Пятая сила природы может скрываться внутри Солнечной системы

Физик NASA предложил способ обнаружения таинственного влияния, которое меняет поведение галактик, но остаётся невидимым рядом с Землёй

На масштабах галактик и скоплений галактик происходит нечто, что не укладывается в теорию относительности Эйнштейна. Вселенная расширяется. Галактики движутся так, словно на них действует невидимая сила. Учёные дали этому явлению рабочие названия — «тёмная энергия» и «тёмная материя» — но суть остаётся загадкой.

Внутри Солнечной системы, однако, всё идёт по правилам. Планеты движутся по расчётным орбитам. Искривление пространства-времени вокруг Солнца, измеренное по радиосигналам космических зондов, точно соответствует предсказаниям. Ни один аппарат не вёл себя так, словно на него действует что-то кроме стандартной гравитации.

Это противоречие физики называют «Великим разрывом».

Скрининг: как сила может прятаться на виду

Одно из объяснений — явление, получившее название «скрининг» (экранирование). Согласно этой гипотезе, таинственная сила меняет своё поведение в зависимости от плотности окружающей среды. Там, где материи мало, она проявляет себя в полную силу. Там, где материи много, — ослабевает настолько, что приборы не могут её зафиксировать.

Существуют две основные модели скрининга.

Первая — «хамелеон». В этой модели гипотетическая пятая сила природы (помимо гравитации, электромагнетизма и двух ядерных сил) подстраивает свою интенсивность под количество близлежащей материи. В разреженных областях космоса она становится мощной и порождает эффекты, приписываемые тёмной энергии. В плотных средах, таких как окрестности Солнца, она ослабевает до неуловимости, оставаясь присутствующей в принципе — возможно, только в тонком внешнем слое вокруг массивного объекта.

Вторая модель — скрининг Вайнштейна. Здесь сама пятая сила не меняется. Вместо этого окружающая гравитация подавляет её влияние, делая его неразличимым. Вводится понятие «радиуса Вайнштейна» — расстояния, за пределами которого сила восстанавливает свою нормальную интенсивность. Для Солнца этот радиус оценивается примерно в 400 световых лет. Это область, включающая множество звёзд. Таким образом, пятая сила остаётся подавленной далеко за пределами Солнечной системы, практически на всём протяжении галактики.

Почему старые эксперименты ничего не дали

Слава Турышев, физик из Лаборатории реактивного движения NASA, подчёркивает: без чёткого, проверяемого предсказания дополнительные эксперименты внутри Солнечной системы вряд ли принесут результат. На сегодняшний день все наблюдения последовательно подтверждают общую теорию относительности. Продолжать те же самые эксперименты без нового теоретического ориентира — значит обречь себя на неудачу.

Турышев предлагает иной путь: использовать данные крупных космологических обзоров — таких, которые собирают европейский телескоп «Эвклид» и прибор DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument), — чтобы сформулировать гипотезы, применимые к Солнечной системе. Если из наблюдаемых на галактических масштабах эффектов удастся экстраполировать проверяемое предсказание для локальных условий, тогда можно будет создать предназначенную именно для этой цели миссию.

Границы известного

Ни одна из существующих моделей пока не дала предсказания, которое можно было бы проверить имеющимися инструментами. Неизвестно, потребуются ли для обнаружения пятой силы приборы нового поколения или существующее оборудование просто ищет не там. Также остаётся открытым вопрос: если пятая сила действительно существует, но эффективно подавляется в плотных средах, — означает ли это, что она никогда не будет обнаружена вблизи Земли, независимо от точности измерений?

Туда, где кончаются карты

Разработка достаточно чувствительных приборов может занять годы. Пока этого не произошло, исследователи намерены двигаться поэтапно, шаг за шагом улучшая измерительные возможности.

Если из текущих данных возникнет чёткое и проверяемое предсказание, а эксперимент для его проверки можно будет реально построить, — это, по мнению Турышева, станет шансом на прорыв. Обнаружение пятой силы перевернёт понимание гравитации, тёмной энергии и фундаментальных законов Вселенной.

Пока же остаётся только фиксировать: далеко, там, где галактики разбегаются, кто-то невидимый меняет правила игры. А здесь, под боком, у Солнца и планет, — тишина, не нарушаемая ничем, кроме эйнштейновской точности. И вопрос, который остаётся без ответа, заключается не в том, существует ли пятая сила, а в том, почему она так упорно не желает показываться там, где её ищут.