Знание-сила, 2001 № 11 (893)

Два этих поразительных факта – наличие невидимых планет около видимых звезд и, напротив, видимых планет при невидимых звездах – снова возродили одну из фантастических идей современной физики: гипотезу «зеркальной материи». Гипотеза эта утверждает, что в том же пространстве, что и наблюдаемые нами галактики, звезды, планеты и частицы, существует также другой, «зеркальный» по отношению к нашему универсум, состоящий из невидимых галактик, звезд, планет и частиц, – этакая Алиса в Зазеркалье. Понятно, почему изучение внесолнечных планет возродило интерес к «зеркальному» миру: так и подмывает объяснить невидимость планет в первом случае и невидимость их материнских звезд во втором тем, что они состоят из «зеркальной», то есть, по определению, невидимой материи. Но вот вопрос: уступив такому соблазну, не погрешим ли мы против правила Оккама, предписывающего «не умножать сущностей без надобности»? Нужно ли изобретать «зеркальную» материю, если те же факты можно объяснить с помощью уже существующих теорий?

Если бы эта гипотеза была выдвинута именно и только для объяснения экзопланетных загадок, ее действительно следовало бы счесть излишней. Дело, однако, в том, что эта очередная «безумная идея» родилась совершенно независимо и намного раньше. Она возникла в связи с открытием небольшой, но принципиально важной асимметрии физических явлений на микроскопическом уровне. Еще в 1950-е годы было обнаружено, что распад тяжелой нейтральной ядерной частицы (нейтрона) порождает электроны и нейтрино, асимметрично распределенные в пространстве: если отразить это распределение в зеркале, оно будет отличаться от реального. Дальнейшее изучение феномена показало, что он обусловлен асимметрией тех сил, которые вызывают распад нейтрона (так называемые силы слабого взаимодействия). Электроны и нейтрино, возникающие при распаде, оказываются «левозакрученными» (наблюдателю, на которого летят эти частицы, они видятся вращающимися по часовой стрелке). Такая асимметрия представляется физикам неуклюжей: почему должны существовать только «левозакрученные» нейтрино? Простейший ответ таков: существуют и «правозакрученные». но они принадлежат миру, который является зеркальным отражением нашего. В зеркальном мире силы слабого взаимодействия тоже асимметричны, но их асимметрия противоположна нашей. Взятые же вместе, наш мир и зеркальный к нему, образуют вполне симметричную Вселенную – идеальная ситуация для физика.

Гипотеза о «правозакрученных» зеркальных нейтрино была воспринята настолько серьезно, что лауреат Нобелевской премии Абдус Салам, приводя список перспективных теоретических идей, подлежащих экспериментальной проверке, упомянул в качестве первой из этих идей «возможность существования особых сил слабого взаимодействия с противоположной по отношению к известным силам «закрученностью» (то есть зеркально отраженных)». В последние годы гипотеза зеркального мира получила дополнительное подтверждение в так называемой теории суперструн. Эта теория представляет собой грандиозную попытку объяснить все разнообразие существующих в природе микрочастиц и сил взаимодействия между ними тем, что микрочастицы представляют собой различные возбужденные состояния еще более элементарных сущностей – ультра микроскопических струн, изначально находящихся под огромным натяжением. По словам одного из создателей этой теории, Майкла Грина, «в теории струн возникает возможность утверждать, что во Вселенной существует совершенно своеобразный вид материи, который мы не можем видеть напрямую и который обнаруживает себя только в гравитационных воздействиях на обычную материю». Грин и его коллеги назвали этот вид материи «теневым», или «темным», потому что он не излучает видимого в нашем мире света (а потому, собственно, и невидим). Однако в действительности это все та же зеркальная материя с обратной нашему миру асимметрией сил и частиц.

Как следует из слов Салама, экспериментальных доказательств существования зеркального мира пока что нет. Сторонники этой идеи возлагали большие надежды на исследование потока нейтрино, излучаемых Солнцем, рассчитывая, что обнаруженный здесь недостаток частиц окажется связанным с переходом «обычных» нейтрино в зеркальные. Увы, результаты последних измерений, проведенных в Японии, совпали с предсказаниями существующей теории, не включающей гипотезу зеркальных частиц. Другая возможность была указана нобелевским лауреатом Шелдоном Глэшоу, который заметил, что зеркальный мир может взаимодействовать с обычным не только гравитационно, но и каким-то иным образом, «перебрасываясь» при этом тяжелыми частицами, и это взаимодействие может повлиять на некоторые обычные физические процессы, например, на устойчивость так называемого позитрония – системы, состоящей из электрона и его античастииы-позитрона, обращающихся друг вокруг друга. Сейчас два физика из Европейской лаборатории физики частиц ЦЕРН намерены провести специальный эксперимент для проверки этого предположения Глэшоу.