«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

Что там у нас происходит Что там у нас происходит

Политический кризис в Грузии обусловлен внутренней политической повесткой

Огонёк, июль'19
О мелочах О мелочах

Мысли и цитаты великих людей

Forbes, июль'19
Ударные стройки науки Ударные стройки науки

Национальный научный фонд (NSF) опубликовал детальную статистику за 2016 год

Популярная механика, декабрь'18
Точный бросок! Точный бросок!

Центровой команды «Химки-Подмосковье» Родион Ардисламов

Playboy, декабрь'18
Счастливые необладатели Счастливые необладатели

Смогут ли магазины заманить к себе миллениалов

Огонёк, ноябрь'18
Аномалию нашли в капусте Аномалию нашли в капусте

«Агро24» проанализировал тендеры на закупку продуктов для госучреждений

РБК, ноябрь'18
S-Brothers S-Brothers

S-Brothers заставляют двигаться в ритме популярных треков и сами задают жару

Playboy, декабрь'18
Владимир Стеклов. Большая семья Владимир Стеклов. Большая семья

Интервью с актером Владимиром Стекловым

Караван историй, декабрь'18
Встаньте в круг Встаньте в круг

Экспресс-комплекс для тех, кому нужно взбодриться аккурат к Новому году

Glamour, декабрь'18
Кино с китайской спецификой Кино с китайской спецификой

Китайские власти используют киноискусство, чтобы воспитывать сограждан

Эксперт, ноябрь'18
Куда приводят мечты Куда приводят мечты

Мы выбрали 10 заветных направлений для поездки мечты

National Geographic Traveler, ноябрь'18
ВТБ расширился еще на регион ВТБ расширился еще на регион

Запсибкомбанк переходит под контроль государства

РБК, ноябрь'18
Создатель нового «Ноева ковчега» хочет отправить его в Израиль Создатель нового «Ноева ковчега» хочет отправить его в Израиль

Йохан Хейберс хочет отправить копию «Ноева ковчега» в Израиль

National Geographic, ноябрь'18
Как Беня украл Рождество Как Беня украл Рождество

20 декабря в прокат выходит анимационная комедия «Гринч»

Cosmopolitan, декабрь'18
Skoda Kodiaq Skoda Kodiaq

Skoda Kodiaq. Теперь он тоже носит тавро «Сделано в России»

Quattroruote, декабрь'18
Протоиерей разочаровался в своем земном покровителе Протоиерей разочаровался в своем земном покровителе

Молдавский священник дал показания о коррупции во ФСИН

РБК, ноябрь'18
Затерянный мир Затерянный мир

Когда-то по этому пути ходили караваны купцов. Сейчас – праворульные «японки»

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

Зачем мы грызем морковь или тянемся за булочкой?

Psychologies, декабрь'18
Отказаться от пакетов и спасти речную фауну Отказаться от пакетов и спасти речную фауну

Привычные нам упаковки и посуда в буквальном смысле отравляют жизнь

National Geographic, ноябрь'18
И снова в бой! И снова в бой!

Брэд и Анджелина продолжают бороться за право опеки над детьми

Grazia, ноябрь'18
Порочный круг Порочный круг

Писатель Денис Драгунский — о дворянах с крестьянами в современной России

GQ, декабрь'18
Международный поиск президента Международный поиск президента

К чему приведет назначение россиянина главой Интерпола

РБК, 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
«Я уже старая…» «Я уже старая…»

7 причин перестать считать морщины и полюбить свой возраст

Лиза, ноябрь'18
Физкульт-прикид: как заработать на спортивной одежде для корпораций Физкульт-прикид: как заработать на спортивной одежде для корпораций

Как заработать на спортивной одежде для корпораций

РБК, ноябрь'18
Жизнь кристаллов Жизнь кристаллов

О работе с камнями и минералами, создающими гармоничную атмосферу

Yoga Journal, декабрь'18
Советы ОБСЕ прошли мимо урны Советы ОБСЕ прошли мимо урны

Как Россия выполняет рекомендации европейских наблюдателей

РБК, ноябрь'18
Мадонна Мадонна

60 лет Мадонне: история королевы эпатажа

Playboy, декабрь'18
В подвешенном состоянии В подвешенном состоянии

Шахматная суть игры «Улей»

Вокруг света, декабрь'18
Что носили мужчины на этой неделе Что носили мужчины на этой неделе

На этой неделе наши герои стремились остаться неузнанными

GQ, ноябрь'18