части небесной сферы9. Обзор DES тоже выполняется в Чили на 4-метровом телескопе имени Виктора Бланко Межамериканской обсерватории Серро-Тололо с помощью 570-мегапиксельной «Камеры темной энергии» (Dark Energy Camera). Этот обзор слабого линзирования возглавляют Майкл Троксед из Дьюкского университета и Ниалл Маккранн из университета штата Огайо.

Но самый глубокий на данный момент обзор осуществляется с помощью 870-мегапиксельной сверхширокоугольной камеры Hyper Suprime-Cam, установленной на японском 8,2-метровом телескопе «Субару» на горе Мауна-Кеа на острове Гавайи. В ходе этого обзора, выполняемого с 2014 года под руководством Сатоши Миядзаки из Национальной астрономической обсерватории Японии, исследуется форма галактик на расстояниях почти до 12 миллиардов световых лет 10.

Несмотря на то, что полученные в рамках трех программ данные пока еще окончательно не проанализированы, похоже, что уже имеющиеся результаты свидетельствуют о более равномерном, чем предсказывалось, характере распределения материи. В качестве меры «комковатости» Вселенной космологи используют параметр S8, и его величина, согласно данным обзоров KiDS и DES (где-то между 0,76 и 0,78), примерно на 8 % ниже, чем предсказывается на основании данных наблюдения реликтового излучения на спутнике «Планк» (0,83). Это существенное различие известно как несоответствие S8.

Так что у популярной космологической конкордантной модели как минимум две трудности. Во-первых, это упомянутые в прошлой главе проблемы со свойствами карликовых галактик. А на более количественном уровне – наблюдательные оценки скорости расширения Вселенной не согласуются с модельными предсказаниями. То же самое верно и для крупномасштабной однородности распределения темной (и видимой) материи. И, конечно же, ни у кого нет ни малейшего представления об истинной природе основных ингредиентов модели – темной материи и темной энергии.

«Эти противоречия могут быть признаком кризиса стандартной космологической модели», – говорит Элеонора Ди Валентино из Даремского университета и добавляет: – Их экспериментальное подтверждение может привести к революции в наших представлениях о строении и эволюции Вселенной»11. Но пока что никто не смог предложить убедительное решение или перспективный теоретический подход для продвижения в этом направлении. Одна из проблем, по словам Ди Валентино, состоит в том, что попытки смягчить несогласованность постоянной Хаббла обычно приводят к усилению несогласованности S8 и наоборот12.

Несмотря на все эти проблемы, ярый сторонник ΛCDM-модели Джордж Эфстатиу не считает, что космология переживает кризис или находится на пороге революции. В частности, он полагает – или как минимум надеется – что будущие более точные наблюдения снимут остроту проблемы несогласованности постоянной Хаббла. По мнению Эфстатиу, возможно, не все в порядке с калибровкой наблюдений цефеид, выполненной возглавляемой Риссом группой SH0ES. «Я надеюсь, что благодаря нескольким тщательно подобранным наблюдениям значение H0 можно будет определить с точностью выше 2 %», – говорит он, при том что на данный момент локальная и «космологическая» оценки различаются на 10 %13.

Рисунок, изображающий космический телескоп «Джеймс Уэбб», которому суждено на многие годы стать «рабочей лошадкой» астрономов

На Берлинской конференции в ноябре 2018 года один из ее организаторов Мэттью Коллесс был не менее оптимистично настроен. По его словам, «замечательная особенность этой области науки состоит в том, что ответы на многие нерешенные вопросы будут получены в свое время. Через пять лет у нас будет гораздо более ясная картина». В частности, астрономы возлагают большие надежды на более точные оценки расстояний до звезд, которые будут получены европейским астрометрическим спутником «Гайа», более детальные наблюдения сверхновых на космическом телескопе «Джеймс Уэбб», высокоточные измерения реликтового излучения на будущей обсерватории Саймонса на севере Чили и новые всеобъемлющие обзоры крупномасштабной структуры Вселенной для разных эпох в прошлом.

А что, если имеющиеся на данный момент несогласованности со временем не «рассосутся», а наоборот, обострятся? Что, если беспощадные факты действительно противоречат так полюбившейся нам теории? Ну что ж, в науке последнее слово всегда за природой, и в этом случае космологам придется пересмотреть свои представления о темной энергии и темной материи и быть открытыми для новой физики.

Кстати, многие творческие личности уже идут по этому пути.

23. Неуловимые призраки

Обитатели Леопольдсхафена – небольшого немецкого городка на берегу Рейна – привыкли к интенсивному дорожному движению. Нередко можно увидеть осторожно едущие по узкой исторической улице Леопольдштрассе грузовики, которые направляются из небольшой гавани в расположенный поблизости город Карлсруэ. Но автоколонна, которая проехала в субботу 25 ноября 2006 года, была чем-то из ряда вон выходящим. Десятки тысяч любопытных зрителей выстроились вдоль дорог, чтобы посмотреть, как мимо фахверковых домов не спеша движется напоминающая дирижабль конструкция длиной 23 метра и диаметром 10 метров.

И еще 12 лет был задействован один из крупнейших в мире вакуумных резервуаров объемом 1400 кубических метров. Это важнейшая часть гигантского спектрометра – сердца «Тритиево-нейтринного эксперимента в Карлсруэ» (Karlsruhe Tritium Neutrino experiment, KATRIN), осуществляемого в Технологическом институте Карлсруэ1. С помощью этого спектрометра физики теперь регулярно исследуют свойства самых трудноуловимых известных им элементарных частиц.

Может показаться, что это все равно что колоть кувалдой орехи, но если подумать, то в этом есть большой смысл. У нейтрино нет электрического заряда, масса их ничтожно мала, и они почти не взаимодействуют с другими частицами, потому что невосприимчивы к электромагнитным силам и сильному ядерному взаимодействию. Что же касается слабого взаимодействия, то оно не зря так называется. Поэтому просто для исследования нейтрино нужны огромные установки вроде расположенного под горой Икено в Японии детектора «Супер-Камиоканде» объемом 50 000 м3 или детектора IceCube в Антарктиде объемом 1 км3. KATRIN в этом смысле не исключение, и специалисты по изучению нейтрино уже мечтают об еще более крупных инструментах.

Транспортировка огромного спектрометра «Тритиево-нейтринного эксперимента в Карлсруэ» (KATRIN) по узким улицам немецкого города Леопольдсхафен

В отличие от главных составляющих атомов – кварков и электронов – нейтрино не являются частью окружающего нас материального мира. Но при этом они неотъемлемая часть успешной Стандартной модели физики элементарных частиц. Австрийский физик Вольганг Паули предсказал существование нейтрино в 1930 году еще до открытия нейтрона – одного из «кирпичиков» в составе атомных ядер. Но из-за «призрачного» характера «нейтрончика» (так переводится с итальянского языка название этой частицы, придуманное в 1932 году Энрико Ферми) обнаружить его удалось лишь в 1956-м.

Сейчас мы знаем, что нейтрино бывают трех видов, соответствующих трем типам существующих в природе «электронов» – легкому «обычному» электрону, более массивному мюону и еще более массивной тау-частице, или тауону. Астрофизики также установили, что огромное количество нейтрино низкой энергии возникло в ходе Большого взрыва, а более энергичные