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

«Пусть вернется 2019-й!» «Пусть вернется 2019-й!»

О чем еще мечтают россияне

Огонёк
Плата за кофе-брейк. Как бизнес борется со стрессом на работе Плата за кофе-брейк. Как бизнес борется со стрессом на работе

Работодатели понимают, что стресс снижает производительность сотрудников

Forbes
О чем рассказали древние речные русла? О чем рассказали древние речные русла?

Как выглядела наша планета 14–18 тыс. лет назад

Наука и техника
Вася Ложкин и страшная еврейская тайна Вася Ложкин и страшная еврейская тайна

Вася Ложкин и страшная еврейская тайна

Русский репортер
Перерасти Землю Перерасти Землю

Заселить Луну и Марс – смелая мечта или реальная перспектива?

Вокруг света
Фертильность на продажу: психология доноров Фертильность на продажу: психология доноров

Психолог: что движет мужчинами и женщинами, зарабатывающими на донорстве

Psychologies
Что можно узнать о мировой истории из 99 документов Что можно узнать о мировой истории из 99 документов

Что можно узнать о мировой истории из 99 документов

Forbes
Почему за наркотики может сесть любой Почему за наркотики может сесть любой

Полиции легче ловить потребителей, чем сбытчиков

Русский репортер
10 потрясающих сцен из никчемных фильмов 10 потрясающих сцен из никчемных фильмов

Можно ли в плохом кино найти одну превосходную сцену? Можно!

Maxim
Ворошат прошлое Ворошат прошлое

Что произошло между Дженнифер Энистон и Джастином Теру на этот раз?

Grazia
Богемская рапсодия: одеваемся в стиле Фредди Меркьюри Богемская рапсодия: одеваемся в стиле Фредди Меркьюри

Как (и почему) вдохновляться стилем солиста группы Queen

Cosmopolitan
«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
Приехали. Рынок такси выходит из-под контроля Приехали. Рынок такси выходит из-под контроля

Отсутствие контроля за развитием агрегаторов сделало российское такси опасным

Forbes
Операция «Антимозг» Операция «Антимозг»

О вреде умственного напряжения и творческой пользе бездумного существования

Maxim
Король-хулиган Король-хулиган

Как эпатаж в маркетинге помогает бизнесу Burger King в России

РБК
Доминиканская мамахуана: рецепт самого главного мужского напитка Доминиканская мамахуана: рецепт самого главного мужского напитка

Частичка Доминиканы у тебя дома

Playboy
Полулежа в полумраке Полулежа в полумраке

Во время фотосессии Юлия Подозерова открылась с новой неожиданной стороны

Maxim
Apple добавила функцию электронных SIM-карт в новые iPhone Apple добавила функцию электронных SIM-карт в новые iPhone

Электронная SIM-карта позволит подключить iPhone сразу к нескольким операторам

Forbes
«Холодная война» Павла Павликовского: черно-белая история любви в эпоху железного занавеса «Холодная война» Павла Павликовского: черно-белая история любви в эпоху железного занавеса

Фильм о двух влюбленных в эпоху железного занавеса

Esquire
Технологии против разгильдяйства: как умный поиск меняет бизнес Технологии против разгильдяйства: как умный поиск меняет бизнес

На что тратят больше всего времени менеджеры компаний

Forbes
Возможный рост ключевой ставки в декабре не вернет иностранных инвесторов Возможный рост ключевой ставки в декабре не вернет иностранных инвесторов

Глава ЦБ начала готовить рынок к возможному повышению ключевой ставки

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
Отток средств граждан из Сбербанка прекратился Отток средств граждан из Сбербанка прекратился

Сбербанк восстановил приток средств граждан в октябре после оттока в сентябре

Forbes
Все возрасты покорны Все возрасты покорны

73-летняя мать увела мужа у дочери

StarHit
“Девушка, которая застряла в паутине” и еще три фильма из Канн, которые нужно смотреть на выходных “Девушка, которая застряла в паутине” и еще три фильма из Канн, которые нужно смотреть на выходных

Рассказываем обо всех премьерах недели

Esquire
Жесткий отбор. Как вести себя на стресс-интервью Жесткий отбор. Как вести себя на стресс-интервью

Жесткий отбор. Как вести себя на стресс-интервью

Forbes
Россия готовит ответ на выход США из ракетного договора Россия готовит ответ на выход США из ракетного договора

Президент России Владимир Путин пообещал ответить на выход США из ДРСМД

Forbes
Россия заняла в «рейтинге процветания» место между Кенией и Руандой Россия заняла в «рейтинге процветания» место между Кенией и Руандой

Россия заняла 96 место в мировом рейтинге Legatum Prosperity Index

Forbes
Двоеверие Двоеверие

В Пермском крае с конца XV до начала XX века в людях уживалось двоеверие

Дилетант
Налог на все руки Налог на все руки

Власть нашла новый источник дохода — самозанятых

Огонёк
Открыть в приложении