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

Елка дедушки Сережи Елка дедушки Сережи

Что доверяет Кремль «Спецмонтаж Предприятию 768»

Огонёк
А где Курцын? А где Курцын?

Роман Курцын живет под девизом «всё или ничего»

OK!
Обитатели пояса Койпера Обитатели пояса Койпера

Какие ещё небесные тела оказались в далёком поясе Койпера?

Наука и жизнь
Внутренняя кухня Внутренняя кухня

Два бывших директора ресторанов McDonald’s в Крыму открыли свою сеть

Forbes
Последний поход генерала Юденича Последний поход генерала Юденича

Осенью 1919 года гражданская война в России достигла кульминации

Дилетант
Забудь про неловкие паузы: 42 вопроса, которые вывезут любой разговор Забудь про неловкие паузы: 42 вопроса, которые вывезут любой разговор

Мы нашли противоядие от неудачной коммуникации!

Playboy
Миллионер из шоу Миллионер из шоу

Миллионер из шоу "Замуж за Бузову" предлагает читательницам Cosmo познакомиться

Cosmopolitan
Денежный затор. Стоит ли России отказываться от заемных средств Денежный затор. Стоит ли России отказываться от заемных средств

Денежный затор. Стоит ли России отказываться от заемных средств

Forbes
Космос, глубина и радиация. Экстремальная робототехника Космос, глубина и радиация. Экстремальная робототехника

Машины для работы в самых экстремальных условиях

Популярная механика
Лучшие шутки о «золотой судье» Хахалевой, которая никогда не имела юридического образования Лучшие шутки о «золотой судье» Хахалевой, которая никогда не имела юридического образования

Лучшие шутки о «золотой судье» Хахалевой

Maxim
Тест и обзор Acer Aspire 3: королевская мощь, но устаревшее оснащение Тест и обзор Acer Aspire 3: королевская мощь, но устаревшее оснащение

Тестируем Acer Aspire 3: достоинства, недостатки и альтернативы

CHIP
Бросаем курить: как избавиться от мыслей о сигаретах Бросаем курить: как избавиться от мыслей о сигаретах

Правила, которые останавливают механизм, запускающий мысли о сигаретах

Psychologies
Грядет цифровая демократия Грядет цифровая демократия

Партии и депутаты — неквалифицированные посредники

Эксперт
Приготовиться к лучшему Приготовиться к лучшему

Производители кухонь превращают пребывание на кухне в отдельное удовольствие

SALON-Interior
Отечественная волна Отечественная волна

Три молодых российских дизайнера с большими планами на будущее

Vogue
Надоело спать в офисе? 7 способов уходить с работы вовремя Надоело спать в офисе? 7 способов уходить с работы вовремя

Советы для тех, кто устал от переработок и хочет продуктивно тратить время

Playboy
Последний шанс турецкого султана Последний шанс турецкого султана

Война завершилась новой триумфальной победой русского оружия

Дилетант
Бутерброд Мерфи. Введение санкций стало фетишем американской элиты Бутерброд Мерфи. Введение санкций стало фетишем американской элиты

О возможном запрете деятельности российских банков в США

Forbes
Ночной дозор: как делать эффектные фото ночью? Ночной дозор: как делать эффектные фото ночью?

Рассказываем, как правильно снимать ночью – коротко и по сути

CHIP
12 вещей, которые помогут создать настоящее хюгге холодным осенним вечером 12 вещей, которые помогут создать настоящее хюгге холодным осенним вечером

12 вещей, которые помогут создать настоящее хюгге холодным осенним вечером

Cosmopolitan
7 «счастливчиков», в честь которых были названы болезни 7 «счастливчиков», в честь которых были названы болезни

7 «счастливчиков», в честь которых были названы болезни

Maxim
10 режиссерских версий фильмов, которые стоит найти и посмотреть 10 режиссерских версий фильмов, которые стоит найти и посмотреть

Всегда ли стоит пересматривать привычное кино в непривычном виде

Maxim
Заменитель солнца Заменитель солнца

Самым модным витамином современности оказался витамин D

Vogue
Галина Польских. Семейные обстоятельства Галина Польских. Семейные обстоятельства

Галина Польских рассказывает о своей жизни

Караван историй
Михаил Шемякин Михаил Шемякин

Правила жизни художника Михаила Шемякина

Esquire
Удар с запада. Банки упустили 15% прибыли из-за санкций Удар с запада. Банки упустили 15% прибыли из-за санкций

Если бы не западные санкции, прибыль российских банков была бы выше

Forbes
Как менялся стиль A$AP Rocky Как менялся стиль A$AP Rocky

Даже A$AP Rocky не обошли стороной увесистые цепи и приспущенные брюки

GQ
Время первого Время первого

«Все или ничего» — это и название песни, и жизненный принцип L’One.

Glamour
6 способов разделить счет в кафе, не показавшись скрягой перед друзьями 6 способов разделить счет в кафе, не показавшись скрягой перед друзьями

Ты же не хочешь платить за всю компанию?

Playboy
Кто заставит сердце биться быстрее? Кто заставит сердце биться быстрее?

Не все еще привыкли сравнивать японские и корейские автомобили на равных

АвтоМир
Открыть в приложении