В шахте, ведущей к Большому адронному коллайдеру, планируют разместить необычную установку — стометровую вертикальную трубу, внутри которой будут падать облака атомов стронция. Каждое облако охлаждают до почти абсолютного нуля, чтобы атомы двигались медленно и согласованно, как танцоры в замедленной съёмке. Затем их запускают в свободное падение и заставляют волны атомов накладываться друг на друга — так получается атомный интерферометр.
Этот прибор работает как чрезвычайно чувствительные весы: он регистрирует малейшие толчки и изменения силы тяжести. Если сквозь трубу пройдёт сверхлёгкая частица тёмной материи — гипотетической субстанции, которая не излучает и не поглощает свет, но проявляет себя гравитационно, — она слегка изменит падение атомов, и интерферометр это зафиксирует. Учёные называют такие частицы ультралёгкой тёмной материей. Их масса может быть в миллиарды раз меньше массы электрона, поэтому обычные детекторы, рассчитанные на более массивные частицы, их просто не видят.
Проект назвали AICE. Его создатели уже проверили шахту PX46 и убедились: место готово, технических препятствий нет. Строительство можно начать во время плановой паузы в работе коллайдера, не мешая физикам. Помимо тёмной материи, прибор поможет искать гравитационные волны с частотой, которую не слышат нынешние детекторы, и проверит, одинаково ли падают разные атомы — а это вопрос о самой природе гравитации, о том, подчиняется ли она принципу эквивалентности.
Когда-нибудь такие трубы вырастут в сотни раз, и тогда человечество получит новый инструмент для изучения Вселенной — не через свет, а через само падение вещества.
Атомы стронция в этом эксперименте будут падать с высоты сто метров, и за время падения — около четырёх с половиной секунд — они успеют «почувствовать» даже изменение гравитации от проходящего рядом человека.
В романе Грега Игана «Лестница Шильда» физики строят гигантские детекторы, чтобы уловить неуловимые частицы, меняющие законы физики, — проект AICE выглядит первым шагом к такой «лестнице».