Галопом по Вселенной

Традиционно в День российской науки ведущие ученые институтов ННЦ берут на себя просветительскую миссию, рассказывая всем желающим о том, чем сегодня занята фундаментальная наука. 8 февраля в Малом зале ДУ главный научный сотрудник Института ядерной физики, чл.-корр. РАН, профессор НГУ, член ученого совета Европейского центра ядерных исследований (CERN) Александр БОНДАРЬ рассказал о Большом адронном коллайдере и о том, как эта установка поможет в раскрытии некоторых тайн происхождения и устройства Вселенной.

Сегодня трудно себе представить, что в наш прагматичный век, когда за каждый рубль, доллар и евро общество требует от ученых отчет о практической пользе потраченных средств, на границе Швейцарии и Франции создана экспериментальная установка для получения знаний об устройстве Вселенной, стоимость которой десятки миллиардов долларов. На глубине 100 м под землей в кольцевом тоннеле длиной 27 км ученые регистрируют процессы, возникающие при столкновении пучков субатомных частиц (протонов), пытаясь воссоздать условия первых мгновений после Большого Взрыва, в результате которого 15 млрд лет назад появилась Вселенная. С этого момента она начала «разлетаться» и остывать, а плотность вещества в ней – постепенно уменьшаться.

Отвечая на вопрос, как она расширяется и где находится центр взрыва, докладчик использовал сравнение с воздушным шариком. Если нарисовать на нем точки фломастером и надувать его, то расстояние между отметками будет непрерывно увеличиваться, причем, чем больше расстояние между точками, тем с большей скоростью. Что касается центра взрыва, то его не было, в точной аналогии с двухмерной Вселенной на поверхности раздувающегося шара. Другими словами, Большой Взрыв произошел сразу и везде.

Что же произошло с веществом Вселенной в результате этого? Оказывается, все, что мы способны наблюдать сейчас, включая галактики, звезды, планеты, животные, растения и нас самих, – это продукт сложной и длительной эволюции вещества по мере охлаждения Вселенной в течение 15 млрд лет. Вещество, возникшее в первые мгновения взрыва, сильно отличалось от того, которое можем видеть сегодня. То, что скрупулезно изучил и подробно описал человек за сотни лет, – всего лишь 5% вещества во Вселенной. Остальные 95% – неизученная материя, которую сложно зарегистрировать приборами. Иногда ее называют темной материей, поскольку она не участвует в электромагнитных взаимодействиях. Некоторые ученые называют такое положение дел кризисом естествознания, но физики-ядерщики не унывают. Они рассчитывают, что Большой адронный коллайдер поможет им получить, пусть и в микроскопическом количестве, то вещество, которое возникло в первые мгновения существования Вселенной. Исследователи намерены тщательно изучить его свойства и превращения.

– А можно подробнее про темную материю? – попросили из зала.

– Через 300 тысяч лет после взрыва Вселенная заметно остыла. До этого частицы заполняющей ее плазмы активно поглощали и излучали свет. Но по мере расширения и остывания плазмы из электронов и протонов образовались, в основном, атомы водорода, прозрачные для радиоизлучения и уже не поглощающие свет. Этот свет стал независимым, ни с чем не взаимодействующим фотонным газом. Свойства его для ученых и есть основной источник информации о природе образования Вселенной и темной материи. Существует много теоретических моделей, которые обосновывают существование этой материи. Но физика – экспериментальная наука, и пока нет конкретных подтверждений справедливости тех или иных идей, трудно сделать однозначные выводы. Ученые до сих пор не имеют полной картины, подробно объясняющей устройство Вселенной. Вполне вероятно, что темная материя состоит из тяжелых электрически нейтральных частиц, слабо взаимодействующих с остальными, хорошо нам известными. Такие частицы, которые могут быть в сотни раз тяжелее протонов, по-видимому, взаимодействуют с обычным веществом благодаря силам гравитации. Если эти частицы существуют в природе, то физики надеются их обнаружить в экспериментах на БАКе.

После беседы, которая продлилась почти два часа, докладчика окружили любознательные слушатели. Разговоры о природе темной материи увлекли их в другие сферы. Захотелось узнать о возможности существования Бога с точки зрения науки, о природе сил, которые удерживают атмосферу Земли, а также о том, не поглотит ли нашу галактику черная дыра, находящаяся в ее центре.

Аудитория оказалась настолько разношерстной по возрасту и уровню подготовки, что вопросы разнились от «А вдруг все-таки бабахнет?» до «Почему фотоны, не имея массы, подвергаются силе гравитации?» О возможности существования Бога – ведь должен же кто-то «нажать на кнопку», чтобы произошел тот самый взрыв! – выступающий старался высказываться политкорректно:

– Вопрос истинности теории творения находится за пределами научного рассмотрения, поскольку возможности науки ограничены способностью проведения научного эксперимента. Так как он в данном случае невозможен, то ваша теория – это предмет веры. Если вас устраивает такое объяснение, значит, для вас так оно и есть. Главное, не говорить, что ваш бог правильнее и лучше, чем чей-то еще. Что же касается науки, то ни опровергнуть, ни подтвердить такую гипотезу экспериментально ученые не в состоянии, поэтому обсуждать возможность божественного происхождения Вселенной для физиков нет никакого смысла.

Докладчик продемонстрировал терпимость и гибкость восприятия различных суждений участников дискуссии. Ведь правда у каждого своя, а вот истина – только одна.

Мария ШКОЛЬНИК

Фото автора