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

Изгнание торгующих храмом Изгнание торгующих храмом

Почем нынче церкви?

Огонёк
Skoda Kodiaq Skoda Kodiaq

Skoda Kodiaq. Теперь он тоже носит тавро «Сделано в России»

Quattroruote
«Падучая» под контролем «Падучая» под контролем

Что такое эпилепсия и какие подходы к ее лечению предлагает современная наука?

Знание – сила
Победитель Google Победитель Google

Зачем вьетнамцам собственный браузер и поисковик?

Forbes
«Конечно, надежда есть» «Конечно, надежда есть»

Юрий Борисов о работе над образом Пушкина

Правила жизни
Материя и сознание Материя и сознание

Валентин Юдашкин поговорил с нами о тридцатилетнем юбилее своего модного Дома

Vogue
Своя война? Своя война?

Почему Первая мировая не стала для России по-настоящему народной

Огонёк
Как говорить с детьми о финансах Как говорить с детьми о финансах

Даже пятилетний ребенок имеет право участвовать в обсуждении семейного бюджета

Forbes
Время синих. Спрос на специалистов-универсалов дошел до рабочих профессий Время синих. Спрос на специалистов-универсалов дошел до рабочих профессий

В будущем триумфальное шествие универсалов начнется на рынке «синих воротничков»

Forbes
От стриптизера до детектива: 9 самых ярких и крутых ролей Мэттью МакКонахи От стриптизера до детектива: 9 самых ярких и крутых ролей Мэттью МакКонахи

Мэттью МакКонахи шикарно отыгрывает самые разные образы

Playboy
Петр Федоров Петр Федоров

Петр Федоров о тонкостях работы и о том, какие они на самом деле, актрисы..

Maxim
Как нами манипулируют, лишая любви и внимания Как нами манипулируют, лишая любви и внимания

Что делать, если вы столкнулись с манипулятором?

Psychologies
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
«Успех придет, если перестать его искать». Правила лучшего гендиректора мира «Успех придет, если перестать его искать». Правила лучшего гендиректора мира

Что говорит о работе руководителя глава Inditex Пабло Исла

Forbes
Имя, сестра, имя! Имя, сестра, имя!

Эксперты в области моды, красоты и личного брендинга о своем бизнесе

Cosmopolitan
Женщина года: Саша Бортич Женщина года: Саша Бортич

Комедия «Я худею» с Бортич в главной роли взорвала российский прокат

Glamour
Покупаем наушники: на что обратить внимание Покупаем наушники: на что обратить внимание

Покупаем наушники: на что обратить внимание

CHIP
Если это потолок… Если это потолок…

Нам только кажется, что больше некуда расти

Лиза
Истории российских звезд, которые развелись с иностранцами Истории российских звезд, которые развелись с иностранцами

Мы вспомнили российских знаменитостей, за плечами которых — расставание с мужем

Cosmopolitan
Взимать штрафы ГИБДД по ускоренной процедуре могут начать в 2019 году Взимать штрафы ГИБДД по ускоренной процедуре могут начать в 2019 году

Суммы штрафов за нарушение ПДД будут списываться с банковских счетов должников

Forbes
Красиво жить не запретишь! Красиво жить не запретишь!

Звезды подскажут, как расстаться с лишними сбережениями весело, красиво и быстро

Лиза
Шесть уровней комфорта KIA Sportage: какая комплектация подходит тебе Шесть уровней комфорта KIA Sportage: какая комплектация подходит тебе

Шесть уровней комфорта KIA Sportage: какая комплектация подходит тебе

Cosmopolitan
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
Макс Барских: «Мое творчество невозможно без перевоплощения» Макс Барских: «Мое творчество невозможно без перевоплощения»

Интервью с джокером современной поп-сцены Максом Барских

Cosmopolitan
Что такое HTRAC? Что такое HTRAC?

Что такое HTRAC? Интеллектуальная система полного привода

Quattroruote
Звезда Болливуда в Голливуде: 5 пруфов, что Айшвария Рай очень горяча Звезда Болливуда в Голливуде: 5 пруфов, что Айшвария Рай очень горяча

Даже если ты не знаешь индийские фильмы, знойную Айшварию ты точно знаешь

Playboy
«Как маленький»: что заставляет взрослых вести себя по-детски «Как маленький»: что заставляет взрослых вести себя по-детски

Почему мы впадаем в детство?

Psychologies
В России стало не хватать колоний для осужденных силовиков В России стало не хватать колоний для осужденных силовиков

В России стало не хватать колоний для осужденных силовиков

Forbes
Светить всегда, светить везде! Светить всегда, светить везде!

8 ноября состоялась третья Церемония вручения премии ОK! «Больше чем звёзды»

OK!
Газпромбанк опровергает участие в коррупционных схемах в Венесуэле Газпромбанк опровергает участие в коррупционных схемах в Венесуэле

Газпромбанк опровергает участие в коррупционных схемах в Венесуэле

Forbes
Открыть в приложении