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

Ускорители частиц позволяют физикам вглядываться все далее и далее назад по времени, чтобы вернуться в мир высоких энергий – раннюю Вселенную, вскоре после Большого Взрыва. Мы можем ответить на вопрос, в самом ли деле четыре силы, которые мы наблюдаем сегодня – гравитация, электромагнитные силы, слабые и сильные – сходятся при ультравысоких энергиях к единой силе? Взаимодействие частиц при таких энергиях обеспечит первое доказательство такого объединения сил. Хотя интерес к этим  вопросам будет продолжать усиливаться по мере реализации новых наблюдений на космологических масштабах, очевидно, что удовлетворительные ответы на эти вопросы требуют фундаментального прогресса в нашем понимании микромира.

Этот обзор является продолжением:

• Темная материя. Введение
• Наблюдательные доказательства существования темной материи
• Феноменологические свойства темной материи
• Реликтовая плотность темной материи
• Детектирование темной материи - космологические наблюдения

В заключении нашего обсуждения проблемы темной материи кратко остановимся на альтернативных подходах, не вводящих в рассмотрение темную материю. Вместо этого в рамках этих подходов осуществляется модификация основных уравнений теории, таких, например, как полевые уравнения общей теории относительности, уравнения Ньютона. Начнем с так называемой модифицированной ньютоновской динамики (MOND) [64]. Эта теория позволяет объяснить наблюдаемые вращательные кривые галактик, без привлечения каких бы то ни было предположений о темной материи.

Этот обзор является продолжением:

• Темная материя. Введение
• Наблюдательные доказательства существования темной материи
• Феноменологические свойства темной материи
• Реликтовая плотность темной материи
• Детектирование темной материи - космологические наблюдения
• Темная материя - перспективы исследования на ускорителях

Уравнение Дирака для электрона стало для физики поворотным пунктом во многих отношениях. В 1928 году, когда Дирак предложил свое уравнение, из всех элементарных частиц науке были известны лишь электроны, протоны и фотоны. Свободные уравнения Максвелла описывают фотоны, предсказанные Эйнштейном в 1905 году. Эта ранняя работа была постепенно развита Эйнштейном, Бозе и другими, и 1927 году Иордан и Паули создали полную математическую схему для описания свободных фотонов путем введения квантования в максвелловскую теорию свободного поля. Казалось также, что протон, как и электрон, достаточно хорошо описывается уравнением Дирака. В теорию Дирака отлично укладывалось электромагнитное взаимодействие, описывающее, как воздействуют фотоны на электроны и протоны, благодаря идее калибровки (введенной Вейлем в 1918 году). Начало формулировке полной теории электронов (или протонов), взаимодействующих с фотонами (т.е. квантовой электродинамике), было положено самим Дираком в 1927 году . Таким образом, казалось, что имеются под руками все более или менее основные средства для описания всех частиц, существующих в Природе, а также наиболее очевидных взаимодействий между ними.