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

LHC (большой адронный коллайдер) уже начал свою работу. Среди нескольких теорий, которые будут проверяться на LHC, не последнее место занимают суперсимметричные модели. Суперсимметрия как раз является областью моей научной деятельности, и я решил в научно-популярной форме попытаться рассказать, что же это такое.

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