Представьте огромный стадион, заполненный людьми в чёрном. Вы стоите снаружи и пытаетесь понять, что там внутри, хотя не видите ни одного человека. Но если двое столкнутся и обменяются яркими футболками — вы заметите вспышку цвета. Именно так астрономы ищут тёмную материю — гипотетическую форму материи, которая не излучает и не поглощает свет, но проявляет себя через гравитацию. Она невидима, но при редких столкновениях её частиц рождаются обычные частицы, в том числе фотоны очень высоких энергий — гамма-лучи, самое энергичное электромагнитное излучение. Если частицы одинаковые, энергия фотонов всегда одна и та же, и в спектре появляется узкая яркая «линия» — как нота, взятая камертоном. Эта спектральная линия была бы однозначным признаком аннигиляции частиц тёмной материи.

Эта линия — мечта охотников за тёмной материей. Телескоп H.E.S.S. в Намибии — система черенковских телескопов, регистрирующих вспышки от гамма-квантов в атмосфере Земли — 546 часов (почти 23 суток) смотрел в самый центр нашего Млечного Пути — туда, где тёмной материи должно быть больше всего из-за её гравитационного скопления. Это как направить микрофон в самую гущу стадиона, чтобы услышать характерный звон. Но никакой линии не нашли. Тишина.

Из этой тишины извлекли пользу. Если сигнала нет — значит, столкновения происходят реже определённого порога. Авторы работы вычислили этот порог, анализируя отсутствие гамма-линии в данных H.E.S.S., и получили самое строгое ограничение на сечение аннигиляции — меру вероятности взаимодействия частиц. Для частиц массой в 1 ТэВ (это примерно в тысячу раз тяжелее протона) вероятность встречи не превышает 2,3×10⁻²⁸ см³/с. Чтобы ощутить эту цифру: если бы частицы были размером с песчинку, то каждой пришлось бы ждать столкновения дольше, чем существует Вселенная. Для массы в 10 ТэВ ограничение чуть слабее — 2,4×10⁻²⁷ см³/с, но всё равно рекордное.

Впервые удалось заглянуть в область, где должна жить одна из самых любимых теоретиками частиц — хиггсино. Это суперпартнёр хиггсовского бозона в теориях суперсимметрии — гипотетической симметрии между частицами материи и переносчиками взаимодействий, которая предсказывает для каждой известной частицы «суперпартнёра». Раньше считалось, что такие частицы могли бы объяснить всю тёмную материю во Вселенной — они как раз той массы и с той «общительностью», то есть сечением взаимодействия, чтобы после Большого взрыва остаться в нужном количестве. Теперь, после этого эксперимента, «комната» хиггсино стала гораздо меньше: если она и существует, то прячется в ещё более узком диапазоне масс и свойств. Охота продолжается — просто теперь мы знаем, где не искать.