редкие моменты ясности. Сегодня один из таких моментов, когда у нас есть бесподобное чувство, что мы поняли тайны природы»3.

К сожалению, это бесподобное чувство продлилось недолго. Другие группы ученых – в Цюрихе и в ЛосАламосской национальной лаборатории в штате Нью-Мексико – не подтвердили результаты Любимова и Третьякова. Они пришли к выводу, что нейтрино, скорее всего, не имеют массы, во всяком случае их масса не превышает 10 эВ или около того – а значит, не могут претендовать на роль частиц темной материи. К тому же это была не единственная проблема. В частности, если нейтрино, скучиваясь, образовали начальные «зародыши», то формирование крупномасштабной структуры Вселенной должно было иметь вид «нисходящего процесса», то есть вначале должны были образоваться сверхскопления, которые лишь затем стали дробиться на уплотнения размером со скопления галактик, а уже потом – и на отдельные галактики. Но в 1980 году астрономам уже было известно, что галактики образовались на очень раннем этапе истории Вселенной.

Итак, в начале 1980-х годов космологи и специалисты по физике элементарных частиц столкнулись со следующей проблемой: согласно астрономическим наблюдениям, Вселенная гораздо массивнее, чем она выглядит. Теория Большого взрыва говорит нам, что эта «недостающая масса» (хотя ее лучше было бы назвать «недостающим излучением») не может состоять из обычных атомных ядер. Но единственные известные нам незаряженные небарионные элементарные частицы – нейтрино – не подходят на эту роль. И что теперь?

И тут появляется Джоэл Примак4. Когда-то Примак занимался в Гарвардском университете физикой элементарных частиц, в конце 1970-х годов он решил сменить область исследований. Сделал он это вопреки мнению большинства своих коллег, которые считали, что переход в астрофизику повредит его карьере. Но Примаку нравилась сложность и прежде всего запутанность тогда еще только зарождавшейся области науки – космомикрофизики. Там он мог заниматься тем, о чем до него никто даже не задумывался. Стандартная модель физики элементарных частиц была уже вся выстроена и подтверждена лавиной открытий, ставших возможными благодаря ускорителям на встречных пучках; теперь пришло время сделать то же самое для космологии.

Примак перешел в Калифорнийский университет в Санта-Круз. Его кабинет располагался недалеко от кабинета астронома Джорджа Блументаля, только дальше по коридору. Блументаль вместе со специалистом по физике элементарных частиц Хайнцом Пейджелсом из Рокфеллеровского университета стали работать в новом проекте. В сентябре 1982 года трое ученых опубликовали в журнале Nature краткую статью под названием «Образование галактик из бездиссипативных частиц тяжелее нейтрино»5. Идея была довольно простая: если нейтрино не могли собраться в «сгустки» размером с галактики из-за своей малой массы и, следовательно, больших скоростей, то это вполне могло получиться у более массивных частиц. И действительно, авторы показали, что если темная материя состоит из частиц с массой 1 кэВ (1000 килоэлектронвольт, что составляет всего 0,2 % массы электрона), то размеры первых «сгустков» вещества должны были быть примерно как у галактик, а типичная масса – около одного триллиона масс Солнца.

Замечательно, значит, если темная материя состоит из нейтральных небарионных частиц с массой около 1000 эВ, то новорожденная Вселенная естественным образом разделилась бы на галактики. Проблема была бы решена. За исключением одного важного момента: мы не знаем никаких нейтральных небарионных частиц с массой 1000 эВ. Посмотрите список всех элементарных частиц в Стандартной модели – таких вы там просто не найдете. Так что же, Блументаль, Примак и Пейджелс просто придумали нужную им частицу?

Сандра Фабер (слева), Джордж Блументаль (в центре) и Джоэл Примак (справа) в Ликской обсерватории в 1984 году. На фотографии на стене запечатлена одна из ближайших к нам спиральных галактик M33

И да и нет. Действительно, нет ни малейших наблюдательных свидетельств в пользу существования частиц с такими свойствами. Но Примаку и Пейджелсу было хорошо известно о предложенном расширении Стандартной модели, в которой есть место для целого ряда новых частиц, в том числе и для так называемого гравитино, у которого как раз нужные свойства. Эта смелая идея, которую они более подробно представили в следующей статье, называется суперсимметрией. На самом деле Примак занимался суперсимметрией с самого ее зарождения в начале 1970-х годов (снова бурные семидесятые!).

Блументаль, Примак и Пейджелс написали в аннотации к своей статье 1982 года в журнале Nature: «Мы полагаем, что Вселенная с преобладанием гравитино может порождать галактики посредством гравитационной неустойчивости без наблюдательных противоречий, присущих Вселенной с преобладанием нейтрино». Это такой вежливый способ сказать: «Забудьте про нейтрино, гравитино решит все ваши проблемы».

В том же самом году Джим Пиблс опубликовал в Astrophysical Journal Letters статью, в которой описал Вселенную с преобладанием еще более тяжелых частиц массой больше 1000 эВ6. В чем смысл? Дело в проблеме однородности. Температура реликтового излучения одна и та же по всему небу, как минимум с относительной точностью в одну десятитысячную. По-видимому, во время отделения барионной материи от высокоэнергичного излучения Большого взрыва (это случилось, когда Вселенная достигла возраста около 380 000 лет) ее распределение должно было быть очень однородным. А вот современная Вселенная сильно неоднородна, как сам Пиблс уже понял на основании анализа самых первых карт распределения галактик, в том числе описанной в главе 6 «Карты миллиона галактик».

Решение Пиблса для проблемы однородности состояло в том, что сравнительно массивные и «медленные» небарионные частицы почти совсем не взаимодействуют с фотонами. Поскольку в отличие от барионов эти гипотетические частицы практически никак не были связаны с полем излучения ранней Вселенной, то они должны были начать постепенно скучиваться задолго до высвобождения реликтового излучения. В результате, как мы теперь понимаем, должна была образоваться трехмерная «паутина» из уплотнений темной материи с массами примерно как у карликовых галактик. Как только барионы (атомные ядра) получили возможность свободного передвижения в пространстве, они начали падать на эти «гало темной материи», и возникли условия для начала звездообразования. На более позднем этапе возникшие таким образом «протогалактики» стали объединяться во все более крупные структуры, и таким образом образовались великолепные спиральные галактики вроде нашей, а также гигантские эллиптические галактики.

Расчеты Пиблса показали, что такие массивные слабовзаимодействующие частицы замечательным образом позволяют сочетать современную крупномасштабную структуру Вселенной с эхом Большого взрыва, произошедшего 13,8 миллиарда лет назад. Слабовзаимодействующие частицы обеспечивают требуемый характер скученности распределения галактик без превышения наблюдаемого уровня флуктуаций температуры реликтового излучения. Интересно, что, в отличие от Блументаля, Примака и Пейджелса, Пиблс не высказал никаких предположений о конкретном виде этих частиц – в его теории это были чисто гипотетические объекты. Неудивительно,