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 влип в историю, буквально» «Я влип в историю, буквально»

Актер Александр Яценко — о печальном годе прошедшем и долгой дороге к себе

Огонёк
Движение — жизнь: 9 лучших способов мотивировать себя заниматься Движение — жизнь: 9 лучших способов мотивировать себя заниматься

Современному человеку держать себя в форме круглый год не так-то просто

Playboy
Научная мозаика Научная мозаика

Что скрыто под марсианским льдом?

Санкт-Петербургский университет
10 причин, почему мужчины остаются в несчастливых отношениях 10 причин, почему мужчины остаются в несчастливых отношениях

Десять мужчин рассказали, почему оставались в отношениях дольше, чем стоило бы

Psychologies
Меню по сезону Меню по сезону

Зачем менять систему питания в зависимости от времени года?

Лиза
Новый год и новый вес Новый год и новый вес

Откажитесь от диет!

Домашний Очаг
Как предсказать начало массовых беспорядков Как предсказать начало массовых беспорядков

Искусственный интеллект анализирует шум толпы на стадионе

Forbes
Финалистки конкурса «Девушка года Playboy-2018» Финалистки конкурса «Девушка года Playboy-2018»

Финалистки конкурса «Девушка года Playboy-2018»

Playboy
Когда любимая работа оказывается «сектой» Когда любимая работа оказывается «сектой»

Есть компании, которые ценят сотрудников только на уровне громких обещаний

Psychologies
Перелетные символы Перелетные символы

Двуглавому орлу на гербе России — 25 лет

Огонёк
Как вернуть права? Как вернуть права?

Правительство изменило порядок возврата водительских прав после лишения

АвтоМир
Период стресса: какие облигации развивающихся стран купить во время кризиса Период стресса: какие облигации развивающихся стран купить во время кризиса

Период стресса: какие облигации развивающихся стран купить во время кризиса

Forbes
Керимов разбогател на $300 млн на росте акций крупнейшего золотодобытчика Керимов разбогател на $300 млн на росте акций крупнейшего золотодобытчика

Акциям компании «Полюс» помогла хорошая отчетность

Forbes
Сумасшедшие поневоле: женщины самой известной психиатрической клиники Сумасшедшие поневоле: женщины самой известной психиатрической клиники

«Бедлам» стало именем нарицательным

Cosmopolitan
У всех успешных гиков есть своя фишка. Какую позаимствовать мне? У всех успешных гиков есть своя фишка. Какую позаимствовать мне?

Вам просто необходимо запомниться не только айфоном, но и неповторимым стилем

GQ
Искусственный интеллект мухи овладел функцией распознавания мух Искусственный интеллект мухи овладел функцией распознавания мух

Распознавание лиц теперь доступно и искусственному интеллекту

Forbes
Родительское собрание: Даша Малыгина благодарит маму за счастливое детство и ностальгирует по крышам Питера Родительское собрание: Даша Малыгина благодарит маму за счастливое детство и ностальгирует по крышам Питера

История счастливого детства Даши из семьи художников

Esquire
А из нашего окна А из нашего окна

Дизайнер Дамьен Ланглуа-Меринн оформил квартиру в Париже

AD
Как выбрать робот-пылесос: разбираемся в хитростях навигации Как выбрать робот-пылесос: разбираемся в хитростях навигации

Как выбрать робот-пылесос, чтобы он успешно ездил именно по вашей квартире

CHIP
Праздник к нам приходит Праздник к нам приходит

Как создать праздничное настроение в интерьере

AD
АЗС нашли способ скрыто повышать цены на бензин через отмену скидок АЗС нашли способ скрыто повышать цены на бензин через отмену скидок

АЗС нашли способ скрыто повышать цены на бензин через отмену скидок

Forbes
Общество спасения книги Общество спасения книги

Когда‑то Стас Гайворонский спасал книги из мусорных баков

Seasons of life
Наглядный пример: 8 лучших упражнений, чтобы заполучить мощные ноги Наглядный пример: 8 лучших упражнений, чтобы заполучить мощные ноги

Уже год тратите драгоценное время на бесчисленные приседания без отягчения?

Playboy
Как воспитать ребенка-лидера? Секреты частных британских школ Как воспитать ребенка-лидера? Секреты частных британских школ

Навыки, которые нужно развить у ребенка, чтобы он вырос успешным человеком

Forbes
Как Сара Блейкли заработала $1 млрд на желании выглядеть лучше Как Сара Блейкли заработала $1 млрд на желании выглядеть лучше

Сара Блейкли: «Весело зарабатывать, весело тратить, весело делиться»

Forbes
Лучшие обложки и фотографии журнала MAXIM за 200 номеров Лучшие обложки и фотографии журнала MAXIM за 200 номеров

Лучшие, на наш взгляд, обложки и картинки за 15 лет

Maxim
Сверрир Гуднасон: Сверрир Гуднасон:

Швед Сверрир Гуднасон примеряет лучшие образы из коллекций осеннего сезона

Esquire
Жажда кэша Жажда кэша

Почему государству выгоден безнал, а у бизнеса растет спрос на наличку

Эксперт
Победитель Google Победитель Google

Зачем вьетнамцам собственный браузер и поисковик?

Forbes
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
Открыть в приложении