Между «темной материей» и «темной энергией»

Участники Рочестерской конференции-2006, слева направо: академики Альберт Тавхелидзе, Виктор Матвеев и член-корреспондент РАН Алексей Сисакян.
Фото Юрия Туманова и Татьяны Осиповой, пресс-служба ОИЯИ.

В Москве завершилась ХХХIII Международная конференция по физике высоких энергий (Рочестерская конференция). Этот крупнейший в мире и самый авторитетный форум ученых, занимающихся физикой высоких энергий и элементарных частиц, проводится раз в два года. Таким образом, в августе в Москве собрались более тысячи ученых из 50 стран мира. Мы попросили члена-корреспондента РАН, директора Объединенного института ядерных исследований (г. Дубна), вице-председателя Оргкомитета конференции Алексея Сисакяна и академика, известного физика-теоретика Альберта Тавхелидзе прокомментировать итоги конференции.

– Алексей Норайрович, что называется, по свежим следам: каково ваше общее впечатление от конференции?

– Во-первых, примечательный факт: конференция вернулась в наш регион. После 1976 года (тогда конференция состоялась в Тбилиси) по различным и политическим, и экономическим причинам ни в России, ни в странах СНГ конференция не проводилась. Лишь в 1984 году конференция состоялась в Лейпциге (тогда ГДР), а в 1996 году – в Варшаве (Польша – страна-участница ЦЕРН и ОИЯИ), хотя первоначально в обоих случаях планировалась Москва. Вместе с тем вклад ученых и специалистов из России и других стран Восточного региона в развитие физики высоких энергий был и остается весьма значительным. Конференция, которая собрала тысячную аудиторию из 50 стран мира, еще раз подтвердила, что это так.

Во-вторых, мне действительно приятно отметить, что ученые ОИЯИ проявили достойную активность в научной программе конференции. Организационная работа также в значительной мере была проделана силами сотрудников ОИЯИ и студентов-добровольцев из Дубны. Активную роль в организации конференции сыграли сотрудники ИЯИ РАН, НИИЯФ МГУ, ИТЭФ, ИФВЭ, БИЯФ СО РАН, ФИАН и ряда других московских институтов, организаций и компаний.

– А чем знаменателен, именно с научной точки зрения, нынешний исторический момент?

– В области физики частиц за последнее десятилетие произошли поистине революционные открытия, которые изменили представления об окружающей нас природе. На рубеже столетий нас ожидали неожиданности – казалось бы, устойчиво держалась в физике так называемая Стандартная модель, но вдруг выяснилось, что Вселенная на 96 процентов состоит из некой темной энергии, темной материи, и сейчас наступает время новых экспериментов, которые будут проведены на гигантских ускорителях и позволят пролить свет на эти загадки природы. Сегодня в физике высоких энергий основные ожидания связаны с созданием в ЦЕРНе, в Женеве, Большого адронного коллайдера (LHC), и мы находимся накануне его запуска.

– Альберт Никифорович, вы были одним из организаторов Рочестерской конференции в Тбилиси в 1976 году. Тридцать лет спустя что изменилось?

– Скажу вкратце о научной программе конференции. Она призвана подытоживать основные достижения в физике высоких энергий за два года между конференциями и намечать пути ее дальнейшего развития. Современная физика высоких энергий – это область фундаментальной науки, которая изучает свойства материи на масштабах до 10-16 сантиметров. На таких масштабах основными составляющими материи являются лептоны и цветные кварки, которые взаимодействуют между собой тремя фундаментальными силами: электрослабыми, сильными, или хромодинамическими, и гравитационными. Благодаря этим взаимодействиям между кварками и лептонами создается видимая материя, которую мы и исследуем сегодня.

Здесь следует отметить, что российские ученые внесли основополагающий вклад в развитие физики высоких энергий. Достаточно сказать, что в основе электрослабых взаимодействий лежит понятие спонтанного нарушения симметрии – закон, который для квантовых систем был открыт Николаем Боголюбовым. Частная реализация этого закона в физике частиц привела к предсказанию существования Хиггсовского бозона, изучению свойств которого сейчас посвящено огромное количество теоретических работ, а также проводятся соответствующие эксперименты по его обнаружению на существующих и планируемых ускорителях (LHC, ЦЕРН). (Согласно теоретическим представлениям физиков, именно Хиггсовский бозон – та частица, которая наделяет материю массой. – «НГ»).

С другой стороны, в основе сильных, или хромодинамических, взаимодействий лежат новое квантовое число цвет и реальные фундаментальные частицы – цветные кварки, что было предсказано сотрудниками ОИЯИ Н. Боголюбовым, Б. Струминским и А. Тавхелидзе.

Хорошо известно, что самые крупные открытия совершаются на стыке различных наук. В частности, на стыке трех вышеупомянутых фундаментальных взаимодействий возникает новое направление, связывающее космологию и физику частиц. Так что, если раньше для нашей науки основными инструментами и местом действия являлись ускорители или подземные и подводные лаборатории, то сейчас уже весь космос становится естественной лабораторией для развития физики частиц. В этой связи на конференции обсуждалась очень амбициозная теория – теория струн, которая пытается объединить все эти силы. Хотя в этой теории вопросов пока больше, чем ответов.

– Чем сегодня можно удивить физиков?

– Выясняется, что видимая нами материя составляет всего-навсего 5 процентов от всей существующей материи, и, чтобы объяснить движение галактик, надо предположить существование примерно 25 процентов невидимой материи – темной материи и около 70 процентов невидимой энергии – темной энергии. В многочисленных докладах и дискуссиях на конференции ученые пытались понять суть этих новых явлений и то, как они влияют на физику частиц. Интересные исследования по возможному объяснению природы темной материи, выполненные при широком международном сотрудничестве, были представлены в пленарном докладе ученого из Дубны Д. Казакова.

Квантовая хромодинамика привела к предсказанию адронной материи, состоящей из цветных кварков и глюонов, которые не наблюдаются в свободном состоянии. Фундаментальной задачей науки является изучение «на неведомых дорожках следов невиданных зверей». В этой связи большой интерес вызвал цикл работ, выполненных при широком международном сотрудничестве, возглавляемом Алексеем Сисакяном, в котором предсказывается и изучается смешанная фаза горячей плотной адронной материи.

– Какие уроки можно вынести из этой конференции?

– Поражает, как сегодня в разных странах планируются крупные проекты по созданию ядерно-физических установок нового поколения – ускорителей, подземных, подводных и космических телескопов для дальнейшего продвижения в глубь материи за масштабы в 10-16 сантиметров. Во всех этих направлениях Россия обладает колоссальным опытом и огромным интеллектуальным потенциалом. Нужно также учитывать, что Россия является ведущей космической державой. Российские физики востребованы для участия во всех крупнейших мировых проектах, хотя последнее и не является оправданием отсутствия крупномасштабных новых проектов, реализуемых на территории России.

Москва–Дубна