«Эпоха запланированных открытий кончилась»

Наука подошла к своему пределу: что за ним, ученые не знают

ОгонёкНаука

«Эпоха запланированных открытий кончилась»

Наука подошла к своему пределу: что за ним, ученые не знают. По крайней мере, в области физики элементарных частиц. О темной энергии, о бесконечном пространстве и о том, как сказываются на научном сообществе политические санкции, «Огоньку» рассказал академик РАН Валерий Рубаков

Беседовала Елена Кудрявцева

Академик Валерий Рубаков уверен: ученые скоро узнают, что ждет нашу Вселенную в будущем. А заодно и то, что было до того, как она появилась. Фото Евгений Гурко

Валерий Анатольевич, когда физики говорят сегодня, что человечество стоит на пороге «новой физики», что они имеют в виду?

— В этом очень интересно разобраться. Конечно, в первую очередь речь идет о физике элементарных частиц, то есть о физике микромира. Старая физика никуда не делась, просто сейчас мы пришли к тому замечательному моменту, когда все частицы и взаимодействия, предсказанные в физике микромира теоретиками в ХХ веке, подтвердились. Есть, как известно, Стандартная модель — теория, которая описывает всю известную сегодня физику элементарных частиц. Сколько я себя помню, на конференциях говорили, что нужно экспериментально подтвердить все ее предсказания. И вот теперь все элементарные частицы, которые она описывала, открыты. Последним элементом стал бозон Хиггса. Как известно, его открыли в 2012 году в ЦЕРНе. С тех пор бозон Хиггса достаточно изучили, чтобы сказать: он соответствует предсказаниям. Так что эпоха запланированных открытий кончилась, и это потрясающе.

— Это чем-то напоминает конец XIX века, когда молодому Максу Планку советовали не заниматься физикой, так как «почти все открыто». Что же физики будут искать теперь?

— А теперь настает следующая эпоха. Есть очень много разных гипотез, но никто не знает, что на самом деле будет открыто, когда и где. Это нечто и называется «новая физика».

Темный фотон

— Какая из гипотез вам кажется вероятной?

— Сегодня понятно, что Стандартная модель не полна, что есть элементарные частицы, которые в нее не укладываются. Известно, что большая часть материи во Вселенной — это не обычное вещество, а какие-то неизвестные частицы. Физики, которые любят изобретать новые термины, назвали их «темная материя». Про эти частицы известно лишь то, что они, во-первых, имеют массу (хотя величину этой массы никто не знает). Во-вторых, что они нейтральны, то есть не имеют электрического заряда. И в-третьих, что их много. По массе их больше, чем обычного вещества во Вселенной, примерно в пять раз. Это мы надежно знаем из астрономических наблюдений. Частицы темной материи в огромных количествах находятся вокруг нас и легко пролетают сквозь вещество — напрямую через всю Землю. Осталось их открыть и выяснить, что они собой представляют, но пока все эксперименты в этой области провалились.

— О том, что Большой адронный коллайдер (БАК) будет «ловить» темную материю, ученые заявили еще в 2016‑м, дав понять, что это задача на три Нобелевские премии. Почему же до сих пор ничего не нашли?

— Знаете, перед запуском БАК некоторые горячие головы говорили, что максимум через месяц-два открытия новых частиц будут поставлены на конвейер. Но оказалась, что природа устроена более скрытно. Поиск частиц темной материи остается одним из приоритетов для БАК, в этой области ведется много экспериментов. Но поскольку про них мало известно, мы не знаем, хватит ли энергии коллайдера для их рождения в принципе. Возможно, правда, что они легкие, тогда коллайдер тут ни при чем, они могут рождаться в ходе совсем других процессов, где образуются легкие, слабо взаимодействующие частицы. Они, кстати, могут не так уж слабо взаимодействовать между собой, излучать аналоги наших фотонов. Но для нас их «фотоны» будут темными, мы их не увидим.

— Какие проекты планируется запустить в этой области?

— Сейчас в ЦЕРНе идет эксперимент NA64, а через несколько лет стартует, надо надеяться, эксперимент SHiP (Search for Hidden Particles). Они как раз и нацелены на поиск новых легких частиц, очень редко рождающихся в столкновениях известных частиц. В Троицке в моем Институте ядерных исследований РАН (ИЯИ РАН) начинается эксперимент по поиску другого типа легких частиц, так называемых стерильных нейтрино, образующихся в распадах трития. Есть и другие эксперименты: гипотетических кандидатов в частицы темной материи много, и разные эксперименты ищут разных кандидатов.

— Многие считают более перспективным поиск частиц темной материи с помощью детекторов. Насколько это верно?

— С помощью детекторов частицы темной материи, которые летают повсюду, пытаются уловить довольно давно, но тоже пока безуспешно. Для этого необходимы специальные условия: подземные лаборатории, где исключено воздействие радиоактивности и других фоновых излучений. Самый мощный детектор по поиску частиц темной материи — XENON1T — располагается глубоко под горой Гран Сассо в Италии. Он представляет собой цилиндрическую емкость, в которой находится около 3,5 тонны жидкого и газообразного ксенона.

Другой эксперимент — SuperCDMS SNOLAB — должен стартовать в 2020-м. Его особенность — сверхнизкие температуры детекторов. Датчики расположат на глубине более 2 километров в помещении бывшей никелевой шахты неподалеку от Садбери в Канаде, где до этого была лаборатория по «ловле» нейтрино.

Еще один путь — поиск нейтрино высоких энергий, образующихся при аннигиляции частиц темной материи в недрах Земли или Солнца. По этому пути идут физики, использующие детектор IceCube (нейтринная обсерватория, в которой детектором является куб льда толщиной в километр.— «О») на Южном полюсе и Байкальский глубоководный нейтринный телескоп, который вскоре будет иметь примерно такой же объем.

— Между тем пару недель назад научные СМИ написали, что через Солнечную систему прошел «ветер» темной материи со скоростью 500 километров в секунду. Как ученые его опознали?

— А вот это неправильная интерпретация теоретической работы, опубликованной в ноябре. Никакого экспериментального открытия пока не сделано. Теоретики же дали новую оценку (на мой взгляд, не очень убедительную) скорости частиц темной материи в окрестности Солнца. До сих пор считалось, что она примерно вдвое меньше и более или менее совпадает со скоростью вращения Солнца вокруг центра нашей Галактики.

— Гравитон — гипотетическая частица, которая переносит гравитацию, тоже относится к «новой физике»?

— Гравитон как частицу никто никогда не откроет. Дело в том, что электромагнитное излучение, то есть свет, изучено очень хорошо, и мы с первой половины прошлого века знаем, что он состоит из фотонов, которые могут излучаться поодиночке. Гравитационные волны зарегистрировать гораздо сложнее, чем свет. Но недавно все же состоялось открытие гравитационных волн, излучаемых при вращении черных дыр или нейтронных звезд друг вокруг друга. А поодиночке гравитоны излучать и регистрировать невозможно.

— Хорошо, тогда давайте поговорим о темной энергии. Что это такое и насколько перспективно ее изучение?

— С темной энергией беда. Это, пожалуй, самое непонятное, что нас окружает. Это совершенно другая сущность, некоторая неизвестная форма энергии. Например, из школы мы помним формулу энергии: E=mc2, то есть энергия — это масса. Но в данном случае все не так — никакой массы у этой темной энергии нет. Есть только плотность, равномерно «размазанная» по нашей Вселенной. Здесь, в этой комнате, ее столько же, сколько совсем далеко в межгалактическом пространстве. Что это такое? Может, фундаментальная константа, которую когда-то Эйнштейн ввел как космологическую постоянную?

Изучать темную энергию очень важно, потому что обычное вещество, темная материя и темная энергия заставляют Вселенную расширяться. И удивительное дело: оказывается, что темп расширения Вселенной растет. Хотя обычно гравитационное взаимодействие замедляет разбег вещества: если у вас произошел взрыв, то со временем вещество будет разлетаться все медленнее. Ускоренное расширение Вселенной можно объяснить, если предположить, что существует вот эта новая форма энергии.

Авторизуйтесь и читайте статьи из популярных журналов

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

В переводе на человеческий В переводе на человеческий

Что мы реально знаем о языке животных и готов ли человек к диалогу с ними?

Огонёк, сентябрь'19
32, 64 или 128 Гбайт: сколько памяти на смартфоне вам нужно? 32, 64 или 128 Гбайт: сколько памяти на смартфоне вам нужно?

Разбираемся, сколько данных поместится в памяти смартфона

CHIP, ноябрь'18
Медицина Медицина

Цифры, факты, открытия

Огонёк, сентябрь'19
Крепче за собаку держись, шофёр! Собачьи упряжки стали официальным видом транспорта в Дании Крепче за собаку держись, шофёр! Собачьи упряжки стали официальным видом транспорта в Дании

Езда на собачьих упряжках в Дании – многовековая традиция

National Geographic, ноябрь'18
Одержимый царь Одержимый царь

Победа в Полтавской битве стала возможной только благодаря железной воле Петра I

Дилетант, октябрь'19
Что будет, если астероид столкнётся с Юпитером: видео Что будет, если астероид столкнётся с Юпитером: видео

Астрономы-любители получили кадры столкновения неопознанного объекта с Юпитером

National Geographic, ноябрь'18
Игорь Рыбаков Игорь Рыбаков

Бизнесмен Игорь Рыбаков

Men’s Health, декабрь'18
Их университеты. Как заставить учиться тех, кому за 30 Их университеты. Как заставить учиться тех, кому за 30

Образование длиною в жизнь в Европе становится нормой

Forbes, ноябрь'18
ВИЧ без страха и упрека ВИЧ без страха и упрека

Проект о смелых людях с диагнозом

Русский репортер, ноябрь'18
Заморозку поддержала заграница Заморозку поддержала заграница

Как внутренний рынок оказался для нефтепереработчиков выгоднее внешнего

РБК, ноябрь'18
Feduk: Feduk:

Feduk: "Жаль, что галочка в Инстаграме сильно влияет на людей"

Cosmopolitan, ноябрь'18
10 вещей об актере Тимоти Шаламе от него самого 10 вещей об актере Тимоти Шаламе от него самого

10 фактов о Шаламе от него самого, которые нужно знать

Esquire, ноябрь'18
Голова в облаках Голова в облаках

Восхождение в горы: Килиманджаро и еще 12 вершин

National Geographic Traveler, ноябрь'18
Гонки на пляже и сафари с жирафами Гонки на пляже и сафари с жирафами

Гонки на пляже и сафари с жирафами

АвтоМир, ноябрь'18
Нотная грамота Нотная грамота

Алена Пенева собрала ярких представительниц музыкальной индустрии

Cosmopolitan, декабрь'18
Итоги года: какие технологии вписали 2018-й в историю Итоги года: какие технологии вписали 2018-й в историю

Каждый год Gartner публикуют прогнозы по трендам IT-индустрии

Forbes, ноябрь'18
Dura sex sed sex: сексуальная жизнь Древнего Рима Dura sex sed sex: сексуальная жизнь Древнего Рима

В Древнем Риме не скупились на законы, даже по поводу интимной жизни

Cosmopolitan, ноябрь'18
Женские разгадки Женские разгадки

Настоящие страхи женщин, их истинные желания, симпатии и антипатии

Maxim, декабрь'18
И блеск, и шум, и говор балов И блеск, и шум, и говор балов

Дизайнер Алла Катанович оформила квартиру с видом на Петропавловскую крепость

AD, декабрь'18
Еда – метафора любви Еда – метафора любви

Зачем мы грызем морковь или тянемся за булочкой?

Psychologies, декабрь'18
Агропром разворачивают на экспорт Агропром разворачивают на экспорт

Новые тренды в российском АПК на ближайшие годы

Эксперт, ноябрь'18
Топ | 10 фантастических фильмов великих режиссёров Топ | 10 фантастических фильмов великих режиссёров

Арт-фантастика. 10 фантастических фильмов великих режиссёров

Мир Фантастики, декабрь'18
Компания Аркадия Ротенберга оказалась в центре политического скандала в Литве Компания Аркадия Ротенберга оказалась в центре политического скандала в Литве

Компания Аркадия Ротенберга оказалась в центре политического скандала в Литве

Forbes, ноябрь'18
От Пэнни до Дейенерис: 14 самых желанных героинь сериалов От Пэнни до Дейенерис: 14 самых желанных героинь сериалов

От Пэнни до Дейенерис: 14 самых желанных героинь сериалов

Playboy, ноябрь'18
Как и с чем носить мужское классическое шерстяное пальто Как и с чем носить мужское классическое шерстяное пальто

Как носить мужское классическое пальто на работу, на прогулку и в театр

Esquire, ноябрь'18
Турник, баланс и другие секреты лучших пауэрлифтеров США Турник, баланс и другие секреты лучших пауэрлифтеров США

Лучшие тренеры и пауэрлифтеры Америки поделились эффективными приемчиками

Men’s Health, ноябрь'18
Жажда крови Жажда крови

Юная кровь как способ омоложения — не только миф, но и вполне научный метод

Men’s Health, декабрь'18
Анна Кендрик: «Я пользуюсь Instagram, только когда мне грустно» Анна Кендрик: «Я пользуюсь Instagram, только когда мне грустно»

Актриса Анна Кендрик рассказала о моде без правил и «другой» Блейк Лайвли

Grazia, сентябрь'18
Госбанковская тайна Госбанковская тайна

Почему Газпромбанк не публикует полную информацию об иностранных заемщиках

РБК, ноябрь'18
Сила — в привычке Сила — в привычке

Растет число россиян, оправдывающих применение насилия властями

РБК, ноябрь'18