Физика атома, атомного ядра и элементарных частиц

57.(2). Недостатки Стандартной модели. Теория струн.

Бозон Хиггса открыт. Что дальше?

Стандартная модель - очень важное дости- жение современной физики элементарных частиц. Модель позволяет в пределах об- ласти ее применимости вычислить (хотя бы в принципе) любую физическую вели- чину, относящуюся к тем явлениям, кото-

рые она описывает.

Однако Стандартная модель заведомо не- полна. Об этом свидетельствуют, напри- мер, данные космологии.

ТЕМНАЯ МАТЕРИЯ

Идея о том, что во Вселен- ной есть темное вещество, восходит к 1930-му году.

Именно тогда астрономы заметили, что сила тяготе- ния видимого вещества (звезд и газа) в скоплени-

ях галактик слишком мала, чтобы удержать в них быст- ро движущиеся галактики. Из этого следовало: либо

сила тяготения на больших расстояниях не подчиня- ется закону Ньютона, либо в скоплениях галактик есть невидимое, не испускающее света вещество.

Однако постепенно во все бо- лее точных исследованиях астрономов было доказано, что положение наблюдае- мого вещества настолько сильно не совпадает с вы- численным положением, что это невозможно объяс-нить путем введения попра-вок в закон тяготения. Это является одним из непо- средственных эмпирических доказательств существова- ния темного вещества.

Другим непосредственным эксперимен- тальным доказательством является грави- тационное линзирование. Гравитационное поле скопления галактик искривляет лучи света, испущенные галактикой, находя- щейся за скоплением, т. е. гравитационное поле действует как линза. Искривление света зависит от распределения массы в скоплении, независимо от того, какие час- тицы эту массу создают.

При этом иногда появляются несколько образов уда- ленной галактики (на левом фото они имеют голу- бой цвет). Восстановленное численными методами распределение массы показано на правом фото го- лубым цветом; видно, что оно сильно отличается от распределения светящегося вещества.

На основе снимков, сделанных косми- ческим орбитальным телескопом «Hubble», телескопом VLT Ев- ропейской южной об- серватории и телеско- пом «Magellan», астро- номы изучили эффект

гравитационного линзирования примерно 500 тыс. галактик для вывода расчетного распределения темного вещества. Установлено, что темное ве- щество расположено где-то на полпути до наблю- даемых галактик вдоль луча зрения.

Еще одно доказательство су- ществования темной материи

следует из измерений грави- тационного поля в галактиках и их окрестностях. Чем силь- нее гравитационное поле, тем быстрее вращаются вокруг га-

лактики звезды и облака газа, так что измерения ско- ростей вращения в зависимости от расстояния до центра галактики позволяют восстановить распреде- ление массы в ней. Это проиллюстрировано на ри- сунке: по мере удаления от центра галактики скорос- ти обращения не уменьшаются. Это говорит о том, что в галактике, в том числе вдали от её светящейся части, имеется несветящаяся, темная материя.

Темная материя принципиально важна для нашего существования. Вселенная без нее до сих пор оста- валась бы однородной, в ней не могли бы образо- ваться звезды, а, значит не было бы и жизни.