Знание-сила, 2004 № 12 (930)

Ученые предполагают, что в центре галактик (в том числе нашей галактики Млечный Путь) находится сгусток некого невидимого (поэтому — «темного») вещества. Сегодня считается, что темное вещество образовалось уже на ранних этапах развития Вселенной и его сгустки стали центрами притяжения космического газа, из которого постепенно образовались галактики. Если бы мы могли их видеть, то плоские спиральные галактики выглядели бы наподобие Сатурна: в центре — шар темного вещества, а вокруг него, словно плоское кольцо, — сама галактика, ее звезды.

Такое предположение приводит к выводу, что темного вещества во Вселенной много. Последние исследования, проведенные с помощью зонда Уилкинсона, показали, что оно составляет более 90 процентов всего вещества Вселенной. Остальное немногое — это видимое вещество, то есть звезды и межзвездный газ, которые испускают свет, поэтому мы их видим. Почему же мы не видим темное вещество? Наверно, потому, отвечают астрономы, что оно состоит из необычных частиц, которые практически не взаимодействуют с нашими приборами, не оставляют в них своего следа. Что-то вроде нейтрино, только еще более неуловимое. Впору вспомнить слова поэта: «Существует — и ни в зуб ногой!»

Вернемся теперь к открытию Ньюберга и компании. Откуда взялось то темное вещество, которое, по их утверждению, пронизывает в данный момент нашу Землю? Изучая рождение и эволюцию галактик, ученые пришли к выводу, что в их жизни бывают весьма драматические моменты. Вообше-то говоря, галактики расходятся друг от друга, потому что пространство, в котором они находятся, непрерывно «распухает», но внутри этого пространства галактики вдобавок движутся друг относительно друга. И если в ходе этого движения они сближаются, то происходит их взаимное проникновение — этакое «столкновение», только растянутое на миллионы лет.

Совсем недавно астрономы обнаружили, что одно такое «столкновение» наша галактика переживает уже в данный момент. Какое-то время назад маленькая (как говорят — «карликовая») галактика под названием Сагитгариус подошла слишком близко к гигантскому Млечному Пути, и для нее это событие закончилось плачевно. Притяжение Млечного Пути разорвало Сагитгариус на части: отдельные звезды и межзвездный газ, и они стали втягиваться внутрь нашей гигантской галактики.

Остатки Сагиттариуса и сейчас еще видны рядом с Млечным Путем, но длинный хвост его звезд и газа уже тянется из центра этой бывшей галактики сквозь диск Млечного Пути, пронизывая его насквозь и выходя с другой стороны. На своем пути этот хвост загибается над нашей галактикой так, что составляющие его звезды и газ движутся прямо через нашу Солнечную систему и ее окрестности. В отличие от звезд Млечного Пути, которые движутся в его плоскости, обращаясь вокруг центра нашей галактики, «чужие» звезды движутся поперек этой плоскости. Это — пришельцы из Сагиттариуса.

Понятно, что вместе со звездами и газом из Сагиттариуса вытягивается также его темное вещество. И его поток тоже пронизывает диск нашей галактики, причем именно в том месте, где находится Солнце со своими планетами. Поэтому и можно говорить, что Земля омывается не только ультрафиолетовыми лучами, солнечными нейтрино и космическим излучением, но также потоком темного вещества, которое мы не замечаем лишь потому, что оно, как уже сказано, скорее всего состоит из слабо взаимодействующих массивных частиц (WIMP — Weakly Interacting Massive Particles). И слава богу, что они слабо взаимодействующие, — это значит, что шансов причинить нам вреду них не больше, чем у нейтрино. Впрочем, если бы они могли причинить нам вред, это давно бы уже произошло — ведь Сагитгариус сблизился с Млечным Путем не один миллион лет назад.

Итак, нам выпало наблюдать столкновение галактик, да еще сидя при этом, можно сказать, в первых рядах, что увлекательнее любой самой фантастической гипотезы...

Спиральные галактики выглядят наподобие Сатурна: в центре — шар темного вещества, а вокруг него, словно плоское кольцо, — сама галактика, ее звезды.

Земля омывается не только ультрафиолетовыми лунами, нейтрино и космическим излучением, но и потоком темного вещества.

Нам выпало наблюдать столкновение галактик, да еще «сидя при этом в первых рядах».

Александр Грудинкин

Все элементарные частицы, помимо прочих классификаций, можно поделить на две категории: «тардионы» и «люксоны». Первые обладают массой и движутся со скоростью ниже световой; вторые, лишенные массы покоя, мчатся так же быстро, как свет. К последним принадлежат, например, частицы света — фотоны, а также гипотетические гравитоны, передающие действие силы гравитации.

В 1967 году американский физик Джеральд Фейнберг дал название еще одному классу частиц — «тахионы» (от греческого tachys, «быстрый»), которые должны двигаться быстрее света. Вот только сами тахионы с тех пор так и не попались на глаза ученым. Их свойства приходится описывать заочно, скорее строя догадки, чем находя им подтверждение.

В академических справочниках тахионы и поныне случайные гости. С ними не церемонятся. Вот что, например, говорится о них в шеститомном «Лексиконе физики», изданном недавно в Германии: «Тахионы — гипотетические элементарные частицы, движущиеся со сверхсветовой скоростью. Их существование — излюбленный мотив писателей-фантаетов, но в теоретической физике их не принимают в расчет, поскольку появление подобных частиц противоречит частной теории относительности».

Последнее, строго говоря, неверно, ведь, по теории Эйнштейна, лишь тела, обладающие массой, не могут обогнать свет. Тахионы, лишенные массы покоя, вполне вписываются во все уравнения этой теории и разве только, как шутят физики, «противоречат ее духу».

Шутки шутками, но если тахионы удастся обнаружить, в этом не будет ничего удивительного. В физике не раз бывало так, что элементарная частица, рожденная на кончике пера, вскоре начинала жить самостоятельной жизнью в лабораториях экспериментаторов. Так былое позитронами, антипротонами, нейтрино и кварками. Все они были вначале описаны, а потом найдены. Вот и свойства тахионов достаточно подробно предсказаны сторонниками их существования.

* Тахионы, как и фотоны, не могут находиться в покое; их масса покоя является величиной мнимой.

* Теряя энергию, тахион лишь увеличивает свою скорость. Когда его энергия близка к нулю, скорость движения становится бесконечно велика. И, наоборот, поглощая энергию, тахион замедляет свое движение; теперь его скорость близка к световой.

* В мире тахионов время течет вспять: из будущего в прошлое. Быть может, если бы мы могли наблюдать тахионы, мы предсказывали бы будущее с неотвратимой точностью.