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

Наука на завтра Наука на завтра

Каких научных прорывов стоит ждать в 2021-м

Огонёк
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
Самая близкая химия Самая близкая химия

Академик Степан Калмыков — о том, насколько Менделеев повлиял на развитие химии

Наука и жизнь
Молодые и богатые. Готовы ли девелоперы элитного жилья к покупателям-миллениалам Молодые и богатые. Готовы ли девелоперы элитного жилья к покупателям-миллениалам

Готовы ли девелоперы к тому, что покупатель премиального жилья начнет молодеть

Forbes
«Очень приличный император» «Очень приличный император»

Римский император Диоклетиан: тот, кто променял власть на капусту

Дилетант
Войны будущего: как заработать на новой гонке вооружений Войны будущего: как заработать на новой гонке вооружений

Гонка вооружений превращается в состязание стран в технологиях

Forbes
Fitch не поверил в шансы «Нафтогаза» взыскать с «Газпрома» $2,6 млрд Fitch не поверил в шансы «Нафтогаза» взыскать с «Газпрома» $2,6 млрд

Зависимость Москвы от украинского транзита снизится

Forbes
«Перехват», «Гроза», «Эдельвейс» и еще девять планов МВД, о которых ты не подозревал «Перехват», «Гроза», «Эдельвейс» и еще девять планов МВД, о которых ты не подозревал

Что это за планы такие и сколько их вообще?

Maxim
Осень в городе Осень в городе

Тверь оказалась отличным городом для того, чтобы любоваться осенью

АвтоМир
Спокойный молочник: как ведут дела во «ВкусВилле» Спокойный молочник: как ведут дела во «ВкусВилле»

Главы из книги «ВкусВилл. Как совершить революцию в ритейле, делая все не так»

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
Первый в лиге Первый в лиге

Как Энди Дин создал одну из самых успешных киберспортивных команд в мире

Forbes
Сила народа: как НАСА открыл двери для любителей Сила народа: как НАСА открыл двери для любителей

История о том, как новая власть пришла в НАСА

Forbes
Звездная качалка: борись со сверхъестественным, как герои «Оверлорд» Звездная качалка: борись со сверхъестественным, как герои «Оверлорд»

Как победить сверхъестественные силы в духе крутых ребят из «Оверлорд»

Maxim
Что такое HTRAC? Что такое HTRAC?

Что такое HTRAC? Интеллектуальная система полного привода

Quattroruote
All we need is love All we need is love

Масштабная постановка Timeless в «Ленинград Центре»

OK!
После бала... После бала...

Как достойно пережить череду новогодних вечеринок без потерь для внешности

Cosmopolitan
Девушка не хочет отношений? Что с этим делать? (Спойлер: это не приговор) Девушка не хочет отношений? Что с этим делать? (Спойлер: это не приговор)

Если девушка не хочет отношений, но общается с тобой, значит, у тебя есть шанс

Playboy
Цена санкций: закрытие корпоративной информации ударит по российским инвесторам Цена санкций: закрытие корпоративной информации ударит по российским инвесторам

Тенденция к засекречиванию корпоративной информации

Forbes
Приемная родня напоследок Приемная родня напоследок

Зачем меленковской женщине полный дом стариков

Русский репортер
Хочу и буду! Хочу и буду!

25 новогодних обещаний, которые вы сможете выполнить

Домашний Очаг
Могут ли власти обуздать рост цен на бензин в России Могут ли власти обуздать рост цен на бензин в России

Должно ли государство вмешиваться в ценообразование топлива?

Forbes
Дочь нежна Дочь нежна

Анастасия Потанина нашла свою тихую гавань

Tatler
Очистить корзину Очистить корзину

Объясняем концепцию zero waste («ноль отходов») в пяти простых правилах

Glamour
Рейтинг самых влиятельных женщин в российских медиа Рейтинг самых влиятельных женщин в российских медиа

Самые яркие и влиятельные женщины, стоящих у руля русскоязычных медиа

Esquire
Тревожный сигнал. Американские компании стали занимать меньше денег Тревожный сигнал. Американские компании стали занимать меньше денег

Компании США резко сократили объемы выпуска и размещения облигаций

Forbes
Против правил Против правил

Принц Гарри не выпил ни капли алкоголя с тех пор, как узнал о беременности жены

StarHit
Последний русский олигарх: как Алишер Усманов поспорил с Аристотелем Последний русский олигарх: как Алишер Усманов поспорил с Аристотелем

Сформулированное в Древней Греции понятие «олигарх» не дожило до наших дней

Forbes
Трудные поиски. Как малому и среднему бизнесу привлечь инвестиции Трудные поиски. Как малому и среднему бизнесу привлечь инвестиции

Доля малого и среднего бизнеса в российской экономике все еще невелика

Forbes
Жизнь как она есть Жизнь как она есть

Актриса Кэри Маллиган о девичьих несовершенствах и мужских комплиментах

Grazia
Открыть в приложении