Астрономы пытаются заполнить пустые страницы истории Вселенной. Современная космология стремится воссоздать историю Вселенной. Уже проводится исследование реликтового излучения, а в следующем десятилетии NASA планирует вывести на орбиту Космический Телескоп Джеймса Уэбба (JWST), способный наблюдать ранние галактики. Но огромный промежуток времени между возникновением реликтового излучения и образованием первых звезд остается неизведанным.

Начало работы Большого адронного коллайдера (LHC) - важнейшее событие не только для физики элементарных частиц, но и для космологии. Вселенная полна загадок. В ней содержится вещество и нет антивещества, и спустя 40 лет после осознания того, что этот факт представляет собой нетривиальную проблему, его однозначное объяснение по-прежнему отсутствует. Во Вселенной имеется тёмная материя, и пока неизвестно, из каких частиц она состоит. Есть и тёмная энергия, и её природа тоже неизвестна. Имеются серьёзные основания надеяться на то, что LHC прольёт свет на некоторые из этих проблем, занимающих важное место в знаменитом списке В.Л. Гинзбурга.

Представление о скрытой массе (синоним принятого в настоящее время термина «темная материя») было введено в космологию швейцарским астрофизиком Ф. Цвики еще в начале 30-х годов прошлого века [8]. Цвики изучал динамику галактик в одном из самых крупных скоплений Кома (Волосы Вероники). Галактики в этом скоплении заполняют объем, близкий к сплюснутой сфере и двигаются по эллиптическим орбитам с большим эксцентриситетом. Средние скорости такого движения порядка 2000 км/с. Цвики пришел к выводу, что при таких скоростях галактик удержать их в наблюдаемом объеме скопления можно лишь при условии, что полная масса скопления в 10 раз больше суммарной массы составляющих его галактик. Последующие наблюдения ротационных скоростей различных галактик только укрепили этот вывод.

Этот обзор является продолжением:

• Темная материя. Введение

Один из наиболее интригующих результатов, следующих из недавних космологических наблюдений, состоит в том, что около 90% массы Вселенной состоит из неизвестных несветящихся частиц (темное вещество). Открытие состава небарионной темной материи – вызов современной физике (и космологии, в частности). Нет недостатка в предложениях о природе небарионной темной материи. Сделана ли она из аксионов (нейтральных частиц, предложенных для объяснения малости СР нарушений в сильных взаимодействиях)? Или из WIMP's (слабо взаимодействующих частиц, естественно возникающих в таких обобщениях Стандартной Модели как суперсимметрия)? Или небарионная ТМ сделана из чего-то еще, например, из комбинации перечисленных выше сущностей? Следуя традиционной экспериментальной науке, путь выяснить природу небарионной темной материи состоит либо в прямой регистрации столкновений частиц ТМ с детектором, либо в наблюдении (непрямой путь) продуктов их реакций в планетах, звездах и галактиках.

Эта статься является сокращенным вариантом перевода, статьи How can we make sure we detect dark matter?

Один из наиболее загадочных результатов космологических наблюдений последнего времени состоит в том, что около 90% массы Вселенной состоит не из барионов и электронов, а из некоторой неизвестной субстанции, не испускающей и не поглощающей электромагнитные волны. По этой причине субстанция получила название «темная материя». В обзоре подводится итог теоретического и наблюдательного изучения темной материи. Кратко рассмотрены частицы-кандидаты на роль темной материи и обсуждены возможные стратегии ее детектирования. Мы показываем, что слабо взаимодействующие массивные частицы с массой порядка 100 ГэВ естественно воспроизводят наблюдаемую реликтовую плотность темной материи. Особо подчеркивается, что для решения проблемы темной материи и связанных вопросов  требуется информация, полученная как в рамках теории элементарных частиц, так и непосредственно космологии. В частности, рассматривается полезность космологических наблюдений для подтверждения суперсимметрии и наоборот