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

«Не стоит разменивать науку на деньги» «Не стоит разменивать науку на деньги»

Виктор Садовничий — о полномасштабной реформе МГУ

Огонёк
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
Наука инвестировать Наука инвестировать

В каких областях и в каких объемах финансируются исследования малого бизнеса

РБК
Тест и обзор Google Pixel 3: звездный камерофон от Google Тест и обзор Google Pixel 3: звездный камерофон от Google

Новый смартфон от Google очень хорош, а отличные параметры оправдывают цену

CHIP
«Лихая мода, наш тиран…» «Лихая мода, наш тиран…»

Итак, поговорим о моде в разных ее проявлениях

Знание – сила
Премия журнала “Популярная механика”: поздравляем победителей Премия журнала “Популярная механика”: поздравляем победителей

Премия журнала “Популярная механика”: поздравляем победителей

Популярная механика
Капитаны Forbes: как прошла встреча редакторов издания из России, Грузии и Казахстана Капитаны Forbes: как прошла встреча редакторов издания из России, Грузии и Казахстана

Встреча участников Forbes Club в казахстанском городе Алма-Ата

Forbes
Гербариум Гербариум

Что может быть естественнее для художника, чем домашняя галерея?

Seasons of life
«К черту эти словесные излишества»: Тилль Линдеманн — о сборнике своих ранних стихов «К черту эти словесные излишества»: Тилль Линдеманн — о сборнике своих ранних стихов

Солист Rammstein о сборнике стихов «Нож» и его окровавленных страницах

Forbes
Глубина редкости Глубина редкости

Juvaquatre из коллекции Renault Classic

Quattroruote
Немой вопрос Немой вопрос

Часто онемением рук и ног проявляют себя серьезные заболевания

Лиза
Неработающих россиян предложили штрафовать за неуплату страховых взносов Неработающих россиян предложили штрафовать за неуплату страховых взносов

Депутаты предложили обязать граждан самостоятельно платить страховые взносы

Forbes
Музыка нас связала Музыка нас связала

Где обычная девушка может познакомиться с известным музыкантом

Cosmopolitan
Потому что могу: 8 причин, почему тебе нужно купить iPhone XR Потому что могу: 8 причин, почему тебе нужно купить iPhone XR

Сегодня iPhone — это не просто яркий аксессуар, это почти образ жизни

Cosmopolitan
Работает виртуальный тренер Работает виртуальный тренер

Как квалификацию водителей повышают с помощью виртуальной реальности

Quattroruote
Тест и обзор Google Pixel 3 XL: смартфон от Google с умной камерой Тест и обзор Google Pixel 3 XL: смартфон от Google с умной камерой

Тест и обзор Google Pixel 3 XL: смартфон от Google с умной камерой

CHIP
Какие усы и бороду носить этой зимой Какие усы и бороду носить этой зимой

Мы подобрали семь самых стильных вариантов растительности на лице

GQ
Вдохновение года: Ляйсан Утяшева Вдохновение года: Ляйсан Утяшева

Ляйсан Утяшевой подарили именную куклу, сделанную в единственном экземпляре

Glamour
Форматирование диска или флешки в FAT32 для подключения к смартфону Форматирование диска или флешки в FAT32 для подключения к смартфону

Подключение диска или флешки к смартфону: формат Fat32 для Windows 10

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
Глушь да благодать Глушь да благодать

Истории людей, сменивших суету мегаполисов на маленький провинциальный город

Огонёк
Голяк пошел Голяк пошел

Карелия, конец cентября: Белое море, озера и Land Rover Discovery

АвтоМир
Какие автомобильные видеорегистраторы 3в1 лучше? Разбираемся и выбираем Какие автомобильные видеорегистраторы 3в1 лучше? Разбираемся и выбираем

Камера, радар-детектор и GPS-штурман

CHIP
У кого пакет больше: рейтинг директоров-капиталистов У кого пакет больше: рейтинг директоров-капиталистов

У кого пакет больше: рейтинг директоров-капиталистов

Forbes
Социальное неравенство в России достигло минимума с 2006 года Социальное неравенство в России достигло минимума с 2006 года

Зафиксирован самый низкий уровень социального неравенства в России с 2006 года

Forbes
При виде офиса тебя уже тошнит? 4 способа избежать выгорания на работе При виде офиса тебя уже тошнит? 4 способа избежать выгорания на работе

Так недалеко и до нервного срыва

Playboy
Советский шик: как одеться в ковер и стать самой модной Советский шик: как одеться в ковер и стать самой модной

Советский шик: как одеться в ковер и стать самой модной

Cosmopolitan
Сетевая зависимость Сетевая зависимость

Почему дорожает интернет и скоро ли ждать мобильной связи нового поколения

Огонёк
Компания Аркадия Ротенберга оказалась в центре политического скандала в Литве Компания Аркадия Ротенберга оказалась в центре политического скандала в Литве

Компания Аркадия Ротенберга оказалась в центре политического скандала в Литве

Forbes
Беспокойное собрание. Что будет с частными музеями бывших миллиардеров Беспокойное собрание. Что будет с частными музеями бывших миллиардеров

Как живут частные музеи в России

Forbes
Открыть в приложении