Фото: NASA
В 1937 году физик Петр Капица заметил, что при близкой к абсолютному нулю температуре минус 271 градус Цельсия со сжиженным гелием начинают происходить странные вещи. Он просачивается через самую тонкую трещину. Он выбирается из любого сосуда – обволакивает стенки тонкой пленкой и течет вверх. Если взять гигантский чан с жидким гелием и раскрутить вокруг оси, то вращаться будет только сам чан, но не гелий: между ним и емкостью нет трения, поэтому движение жидкости не передается. Проще говоря, очень холодный гелий теряет естественное свойство всякой жидкости – вязкость. Мед вязкий, вода в десять раз менее вязкая, а у жидкого гелия при переходе критической «точки лямбда» на шкале термометра вязкость падает как минимум в десятки тысяч раз (а на самом деле до нуля).
Нобелевскую премию за открытие эффекта, названного сверхтекучестью, Капице вручили только 41 год спустя, когда теоретики перестали сомневаться: это новое состояние вещества, где атомы становятся одной сверхчастицей, а их коллективное поведение начинает подчиняться законам квантовой механики. Еще одну Нобелевскую премию в 1996 году дадут за сверхтекучесть у гелия-3, легкого изотопа того же элемента, – за ней стоят еще более экзотические законы физики.
Какое отношение все это имеет к космосу? Двое физиков-теоретиков – профессор университета Пенсильвании Джастин Хури и его бывший аспирант Лаша Березиани из Принстона – утверждают, что свойством сверхтекучести обладает главный строительный материал Вселенной, темная материя. Их работу напечатал Physics Letters B, один из главных журналов по теоретической физике. А популярный журнал Wired поговорил об этом с их коллегами-астрономами.
Неуловимая величина
Чтобы понять, почему именно темная материя главная, стоит присмотреться к балансу массы и энергии в космосе. Звезды маленькие, большие и очень большие из двух триллионов галактик видимой Вселенной (со своими планетами, кометами и астероидами, которые дают неощутимую поправку к массе) дают скромный вклад – всего 0,5%. Столько же (если быть точным, 0,47%) приходится на нейтрино – частицы, которые во всех научно-популярных текстах принято называть невесомыми. Межзвездный (и межгалактический) газ весит в восемь раз больше всех звезд, но это тоже всего 4%. Наконец, 25% – собственно темная материя. Оставшиеся 70% приходятся на темную энергию, которая заставляет галактики ускоренно разбегаться, но у Хури и Березиани есть подозрение, что к темной материи можно свести и ее.
