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

«Я кажусь одержимой? Так и есть!» «Я кажусь одержимой? Так и есть!»

Актриса Фанни Ардан о страхе перед будущим и страстью к ролям и воспоминаниям

Огонёк
После бала... После бала...

Как достойно пережить череду новогодних вечеринок без потерь для внешности

Cosmopolitan
Где находится заряд в электронной волне де Бройля? Где находится заряд в электронной волне де Бройля?

Физики научились придавать фронту волны де Бройля формы радуги и тора

Наука и жизнь
Пикник на обочине мира Пикник на обочине мира

Чили: страна, которая переворачивает сознание

National Geographic Traveler
«Большевики, прямо скажем, хуже дерьма» «Большевики, прямо скажем, хуже дерьма»

Изъятие «излишков» зерна стало главной причиной массового голода на селе

Дилетант
За семью печатями: самые загадочные смерти актеров и музыкантов За семью печатями: самые загадочные смерти актеров и музыкантов

Смерти этих знаменитостей потрясли и журналистов, и поклонников, и полицейских

Cosmopolitan
Всегда смеющийся хрусталь Всегда смеющийся хрусталь

Сияющая парижская квартира руководительницы Baccarat Даниэлы Риккарди

Tatler

Языку тяжело в тисках учебников и словарей

Популярная механика
9 фактов о фильме «Бойцовский клуб» 9 фактов о фильме «Бойцовский клуб»

Самое интересное, что MAXIM разузнал о «Бойцовском клубе» Дэвида Финчера

Maxim
Скажем прямо Скажем прямо

Как выявить нарушения осанки и что поможет исправить ситуацию

Grazia
Заработать 250%: чем опасны структурные ноты Заработать 250%: чем опасны структурные ноты

Структурные ноты дают возможность инвестору заработать на росте цен

Forbes
Явление космической коровы: что произошло в созвездии Геркулеса Явление космической коровы: что произошло в созвездии Геркулеса

Космическая катастрофа может представлять собой рождение черной дыры

Forbes
Как петербургский стартап «Партия еды» вырос и продался «Яндексу» Как петербургский стартап «Партия еды» вырос и продался «Яндексу»

Как «Яндекс» купил компанию «Партия еды»

РБК
Дело пожарных Дело пожарных

Дело пожарных. Как трагедия в «Зимней вишне» изменила Россию

Русский репортер
Убыточное топливо: когда бензин перестанет дорожать Убыточное топливо: когда бензин перестанет дорожать

Поможет ли прямое регулирование цен или придется искать рыночные механизмы

Forbes
Хвойный сезон Хвойный сезон

Лев Рубинштейн объясняет, почему Новый год вдруг стал народным праздником

GQ
Жесткий отбор. Как вести себя на стресс-интервью Жесткий отбор. Как вести себя на стресс-интервью

Жесткий отбор. Как вести себя на стресс-интервью

Forbes
Игра в конфигурации: читайте о новой головоломке Игра в конфигурации: читайте о новой головоломке

Предлагаем вам вариант еще одной новой и увлекательной игры

Популярная механика
Как спасти свой капитал в эпоху больших перемен Как спасти свой капитал в эпоху больших перемен

Как сохранить свои накопления в эру тотальной прозрачности?

Forbes
Фернандо Алонсо: «Я каждый день думаю, как сильно мне повезло» Фернандо Алонсо: «Я каждый день думаю, как сильно мне повезло»

Гонщик Фернандо Алонсо о том, что больше всего он хочет жить нормальной жизнью

Esquire
Лечение цветом Лечение цветом

Фиксируя внимание на цветах, мы можем менять собственное самочувствие

Yoga Journal
Далеко гляжу: как отличить перспективную идею от «пузыря» Далеко гляжу: как отличить перспективную идею от «пузыря»

Не надо торопиться выпускать продукт на основе новой интересной технологии

РБК
Mazda CX-5: ресурс неизвестен Mazda CX-5: ресурс неизвестен

Запас прочности Mazda CX-5

АвтоМир
Фарфоровые часы на секретере Фарфоровые часы на секретере

Как премиальные предметы быта входили в жизнь подданных российской империи

Forbes
Как хорошая легенда повышает стоимость бизнеса Как хорошая легенда повышает стоимость бизнеса

Есть два способа увеличить стоимость бизнеса

Forbes
Большим данным стало мало места Большим данным стало мало места

Аналитики предупредили о грядущем дефиците мощностей в столичных дата-центрах

РБК
Комментарий лозы Комментарий лозы

Все, что вы хотели знать, но стеснялись спросить у сомелье

GQ
Карина Мишулина – Тимуру Еремееву: «Хватит бегать от судов! Докажи, что ты сын!» Карина Мишулина – Тимуру Еремееву: «Хватит бегать от судов! Докажи, что ты сын!»

Интервью с женщиной, которая борется за доброе имя своего знаменитого отца

StarHit
Успехи твит-политики: Дональд Трамп легко отделался на выборах Успехи твит-политики: Дональд Трамп легко отделался на выборах

Дональд Трамп удержал свои позиции

Forbes
Властелины неба Властелины неба

Арабский шейх спасает соколов от вымирания

National Geographic
Открыть в приложении