темной материи чрезвычайно сложны из-за того, что частицы темной материи вступают в слишком слабое взаимодействие с обычным веществом. Так, ученые ожидают за год обнаружить от 0,01 до 10 событий, происходящих в килограмме материала, наблюдающегося в лаборатории[46]. Иными словами, пришлось бы многие годы внимательно наблюдать за большими количествами материала, чтобы увидеть события, имеющие отношение к темной материи.

До сих пор в ходе таких экспериментов, как UKDMC в Великобритании, ROSEBUD в Канфранке (Испания), SIMPLE в Рустреле (Франция) и Edelweiss в городе Фрежус (Франция), подобных событий обнаружено не было{185}. Эксперимент под названием DAMA (от dark matter – темная материя), проводившийся неподалеку от Рима, вызвал шумиху в 1999 году, когда ученые заявили, что наблюдали частицы темной материи. Поскольку в детекторе DAMA используется 100 кг йодида натрия, он является самым большим в мире. Однако попытки воспроизвести тот же результат при помощи других детекторов не увенчались успехом – не было обнаружено ничего; и это бросило тень сомнения на данные, полученные в ходе эксперимента DAMA.

Физик Дэвид Б. Клайн замечает: «Если детекторы уловят и подтвердят сигнал, то это станет одним из крупнейших достижений XXI столетия… Вскоре может разрешиться величайшая загадка современной астрофизики»{186}.

Если надежды физиков оправдаются и темная материя вскоре будет обнаружена, она может представить доказательство в пользу суперсимметрии (а вероятно, с течением времени и в пользу теории суперструн) без использования ускорителей частиц.