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
Бертильонаж: 5 занимательных фактов из истории криминалистики Бертильонаж: 5 занимательных фактов из истории криминалистики

В XIX веке полиции испытывали затруднения с идентификацией преступников

Популярная механика
Сверхнизкие орбиты: уникальные возможности и интрига освоения Сверхнизкие орбиты: уникальные возможности и интрига освоения

Сверхнизкие орбиты открывают перспективы, которых нет у других космических высот

Наука
Луч света в Голливуде Луч света в Голливуде

Роль легендарной хакерши Лисбет Саландер сыграла британская актриса Клер Фой

OK!
Параллельные люди Параллельные люди

С какими альтернативными человечествами мы могли бы делить Землю?

Вокруг света
Родительское собрание: Илья Куснирович говорит с отцом о взаимных обидах и толстокожести Родительское собрание: Илья Куснирович говорит с отцом о взаимных обидах и толстокожести

Илья Куснирович говорит с отцом о взаимных обидах и толстокожести

Esquire
Российские компании отказались занимать деньги на развитие у инвесторов Российские компании отказались занимать деньги на развитие у инвесторов

Российские компании отказались занимать деньги на развитие у инвесторов

Forbes
Путь к сердцу: зачем инвестировать в кардиодиагностику Путь к сердцу: зачем инвестировать в кардиодиагностику

Компания HeartFlow инвестировала в диагностику заболеваний сердца $500 млн

Forbes
Почему в Израиле задержали родственников «алмазного короля» Леви Леваева Почему в Израиле задержали родственников «алмазного короля» Леви Леваева

Почему в Израиле задержали родственников «алмазного короля» Леви Леваева

Forbes
Безумная любовь Безумная любовь

История любви Шарлотты Бельгийской и австрийского эрцгерцога Максимилиана

Караван историй
10 дней молчания и медитации: что можно узнать о себе? 10 дней молчания и медитации: что можно узнать о себе?

Интервью с человеком, который прошел десятидневную випассану

Psychologies
Ставка на долголетие Ставка на долголетие

Вложения в медицину могут принести доход не только бессмертным инвесторам

Forbes
Химическая война: боевые отравляющие вещества Первой мировой Химическая война: боевые отравляющие вещества Первой мировой

«Окопной» война привела к массовому использованию отравляющих веществ

Популярная механика
Тест процессора AMD Ryzen Threadripper 2990WX: сказочно хорош Тест процессора AMD Ryzen Threadripper 2990WX: сказочно хорош

AMD Ryzen Threadripper 2990WX

CHIP
Как бороться с облысением: три простых (очень простых) шага Как бороться с облысением: три простых (очень простых) шага

Проблема выпадения волос касается большинства людей на планете

Esquire
Герои против Facebook: как ИТ-романтики проигрывают корпорациям Герои против Facebook: как ИТ-романтики проигрывают корпорациям

Не всегда основатели приживаются в своих же компаниях

Forbes
Я художник, я так вижу: макияж руками твоего парня Я художник, я так вижу: макияж руками твоего парня

Что думают мужчины о женском макияже

Cosmopolitan
Железные леди тоже плачут: как совмещать управление компанией с семейной жизнью Железные леди тоже плачут: как совмещать управление компанией с семейной жизнью

У железных леди есть поводы сомневаться в себе и даже комплексовать

Cosmopolitan
Как одеть девушку в крутое белье: один, но дельный, способ от Incanto Как одеть девушку в крутое белье: один, но дельный, способ от Incanto

Хочешь, чтобы твоя девушка носила крутое нижнее белье? Купи его ей!

Maxim
Я начальника боюсь Я начальника боюсь

К сожалению, не все руководители ведут себя адекватно с подчиненными

Лиза
Понедельник начинается сегодня Понедельник начинается сегодня

Надо ли начинать новую жизнь именно 1 января

Cosmopolitan
Прожиточный максимум Прожиточный максимум

Сравнительный тест Lada Largus Cross и Lifan Myway

АвтоМир
Почему Олега Дерипаску и Виктора Вексельберга больше не хотят видеть в Давосе Почему Олега Дерипаску и Виктора Вексельберга больше не хотят видеть в Давосе

Организаторы Всемирного экономического форума боятся попасть под санкции США

Forbes
Я страшный зануда! Я страшный зануда!

Егор Дружинин давно перерос своего знаменитого героя

Добрые советы
Футурологическое мышление: что это и зачем? Футурологическое мышление: что это и зачем?

Что изучает футурология и чем может помочь «обычному» человеку?

Psychologies
«Газпром-медиа» пришел в киберспорт «Газпром-медиа» пришел в киберспорт

«Газпром-медиа» пришел в киберспорт

Forbes
«МУЗ-ТВ» установил новый рекорд на телевидении «МУЗ-ТВ» установил новый рекорд на телевидении

Культовый музыкальный канал провел 22-часовой концерт в прямом эфире!

Cosmopolitan
Как правильно установить роутер? Шесть лайфхаков от CHIP Как правильно установить роутер? Шесть лайфхаков от CHIP

Где в доме поставить коробочку с интернетом?

CHIP
В России открывается первый магазин COS. Управляющий директор бренда рассказывает, каким он будет в нашей стране В России открывается первый магазин COS. Управляющий директор бренда рассказывает, каким он будет в нашей стране

Сколько будут стоить вещи COS после перевода цен в рубли

Esquire
Тест камеры Insta 360 ONE X: обзор на все 360 градусов Тест камеры Insta 360 ONE X: обзор на все 360 градусов

Плюсы, минусы и особенности камеры Insta 360 ONE X

CHIP
Открыть в приложении