Пол Хэлперн - Коллайдер

По сравнению с МССМ (Минимальной суперсимметричной стандартной моделью) у схемы с большими дополнительными измерениями есть важное преимущество: она предсказывает не несколько, а одну энергию объединения. Согласно этому подходу все взаимодействия сольются воедино при энергии порядка ТэВа, которая, по счастливому совпадению, как раз под силу БАК. Гравитация будет казаться слабее просто потому, что она совершает тайные вылазки в потусторонний мир. В таком случае, получается, нам не придется гнаться за невообразимыми планковскими энергиями - что такое ТэВ по сравнению с ними! - чтобы наблюдать объединение всех взаимодействий. Если это так, то мы сэкономим немало денег.

Кроме того, большие «лишние» измерения стали лакомым кусочком и для тех, кто силится разгадать тайну темной материи. В одном из вариантов модели АДД - так называемой модели складчатой Вселенной - ее авторы вместе с Неманей Калопером из Стэнфорда исследовали, что произойдет, если нашу брану, как меха аккордеона, многократно сложить. Тогда путь к далеким звездам, находящимся за миллиарды световых лет от нас, если идти по бране, можно срезать через одиннадцатое измерение. Это напоминает поездку по горному серпантину: хотя путь к вершине вдоль склона сравнительно короткий (и доступен для скалолазов), по дороге приходится проехать гораздо большее расстояние.

Поскольку гравитоны знают короткую дорогу через контейнер, две, как нам кажется, далекие звезды могут испытывать гравитационное притяжение друг друга. Оно будет ощущаться, но его нельзя будет увидеть, а значит, эта модель предоставляет одно из возможных объяснений темной материи. Попросту говоря, темная материя такого типа на самом деле никакая не темная, а обычное светящееся вещество, чья сила тяготения проникает через толщу контейнера.

Одна из привлекательных черт модели АДЦ - предсказание физических эффектов, которые в принципе доступны сегодняшнему эксперименту. В частности, на расстояниях меньше 1 мм должны наблюдаться отклонения от установленного закона тяготения. Здесь новая теория, по сути, идет вразрез как с Ньютоном, так и с Эйнштейном и гласит, что на маленьких масштабах в закон обратных квадратов необходимо ввести корректирующий множитель. Причем для астрономических расстояний (порядка или больше радиуса лунной орбиты) этот множитель становится несущественным, что объясняет, почему мы его до сих пор не заметили. Впрочем, на данный момент никаких отклонений уловить не удалось и на маленьких масштабах, и модель АДЦ является пока не более чем гипотезой. При всем том, что были проведены многочисленные эксперименты и задействована чувствительнейшая аппаратура. Например, группа экспериментаторов из Университета Вашингтона под началом Эрика Эйделбергера, проведя тонкие опыты с высокоточными крутильными весами, подтвердила закон обратных квадратов до расстояний гораздо меньше 1 мм. Этот результат заставляет усомниться в предложенной теоретической схеме, по крайней мере в простейшей ее форме.

В 1999 г. Лайза Рэндалл и Раман Сундрум построили модель мира на бране, которая не требует таких жертв от закона всемирного тяготения. В ней, как и в теории АДД, постулируется наличие пары трехмерных бран: на одной живет наша Вселенная со всем багажом Стандартной модели, а другая находится «вне зоны доступа», куда никто, кроме гравитонов, выбираться не рискует. Однако пространству между бранами теперь необязательно приобретать ощутимые размеры. Наоборот, параллельные браны могут подходить друг к другу вплотную, да так, что мы никакими приборами не обнаружим близкое соседство.

То есть Рэндалл и Сундрум придумали, как ослабить гравитацию, не привлекая большие дополнительные размерности. В их изящном способе за счет искривления пространства контейнера волновая функция гравитонов начинает концентрироваться вдали от нашей браны. Величина этого искривления напрямую зависит от расстояния от нашей браны в «лишнем» измерении. Как на море - чем дальше от берега, тем глубже. В итоге, гравитоны с большей вероятностью появляются вблизи «чужой» браны и лишь иногда заглядывают в нашу. Следовательно, они редко встречаются с частицами из нашего мира, и гравитация оказывается слабее всех остальных взаимодействий.

Разницу в подходах АДД и Рэндалл-Сундрума проиллюстрируем на примере планирования парковки, задача которой - освободить обочины главной городской магистрали от бесчисленных авто. Первый вариант (соответствующий модели АДД) - разбить в стороне просторную стоянку на одном уровне с магистралью. Однако место в мегаполисах на вес золота, поэтому проектировщики, возможно, захотят вырыть глубокий подземный гараж, в который машины будут попадать по специальным съездам. Цель достигнута - на обочинах автомобилей нет, но в отличие от первого случая городской пейзаж почти не пострадал. Этот второй вариант как раз в духе гипотезы Рэндалл-Сундрума.

Доведем аналогию до конца. Главная магистраль у нас будет играть трехмерного пространства, в котором мы живем, количество припаркованных на ней автомобилей будет являться мерой гравитационного взаимодействия, а съемки со спутника станут показаниями наших приборов. Когда нет нормальных стоянок и главная магистраль загромождена машинами, мы имеем дело с трехмерным пространством, в котором силы тяготения гораздо интенсивнее, чем наблюдается в природе. Ситуация с наружной парковкой соответствует слабой гравитации и большому дополнительному измерению, которое бы ученые легко углядели. Наконец, случай подземной парковки дает нам представление, как гравитацию ослабить, а дополнительное измерение спрятать от любопытных взоров экспериментаторов. Если кто-то попытается оценить дорожную обстановку со спутника, он примет эту местность за тихий городок, где машины большая редкость. Так и взгляд физиков, наблюдающих Вселенную, упирается в маску - из слабой гравитации и всего лишь трех измерений.

Если контейнер действительно, как пылесос, всасывает в себя гравитоны, то можно ли как-то засечь эту утечку с помощью БАК? Один из способов, который, кстати, уже пробовали применить на «Теватроне», - поиск таких событий, когда осколки столкновений выбирают какое-то выделенное направление. Эта асимметрия говорит о том, что некоторую долю энергии и импульса уносит непойманная частица (или частицы). Ею может оказаться гравитон, но сначала надо научиться исключать другие, гораздо более вероятные исходы, например вылет нейтрино. К сожалению, сегодня даже герметичные детекторы вроде АТЛАСа не способны задержать нейтрино. Его вообще почти ничто в природе не в силах остановить. О присутствии нейтрино судят лишь по недостаче импульса, предполагая, что виновна в ней только эта частица. Как надеются некоторые физики, статистические модели рождения нейтрино на ускорителях когда-нибудь станут настолько совершенными, что помогут с запасом отличить реальную картину от ожидаемой. Ответственность за это расхождение тогда можно будет возложить на гравитоны, сбегающие из столкновений через потусторонние ходы.