источников скрытой массы называют макроскопическими компактными объектами (МКО).
А вот у физиков есть излюбленные кандидаты совершенно иного рода. Из современных теорий Большого Взрыва следует, что на самой ранней стадии существования Вселенной в изобилии возникали элементарные частицы с ненулевой массой покоя, не принимающие участия в двух наиболее интенсивных фундаментальных взаимодействиях, сильном и электромагнитном. Такие частицы могут заявлять о себе лишь посредством двух других взаимодействий, слабого и гравитационного. К их числу могут принадлежать как нейтрино, так и еще неоткрытые частицы с экзотическими именами аксионы, фотино, гравитино и т. п. Их обычно называют вимпсами, от английской аббревиатуры WIMPs Weakly Interacting Massive Particles, слабо взаимодействующие элементарные частицы. Большинство физиков полагает, что вимпсы образуют если не всю темную материю, то большую ее часть.
Если невидимые с Земли сгустки более или менее нормального вещества действительно существуют, они должны своим притяжением отклонять звездный свет, наподобие стеклянной линзы. Это искривление проявляется по-разному в зависимости от размеров источника света. Далекая галактика, чьи лучи по пути к Земле проходят мимо МКО, наблюдается в сопровождении ложных изображений, так называемых духов. Свет отдельной звезды духов не дает (точнее, они есть, но с Земли неразличимы), однако он меняет интенсивность из-за относительного движения самой звезды, гравитирующей массы и земного наблюдателя.
Именно этот эффект гравитационного линзирования Меткалф и Силк использовали для оценки размеров МКО как источников скрытой массы. Они проанализировали данные наблюдений почти трех сотен сверхновых звезд типа Iа. Такие сверхновые обладают примерно одинаковой абсолютной яркостью и поэтому часто используются в качестве стандартных «свечей» Вселенной. Обработка собранных результатов показала, что МКО могут быть единственным источником темной материи лишь в том случае, если их масса не превышает десяти процентов массы Земли. Если счесть, что это ограничение нереалистично, и допустить существование более тяжелых МКО, то почти наверняка придется признать, что они не исчерпывают всей темной материи. Более того, Силк и Меткалф показали, что вероятность существования МКО с массой, превышающей одну сотую солнечной, не достигает и десяти процентов. Отсюда следует, что вся темная материя или ее львиная доля с большой вероятностью состоит из вимпсов. АЛ
Как известно, мощные ускорители электронов отличаются более чем солидными размерами. SLAC, который доводит энергию электронов до 50 ГэВ, имеет длину 3200 м. И это отнюдь не случайно. Размеры радиочастотных вакуумных ускорителей зависят от предела напряженности ускоряющего электрического поля, который не превышает ста миллионов вольт на метр из-за возможности пробоя (рабочий показатель SLAC куда меньше, двадцать миллионов вольт на метр). По этой причине вот уже пару десятков лет ученые обсуждают возможность ускорения электронов не в пустом пространстве, а в плазме. В этом случае электроны наращивают скорость, двигаясь «на гребне» быстро распространяющихся возмущений плотности плазменных зарядов, так называемых кильватерных волн (wakefield). Плазменный разгон в кильватерных волнах в принципе позволяет на три-четыре порядка повысить напряженность электрического поля и при этом не создает опасности пробоя. Поля такой силы можно использовать для разгона электронов или иных заряженных частиц до релятивистских и ультрарелятивистских энергий (частица считается релятивистской, если отношение ее скорости к скорости света сравнимо с единицей и ультрарелятивистской если оно очень близко к единице) на дистанциях порядка нескольких метров или даже сантиметров.
Кильватерные волны чаще всего возбуждают с помощью мощных импульсов лазерного излучения. Каждый такой импульс выталкивает электроны со своего пути и потому тянет за собой волну зарядовой плотности. В сильно разреженной плазме скорость импульса почти не отличается от скорости света. Поскольку кильватерная волна распространяется вслед за импульсом без отставания, ее фазовая скорость совпадает с групповой скоростью самого импульса, то есть опять-таки приближается к световой.
Возможности лазерного ускорения электронов в кильватерных плазменных волнах изучают во многих лабораториях мира. В этих экспериментах сгустки
электронов инжектируются в плазму, которая одновременно «обрабатывается» лазерными импульсами (сами сгустки могут предварительно разгоняться в радиочастотном ускорителе). В прошлом году сотрудники Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли в сотрудничестве с английскими физиками использовали для генерации кильватерных волн 40-тераваттный лазер и с его помощью разогнали электроны до энергии чуть больше 1 ГэВ. К тому же им удалось получить почти монохроматические электронные сгустки, внутри которых разброс частиц по энергиям не превышал двух с половиной процентов.
Другой метод плазменного ускорения позволяет обойтись без лазеров. В этом случае входящий в камеру с разреженным газом или паром пучок быстрых заряженных частиц сам ионизирует эту среду и создает в ней кильватерные волны, которые и тянут за собой часть пучка. В 2005 году Марк Хоган (Mark Hogan) и его коллеги таким способом добились прироста энергии электронов на 2,7 ГэВ на пути в 10 см. Правда, у этого метода есть серьезный недостаток по сравнению с лазерным плазменным ускорением большая часть пучка резко теряет энергию, ускорить удается лишь сравнительно небольшую долю частиц.