все еще будем с пустыми руками, то, возможно, придется придумать что-то новое. Или заняться разработкой новых экспериментов».

Басегмез участвует в трех международных проектах, которые могут способствовать решению загадки. Это поиски признаков темной материи на земле, в океане и у нас над головой. Детектор CMS может однажды открыть частицы темной материи в обломках от столкновений протонов. В Средиземном море европейские институты строят подводный нейтринный детектор KM3NeT, который, возможно, обнаружит нейтрино, порождаемые когда (и если) частицы темной матери аннигилируют или распадаются12. А после эффектного и дорогостоящего ремонта в конце 2019 и начале 2020-го на Международной космической станции магнитный альфа-спектрометр (AMS) Сэма Тинга продолжит в ближайшие годы сбор данных о космических лучах и, возможно, обнаружит свидетельства аннигиляции темной материи во Вселенной.

По словам Басегмез, «участие сразу в трех экспериментах упрощает процесс сочетания разных измерений и сравнение данных. Например, в рамках разных теорий можно на основе данных спектрометра AMS предсказать вид нейтринного сигнала, который можно ожидать в эксперименте KM3NeT». А пока что она не теряет надежды на то, что прямые эксперименты вроде XENONnT, LUX-ZEPLIN и DARWIN смогут в ближайшем будущем обнаружить вимпообразные частицы. Что же касается образования темной материи в ускорителях элементарных частиц, то она возлагает надежды на «Будущий кольцевой коллайдер» (Future Circular Collider) – проект стоимостью несколько миллиардов долларов по созданию установки, которая должна быть почти в четыре раза крупнее и в семь раз мощнее церновского Большого адронного коллайдера. Как говорит Басегмез, «эта установка безусловно будет очень полезна для исследования темной материи. У нас нет особого представления о том, чего ожидать, но я не из тех, кто сдается».

Есть еще и изобретательные ученые, которые предлагают совершенно новые способы обнаружения темной материи – то, что раньше (а в некоторых случаях – и сейчас) было невозможно по причине недостаточного уровня развития техники. Например, некоторые физики исходя из гипотезы, когда-то высказанной Дэниелом Сноуден-Иффтом, Эриком Фрименом и Бруфордом Прайсом, допускают возможность обнаружения следов темной материи в некоторых подземных минералах13. Как объясняет Себастьян Баум из Стэнфордского университета, взаимодействие с вимпом может придать атомному ядру небольшой импульс, из-за которого энергичное ядро нарушит кристаллическую структуру минерала, оставив различимый микроскопический трек длиной несколько нанометров. По словам Баума, «на глубине больше пяти километров, будучи полностью защищены от космических лучей, такие треки должны накапливаться на протяжении сотен миллионов лет. Требуется время, чтобы убедить людей, и соответствующая методика пока еще не разработана, но “палеодетекторы” могут стать реальностью лет через десять»14.

Еще более сложный проект, предполагающий создание детектора гравитационной связи, разрабатывается охотником за темной материей Рафаэлем Лэнгом и его группой в университете Пердью. С помощью матрицы из нескольких миллионов крохотных детекторов, чувствительных к невероятно малым силам на уровне нескольких единиц 10–21 Н, что составляет около одной десятимиллионной веса типичной бактерии, можно будет зарегистрировать гравитационный эффект от пролетающей частицы темной материи, если только она очень массивна, как это предсказывают некоторые весьма умозрительные теории. «Согласны, идея несколько безумная, – сказал Лэнг журналисту Адаму Манну в 2020 году, – но я полагаю, у всех разное представление о том, насколько она безумна»15.

«Безумная» – пожалуй, лучшее слово для характеристики загадки темной материи. Безумная и сумасшедшая. В мае 2022 года исполнилось ровно 100 лет с того момента, как Якобус Каптейн ввел проблематику темной материи в привычном нам виде в научный обиход в своей знаменательной статье в журнале Astrophysical Journal. С тех пор астрономы исследовали звезды, галактики и скопления во все больших подробностях. Попытки понять материальное устройство Вселенной привели астрономов к теории Большого взрыва, пониманию нуклеосинтеза в первые минуты космической истории и открытию реликтового излучения. Ученые измерили скорость вращения галактик, создали трехмерные карты Вселенной и смоделировали на суперкомпьютерах рост крупномасштабной структуры. Гравитационные линзы и вспышки далеких сверхновых открыли новые возможности для исследования распределения материи и ускоренного расширения пустого пространства.

Тем временем специалисты по физике элементарных частиц открыли нейтрино, антиматерию, кварки и бозоны-переносчики взаимодействий, причем ничего из этого не было известно Каптейну и его современникам. Затем ученые занялись созданием успешной Стандартной модели и строительством все более грандиозных коллайдеров и подземных детекторов для проверки ее предсказаний и поиска отклонений, которые могут служить намеком на существование неизвестных частиц. Экспериментальные исследования позволили узнать много нового о мире элементарных частиц, а теоретические изыскания могут однажды привести к плодотворному сочетанию общей теории относительности и квантовой механики – заветной мечте фундаментальной физики.

Но истинная природа темной материи все еще окутана тайной. Несмотря на усилия сотен настойчивых ученых, петабайты данных и тысячи сложнейших публикаций, мы все еще не знаем, из чего же состоит 80 % материальной Вселенной. Мы ощущаем взмах уха и остроту бивня. Мы слышим топот ног и фыркающий звук хобота. Мы также ощущаем массивное тело. Но мы не имеем ни малейшего представления о самом слоне.

Может быть, все это нормально. Может быть, десятилетия поисков темной материи – это лучший катализатор научных исследований в космических масштабах и в масштабах микромира, подобно тому как поиски внеземной жизни стимулировали исследование планет, космохимии и поиски внесолнечных планет. Даже если мы никогда не дойдем до цели, то все равно сможем по пути насладиться невероятными видами.

Темная материя правит нашей Вселенной. Без темной материи, скорее всего, не было бы нас, и некому было бы задумываться над природой мироздания. А с темной материей мы никогда не перестанем заниматься поиском ответов. Так или иначе, но она определяет, кто мы есть.

Благодарности

Множество людей помогали мне при создании этой книги. Первым делом я хочу поблагодарить моего агента Питера Толлака из литературного агентства Science Factory и Дженис Одет из издательства Harvard University Press за их доверие, энтузиазм и поддержку. Я также очень благодарен за высказанные замечания двум анонимным рецензентам, проверившим рукопись на предмет фактических ошибок и несоответствий. Спасибо Саймону Ваксману за его старательную стилевую и грамматическую правку моей исходной рукописи. Я также благодарен Ави Лебу за написанное им предисловие.

Моя особая благодарность – астрофизикам, радио-астрономам, космологам, специалистам по физике элементарных частиц, компьютерным асам и создателям приборов, которые гостеприимно распахнули передо мной двери своих исследовательских центров, поделились своими историями и мыслями и помогли улучшить рукопись. Разумеется, все оставшиеся фактические ошибки – это только моя вина. Я хочу, в частности, выразить свою благодарность Бобу Абрааму, Чарльзу Олкоку, Елене Априле, Эрику Обургу, Сьюзен Басегмез, Лоре Баудис, Себастиену Бауму, Мелиссе ван Бееквельд, Рите Бернабеи, Джанфранко