Пульсирующая Вселенная - Николай Николаевич Горькавый

космологическую постоянную). Это загадочное антидавление, вставленное в уравнение Эйнштейна, вызывало нужную антигравитацию. Как и в теории эфира, не было никаких прямых экспериментальных указаний на такое вакуумное отрицательное давление. Более того, не было никаких и теоретических аргументов в пользу такого давления, лишь надежды на будущие теории вроде теории струн или квантовых теорий гравитации. Ссылки на эффект Казимира (притяжение в вакууме двух близких пластин) как на пример вакуумного отрицательного давления оказались неубедительны. Во-первых, этот эффект, как показал в 2005 году в журнале Physical Review физик Р. Джаффе из Массачусетского технологического института, может интерпретироваться без привлечения вакуумных флуктуаций, тем самым он не может служить обоснованием темной энергии в космологии. Во-вторых, эффект Казимира хорошо изучен теоретически и измерен экспериментально в лабораторных условиях. Почему же попытки простой экстраполяции этого эффекта на масштабы Вселенной приводят к ошибке на 120 порядков?

Шон Кэррол пишет в обзорной статье «Почему Вселенная ускоряется?» (2004): «Судя по всему, Вселенная ускоряется, но причины этого — полная загадка. Самое простое объяснение — малая энергия вакуума (космологическая постоянная) — поднимает три трудных вопроса: почему энергия вакуума так мала, почему она не совсем равна нулю и почему она сравнима с плотностью материи сегодня».

Инфляционная теория считает темную материю газом из массивных частиц, а темную энергию — свойством самого вакуума. Темная материя, тормозящая расширение Вселенной, и темная энергия, ускоряющая это разбегание, физически никак не связаны и должны по-разному зависеть от размера Вселенной: вакуум, естественно, будет сохранять свои свойства, а средняя плотность темной материи — быстро уменьшаться из-за роста объема Вселенной. С момента возникновения реликтового излучения во Вселенной возрастом в 380 тысяч лет плотность темной материи упала в десятки триллионов раз и продолжает падать. Возникает проблема, которую Шон Кэррол назвал «скандальным совпадением»: почему в настоящее время влияние темной энергии всего в два раза больше влияния темной материи? Некоторые физики пытаются сделать темную энергию зависящей от времени и установить связь между ней и переменной темной материей, хотя изначально эти сущности были введены как совершенно независимые. Попытки установить такую связь приводят к новым нагромождениям гипотетических эффектов в квантовых моделях Вселенной.

Согласно модели будущего доминирования космологической постоянной, наша Вселенная обречена на «долгую холодную смерть», как сказал Б. Шмидт. Интересно, что современная квантовая космология пессимистично предсказывает смерть Вселенной, близкую к старинной концепции «тепловой смерти» Клаузиуса!

Подытожим вышесказанное. С начала 1980-х годов активно развивается концепция, по которой Вселенная является квантовым объектом, динамика которого, с самого рождения до настоящего времени, определяется такими гипотетическими квантовыми феноменами, как поле инфлатона, элементарные частицы ВИМПы и отрицательное давление вакуума. Все используемые в квантовой космологии сущности были введены без каких-либо серьезных теоретических или экспериментальных обоснований, но с большой надеждой на их получение в будущем. Прошло сорок лет после «взрывного» распространения этой инфляционной концепции, так что уже можно подвести определенный итог ее обоснованности.

Следуя предсказаниям квантовых космологов (так как они были очень неконкретными — фактически «любыми», то их вернее назвать предчувствиями), уже несколько десятилетий подряд физики повсюду ищут ВИМПы — неуловимые частицы темной материи.

В разных странах организовано около десятка подземных лабораторий, которые спускают многотонные детекторы в шахты на глубины до двух километров в надежде зарегистрировать там загадочные частицы. Но ничего не получается. Детекторы темных частиц запускаются на воздушных шарах над Антарктидой и выводятся в космос — как в ходе кратковременных экспедиций, так и в качестве постоянных приборов. В 2011 году для поиска частиц темной материи на Международной космической станции был установлен бочкообразный альфа-спектрометр AMS-02 весом в 7,5 тонны и стоимостью два миллиарда долларов, что примерно в три раза больше, чем цена гравитационного детектора LIGO. Увы, в отличие от LIGO, постройка которого привела к грандиозному успеху (см. раздел 9.2), поиск частиц темной материи на AMS-02 оказался безрезультатным. Главная причина этого очевидна: если эксперимент LIGO был основан на теоретических расчетах и предсказаниях хорошо проверенной теории Эйнштейна, то все эксперименты по поиску элементарных частиц темной материи опирались лишь на многочисленные, но очень шаткие гипотезы.

Ученые проводили эксперименты по поиску темных частиц и на Большом адронном коллайдере (БАК) в Европе, бурно реагируя на любые признаки отклонения от Стандартной теории. В декабре 2015 года группа ученых, работавшая на БАК, сообщила о признаке существования новой частицы, которая не укладывалась в Стандартную теорию элементарных частиц. Результат имел невысокую статистическую достоверность, и в августе 2016 года эта же группа сделала вывод, что никакой новой частицы нет — приборы просто показали статистическую флуктуацию. Но для объяснения существования этой несуществующей частицы теоретиками за восемь месяцев было опубликовано 600 научных статей, включая публикации в самых престижных физических журналах. Был ряд подобных «темных» фальстартов на других инструментах, но все они закончились разочарованием.

В 2017 году я участвовал в конференции о «темной Вселенной» на французском острове Гваделупа. Сообщество сторонников темных частиц, собравшихся на конференции, впечатляло. Участники конференции были практически поголовно искателями частиц темной материи (ВИМПов, аксионов и других частиц). Они их искали везде — в подземных лабораториях, в космосе и на ускорителях. Мировую карту с десятком лабораторий гордо показывал каждый второй докладчик. Они искали эти темные частицы уже тридцать лет с нулевым успехом, но с большим бюджетом. От безрыбья они хватались за любую соломинку — например, загадочные годовые вариации в показаниях каких-то европейских приборов были объявлены возможными вариациями потока частиц темной материи из центра Галактики, хотя ежу понятно, что годовые вариации атмосферы тоже вызывают вариации локального мюонного потока — да мало ли сезонных факторов можно найти, которые