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

Разнозаразная фауна Разнозаразная фауна

Каких вирусов животного происхождения следует опасаться в нашей стране

Огонёк
Фертильность на продажу: психология доноров Фертильность на продажу: психология доноров

Психолог: что движет мужчинами и женщинами, зарабатывающими на донорстве

Psychologies
Во всем мире Во всем мире

Илон Маск, мозг, лабораторные животные и полярные сияния на Уране

Знание – сила
Фрэнсис Скотт Фицджеральд Фрэнсис Скотт Фицджеральд

Фрэнсис Скотт Фицджеральд и его роман со спиртным

Playboy
Россия «в состоянии крайней слабости» Россия «в состоянии крайней слабости»

Положение «белой России» в 1919 году выглядело крайне уязвимым

Дилетант
6 способов победить тревогу в отношениях 6 способов победить тревогу в отношениях

Как удержать тревогу под контролем в начале отношений

Psychologies
Ничего себе! 14 удивительных мест, веществ и животных, которых ты еще не видела Ничего себе! 14 удивительных мест, веществ и животных, которых ты еще не видела

14 удивительных мест, веществ и животных, которых ты еще не видела

Cosmopolitan
Бэтмен или Супермен? Ха-ха! 9 персонажей Marvel, которые надерут зад обоим Бэтмен или Супермен? Ха-ха! 9 персонажей Marvel, которые надерут зад обоим

Бэтмен или Супермен? Мы знаем девять ребят, которые побьют и того, и другого!

Playboy
Какие автомобильные видеорегистраторы 3в1 лучше? Разбираемся и выбираем Какие автомобильные видеорегистраторы 3в1 лучше? Разбираемся и выбираем

Камера, радар-детектор и GPS-штурман

CHIP
Кто хочет стать пенсионером Кто хочет стать пенсионером

Почему американцы уходят на пенсию в тридцать

GQ
Искушение Щербетом Искушение Щербетом

Почему отец Петр Дынников спасает животных

Русский репортер
Как отличить профессионального визажиста от самоучки? Не попадись! Как отличить профессионального визажиста от самоучки? Не попадись!

Как выбрать визажиста

Cosmopolitan
Запрет айфонов в Facebook: деловая этика или тирания? Запрет айфонов в Facebook: деловая этика или тирания?

Марк Цукерберг запретил топ-менеджерам использовать айфоны. И это нормально

Forbes
Обзор линейки гарнитур KOSS GMR: и для игр, и для музыки Обзор линейки гарнитур KOSS GMR: и для игр, и для музыки

Обзор линейки гарнитур KOSS GMR: и для игр, и для музыки

CHIP
Путин предоставил бизнесу свободу в вопросе посещения Давосского форума Путин предоставил бизнесу свободу в вопросе посещения Давосского форума

Путин предоставил бизнесу свободу в вопросе посещения Давосского форума

Forbes
Bloomberg рассказал о распространении влияния Евгения Пригожина в Африке Bloomberg рассказал о распространении влияния Евгения Пригожина в Африке

Структуры Евгения Пригожина внедряются и укрепляют влияние в африканских странах

Forbes
«Элеанор Олифант в полном порядке»: отрывок из романа-бестселлера Гейл Ханимен об одиночестве на грани с социофобией «Элеанор Олифант в полном порядке»: отрывок из романа-бестселлера Гейл Ханимен об одиночестве на грани с социофобией

Отрывок из романа-бестселлера Гейл Ханимен об одиночестве на грани с социофобией

Esquire
Какие фильмы помогут справиться с сезонной хандрой Какие фильмы помогут справиться с сезонной хандрой

Вам казалось, что лучшее средство от апатии — романтические комедии и мелодрамы?

Psychologies
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
Зрительный контакт: о чем расскажут глаза Зрительный контакт: о чем расскажут глаза

Зрительный контакт дает много информации о настроении и намерениях собеседника

Psychologies
16 огненных девушек-военных, от которых ты точно потеряешь рассудок 16 огненных девушек-военных, от которых ты точно потеряешь рассудок

16 огненных девушек-военных

Playboy
Как научить детей прощению Как научить детей прощению

Как помочь детям прийти к понимаю, что порой достаточно простить, а не злиться?

Psychologies
Зачем смартфонам вырез «челка»? Зачем смартфонам вырез «челка»?

Зачем гаджетам вырез на экране и какие альтернативы используют производители

CHIP
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
Молчание – золото? Молчание – золото?

Сколько слов в день достаточно произносить, чтобы вас понимали и любили?

Лиза
Только без паники! Только без паники!

Паническая атака. Откуда она берется и как ее остановить?

Лиза
Прощается, но не уходит Прощается, но не уходит

Канцлер ФРГ Ангела Меркель объявила, что уйдет из политики

Огонёк
“Все богатые – нечестные люди” “Все богатые – нечестные люди”

Успешность другого вызывает у завистника ощущение собственной никчемности

Psychologies
Баварская советская республика и еще четыре экзотические страны Советов Баварская советская республика и еще четыре экзотические страны Советов

Баварская советская республика и еще четыре экзотические страны Советов

Maxim
Как платформа для геймеров-тинейджеров зарабатывает сотни миллионов Как платформа для геймеров-тинейджеров зарабатывает сотни миллионов

Платформа для игр и социальных медиа Roblox оценивается уже в $2,5 млрд

Forbes
Открыть в приложении