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, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Бескрайний надзор Бескрайний надзор

Зачем России столько проверяющих органов?

Огонёк
Планы на выходные: чем заняться в Москве с 15 по 18 ноября Планы на выходные: чем заняться в Москве с 15 по 18 ноября

Планы на выходные: чем заняться в Москве с 15 по 18 ноября

Forbes
По следам Америго Веспуччи По следам Америго Веспуччи

Своим капризом судьба обессмертила путешественника Америго Веспуччи

Знание – сила
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
В новую квартиру В новую квартиру

В эпоху переосмысления это полотно стало символом нормализации репрессий

Дилетант
Математики открыли новый способ летать Математики открыли новый способ летать

Математикам впервые удалось понять, каким способом летают семена одуванчика

Forbes
Хватит молчать! 4 идеальных способа ответить своему начальнику на грубость Хватит молчать! 4 идеальных способа ответить своему начальнику на грубость

Хватит молчать! 4 идеальных способа ответить своему начальнику на грубость

Playboy
Сколько можно заработать на акциях европейских банков Сколько можно заработать на акциях европейских банков

Сколько можно заработать на акциях европейских банков

Forbes
Успехи одного эксперимента Успехи одного эксперимента

Самый шикарный Jaguar отмечает 50-летие

Quattroruote
Какие акции стоит купить на падающем рынке Китая Какие акции стоит купить на падающем рынке Китая

Китайский рынок акций переживает падение с начала года

Forbes
Команда года: Сборная России по футболу Команда года: Сборная России по футболу

Игорь Акинфеев и Александр Самедов навсегда останутся для нас героями

Glamour
Рецензия: каким получился последний сезон Рецензия: каким получился последний сезон

Карточный домик сюжета популярного сериала рассыпался самым нелепым образом

Esquire
Музыка нас связала Музыка нас связала

Где обычная девушка может познакомиться с известным музыкантом

Cosmopolitan
Российский бренд Sabellino представил коллекцию осень-зима 18/19 Российский бренд Sabellino представил коллекцию осень-зима 18/19

Российский бренд Sabellino представил коллекцию осень-зима 18/19

Cosmopolitan
Гены за деньги: чем живет коммерческая геномика Гены за деньги: чем живет коммерческая геномика

С какими проблемами сталкиваются русские ученые и инвесторы?

Forbes
Корень силы: 18 полезных свойств имбиря для мужчин (+8 рецептов) Корень силы: 18 полезных свойств имбиря для мужчин (+8 рецептов)

18 доказанных полезных свойств имбиря на организм мужчины

Playboy
Сила народа: как НАСА открыл двери для любителей Сила народа: как НАСА открыл двери для любителей

История о том, как новая власть пришла в НАСА

Forbes
Что делать генеральному директору, чтобы не угробить свой бизнес Что делать генеральному директору, чтобы не угробить свой бизнес

Директора должны вытаскивать менеджмент из глубокого профессионального окопа

Forbes
Медведев утвердил индексацию тарифов ЖКХ в 2019 году в два этапа Медведев утвердил индексацию тарифов ЖКХ в 2019 году в два этапа

Медведев утвердил индексацию тарифов ЖКХ в 2019 году в два этапа

Forbes
Непрощённый Непрощённый

Почему адмирал Колчак не реабилитирован до сих пор

Дилетант
«Знал, что начну побеждать чемпионов» «Знал, что начну побеждать чемпионов»

Лучший российский теннисист Карен Хачанов о секретах своего взлета

Огонёк
Азбука ухода за грудничком Азбука ухода за грудничком

Ничего сложного в уходе за крохой нет – давайте вместе убедимся в этом

9 месяцев
В тепле и уюте: 8 позиций для самого нежного осеннего секса В тепле и уюте: 8 позиций для самого нежного осеннего секса

Осень — самое время добавить вашему сексу тепла

Cosmopolitan
Когда искусственное лучше натурального: лучшие шубы сезона из эко-меха Когда искусственное лучше натурального: лучшие шубы сезона из эко-меха

Искусственный мех бывает лучше натурального

Cosmopolitan
Как бороться с облысением: три простых (очень простых) шага Как бороться с облысением: три простых (очень простых) шага

Проблема выпадения волос касается большинства людей на планете

Esquire
Разговор с Джоном Блоком Разговор с Джоном Блоком

Разговор с исполнительным продюсером Metro: Exodus

Игромания
Топ-7 кнопочных телефонов и их неоспоримые преимущества Топ-7 кнопочных телефонов и их неоспоримые преимущества

Топ-7 кнопочных телефонов и их неоспоримые преимущества

CHIP
Санкционное бессилие: что меры против Ирана значат для нефтяного рынка Санкционное бессилие: что меры против Ирана значат для нефтяного рынка

Иранский фактор вряд ли способен дестабилизировать рынок нефти

Forbes
Кошачий вальс Кошачий вальс

Главная кошатница мира моды исполнила коллекцию вместе с Louis Vuitton

Tatler
Почему кадровый резерв не всегда эффективен Почему кадровый резерв не всегда эффективен

Многие неправильно используют резервные кадры

Forbes
Открыть в приложении