Какой бы странной ни была темная материя, мы знаем, что она должна существовать. Если проанализировать вращение галактики Млечный Путь и применить законы Ньютона, то выяснится, что в ней недостаточно массы, чтобы противостоять центробежной силе. При тех массах, которые мы наблюдаем, галактики во Вселенной должны быть нестабильными и, по идее, рассыпаться, однако они не распадаются уже миллиарды лет. Так что у нас два варианта: либо уравнения Ньютона неверны в применении к галактикам, либо существует невидимый объект, который позволяет галактикам сохранять целостность. (Вспомним, что планета Нептун была обнаружена именно таким способом: существование новой планеты было постулировано для объяснения отклонений орбиты Урана от теоретических предсказаний.)
В настоящее время в качестве одного из ведущих кандидатов на роль темной материи выступают так называемые слабовзаимодействующие массивные частицы. Вероятным примером такой частицы является фотино – суперсимметричный партнер фотона. Фотино стабилен, обладает массой, невидимо и не имеет заряда, что точно соответствует характеристикам темной материи. Физики считают, что Земля движется в невидимом потоке темной материи, который, вероятно, пронизывает в данный момент ваше тело. При столкновении с протоном фотино способен вызвать распад протона на ливень элементарных частиц, которые можно зарегистрировать. Уже сегодня существуют громадные детекторы размером с бассейн (с огромным количеством жидкостей, содержащих ксенон и аргон), которые однажды, может быть, поймают вспышку, порожденную столкновением с участием фотино. Около двадцати групп занимаются активным поиском темной материи, часто глубоко под землей, в шахтах, подальше от мешающих столкновений с космическими лучами. Не исключено, что столкновение с участием темной материи удастся зарегистрировать нашими инструментами. Как только такое произойдет, физики начнут изучать свойства частиц темной материи, а затем сравнивать их с предсказанными свойствами фотино. Если окажется, что предсказания теории струн соответствуют экспериментальным результатам по темной материи, это станет серьезным аргументом в пользу того, что физики на верном пути.
Другая возможность – это получение фотино на ускорителях частиц следующего поколения, строительство которых сейчас обсуждается.
После БАКа
Японцы рассматривают возможность финансирования Международного линейного коллайдера, в котором пучок электронов будет выстреливаться вдоль прямой трубки и сталкиваться со встречным пучком антиэлектронов. При положительном решении установка должна быть построена за двенадцать лет. Преимущество подобного коллайдера в том, что в нем используются электроны, а не протоны. Протоны состоят из трех кварков, удерживаемых вместе глюонами, поэтому столкновения протонов всегда получаются очень «грязными» и порождают настоящий ливень лишних частиц. Электрон, напротив, представляет собой действительно элементарную частицу, так что столкновение его с антиэлектроном получается намного чище и требует намного меньше энергии. В результате при энергии всего лишь в 250 млрд эВ такие столкновения должны порождать бозоны Хиггса.
