Роберт Сойер - Вселенная. Емкие ответы на непостижимые вопросы

Тепловые флуктуации, возникающие под влиянием этой температуры, создавали в ранней вселенной два типа возмущения: скалярные возмущения (соответствующие вариациям плотности) и тензорные возмущения, представляющие собой гравитационные волны. Эти скалярные возмущения – причина колебаний температуры реликтового излучения на поверхности последнего рассеивания. Их впервые зарегистрировал спутник COBE в 1993 году, а позднее более детальные данные были получены спутниками WMAP и Planck . Эти наблюдения соответствуют нашим предсказаниям и представляют экспериментальное подтверждение теории инфляции.

Тензорные возмущения обнаружить сложнее, так как они слабее и не влияют напрямую на температуру реликтового излучения, а лишь на поляризацию этого излучения. В марте 2014 года команда эксперимента BICEP 2 заявила, что они обнаружили тензорные возмущения с амплитудой в 20 % от скалярных возмущений. Это гораздо выше, чем кто-либо мог ожидать. Однако позднее экспериментаторы признали, что причиной этих сигналов могли быть частички космической пыли, которые также могут придавать реликтовому излучению некоторую поляризацию. Еще несколько экспериментов, нацеленных на измерение тензорных возмущений, находятся в стадии разработки. Будем надеяться, что они принесут плоды уже ко второму фестивалю Starmus в сентябре 2014 года [1] На настоящий момент экспериментальных подтверждений этого явления не получено. – Прим. ред. .

Я заключил пари с Нилом Туроком, директором института Периметра, что тензорные возмущения составят как минимум 5 % от скалярных. Если я выиграю, мне достанется бутылка канадского шампанского и 200 канадских долларов!

Джон Эллис – ведущий физик Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН), расположенного в Женеве, Швейцария, и Максвелловский профессор Королевского колледжа в Лондоне. Его научные интересы связаны с феноменологическими аспектами физики частиц, но Эллис также внес большой вклад в астрофизику, космологию и теорию квантовой гравитации. В течение многих лет он возглавляет исследования на Большом адронном коллайдере (БАК), где начались эксперименты в физике высоких энергий, которые приведут физику к новым диапазонам энергии и времени.

Исследования Эллиса на БАК будут обращены к физическим аналогам простых, но глубоких вопросов о существовании человека. Представление о веществе, предлагаемое господствующей ныне теорией физики частиц, известной как стандартная модель, оставляет открытыми немало фундаментальных вопросов. Например, физики хотели бы знать: откуда во вселенной взялось вещество? Как появилась эта масса? Какова природа темной материи, которая заполняет вселенную? Есть ли в космосе дополнительные измерения? Чтобы разрешить эти загадки, могут потребоваться другие эксперименты за пределами возможностей БАК.

Британским Институтом физики в 1982 и 2005 году Эллису были присвоены премии им. Поля Дирака, с 1985 года он состоит в Лондонском королевском обществе, а в 1991 году избран членом Британского института физики.

В своем выступлении я хочу перенести вас назад, еще дальше, чем забрались астронавты, назад на 13,8 миллиарда лет, к самому началу Большого взрыва.

При помощи обычных телескопов мы не можем увидеть, что происходило в то время, поскольку свет не может оттуда вырваться. Единственный путь исследований, косвенных и не представляющих угрозу для жизни, – это эксперименты с частицами, цель которых – понять фундаментальные законы физики, и об этом я хотел бы вам рассказать. Кроме того, за последние несколько лет обнаружилось, что эти эксперименты с частицами могут рассказать нам о том, что может случиться со вселенной в отдаленном будущем, это очень впечатляющие вещи, о которых я скажу ближе к концу этого доклада.

Мой доклад называется «От маленьких взрывов к Большому взрыву». Вы все знаете о Большом взрыве, поэтому позвольте мне представить маленькие взрывы. В ЦЕРН, рядом с Женевой, в Швейцарии, у нас есть Большой адронный коллайдер (БАК) – крупнейшая в мире фабрика маленьких взрывов. Его окружность составляет 27 километров, так что можно сказать, что по человеческим масштабам он довольно большой. И, конечно, в него были вложены большие ресурсы – не так много, как в программу «Аполлон», но со времен «Аполлона» это крупнейшая научная программа.

Вы все слышали о бозоне Хиггса, и именно Хиггс предложил идею о том, как элементарные частицы вещества обретают свою массу. Одной из целей взрывов, которые мы производим около Женевы, является обнаружение описанной Хиггсом частицы [2] Считается, что бозон Хиггса был обнаружен на Большом адронном коллайдере в 2012 году. За это открытие в 2013 году Питеру Хиггсу и Франсуа Энглеру была присуждена Нобелевская премия. – Прим. ред. . Мы также пытаемся понять другие фундаментальные свойства вселенной, например, понять природу темной материи, невидимого вещества, которое, как говорят нам астрофизики, заполняет вселенную.