27.03.2013 00:01:00
Гравитино и теория Всего
Александр Спирин Речь идет об Аре Раклеве, профессоре университета Осло, который разработал сложнейший математический аппарат для описания неуловимой темной энергии, постулированной еще в 1930-е годы швейцарским физиком Фрицем Цвики. Ученый из Швейцарии пытался объяснить природу открытого к тому времени Эдвином Хабблом «красного смещения» далеких галактик. Для этого Цвики предположил, что существует нехватка материи в наблюдаемом пространстве, из чего следовало наличие темной энергии и материи, наблюдение которых земными телескопами невозможно. Тем не менее именно темные составляющие Вселенной определяют ее расширение, о чем и свидетельствует «красное смещение» длины волн излучения, достигающего глаз астрономов.
Вполне возможно, что нобелевские амбиции не чужды профессору Раклеву, который начинает рассказ о сути своей теории с указания на привычную уже всем картину вселенского «овала». По экватору его идет мощный красный пояс нашего Млечного Пути, в центре которого, как и у большинства галактик, имеется массивная черная дыра. Благодаря огромной массе, температуре и гравитации сверхмассивного образования в его центре создаются условия, которые весьма близки таковым в точке сингулярности перед Большим взрывом. Часть вещества, вовлекаемого во всепожирающую черную дыру, все же вырывается «на свободу» в виде струй-джетов высоких энергий, сопровождаемых гамма-излучением и даже всплесками (GRB – Gamma-Ray Bursts). Это гамма-излучение из черной дыры Млечного Пути тщательно регистрируется космическими зондами и подвергается сложному анализу с применением суперкомпьютеров. Новое направление науки получило название физика астрочастиц (astroparticle physics).
Недавние наблюдения с орбиты позволили предположить, что под действием пронизывающей пространство гравитации темная материя собирается в эдакие «комки». Наличием темной материи стали объяснять наблюдаемую скорость вращения-ротации галактик, но, к сожалению, никто пока не представляет себе природы материи. Непонятно даже, какова масса ее частиц – то ли слишком большая, то ли маленькая. Учитывая последнее, на роль частиц темной материи хорошо подходит всепроникающее нейтрино. Но у них ничтожная масса, поэтому все они составляют лишь ничтожную часть темной материи, да к тому же маленькая скорость (каких-то 400 км/сек).
Вторым краеугольным камнем своей теории Раклев считает суперсимметрию, или «Теорию всего» (ТоЕ – Theory of Everything). Последняя утверждает, что после Большого взрыва мир оказался симметричным по отношению к материи и управляющим ею силам. То есть для каждого электрона или кварка есть их суперсимметричный тяжелый партнер. Именно поэтому у «легкого» гравитино есть тяжелый партнер гравитон, название которого говорит само за себя. Проблема в том, что и гравитона как переносчика силы тяжести, волн которой никак не удается обнаружить, никто пока не видел и не уловил. Но математика тем не менее требует существования обоих частиц с корнем «грави».
Объединение электричества и магнетизма осуществил Джеймс Максвелл, доказавший, что свет представляет собой электромагнитные колебания. Слабое взаимодействие проявляет себя в радиоактивности, а сильное в 10 миллиардов раз мощнее и удерживает вместе кварки в протонах и нейтронах, образуя из них атомные ядра. Сила тяготения самая слабая из всех четырех фундаментальных взаимодействий, и она никак не «желает» объединяться с тремя другими. То есть все же постулирует существование единства, которое откроет путь к наблюдению самых невероятных взаимодействий всех возможных частиц, в том числе и гравитино с его партнером. Но для этого сначала необходимо описать гравитацию как феномен квантовой физики, о чем мечтал Эйнштейн. Если это удастся, то гравитон «поселится» в атомном ядре. Поэтому во многих лабораториях пытаются нащупать признаки суперсимметрии. Открытие гравитона станет существенным шагом в правильном направлении.
Невозможность наблюдения темной материи связана прежде всего с тем, что последняя не вступает в электромагнитные взаимодействия с известными частицами. Отсутствие таких взаимодействий хорошо демонстрируется тем, что миллиарды нейтрино каждую секунду пронизывают тело человека, но прямо уловить их невозможно. Раклев утверждает, что темная материя состоит в основном из гравитино. Непосредственно после Большого взрыва и до начала остывания родившаяся Вселенная представляла собой сверхгорячий «суп», в котором постоянно сталкивались друг с другом глюоны, передающие сильное взаимодействие. Столкновения глюонов порождало многочисленные гравитино. В отличие от коллег Раклев не пытается исключить гравитино из своих моделей, в которых старается объединить суперсимметрию с темной материей из гравитино. Взаимодействие их друг с другом должно порождать другие частицы и гамма-излучение. Вот почему он с таким нетерпением ждет результатов измерений гамма-лучей из черной дыры Млечного Пути.
Параллельно ученый «конструирует» возможные эксперименты, направленные на открытие гравитино. Пока неясно, будут ли это опыты на Большом адронном коллайдере в ЦЕРНе или наблюдения с помощью космических телескопов. Он, кстати, прогнозирует рождение фотонов и антиматерии при столкновениях гравитино, поскольку темной материи в три раза больше, чем обычной. Проблема, однако, в том, что столкновения частиц чрезвычайно редки, если вообще имеют место. Но гравитино могут сами распадаться с выбросом гамма-кванта. Именно эти кванты и пытаются уловить с помощью спутника Fermi, который пока регистрирует лишь космический шум, хотя и весьма подозрительный. Если же он окажется информативным, то это будет солидным подтверждением теории Раклева, который говорит, что не испытает отчаяния и в противном случае. Во-первых, отрицательный результат тоже полезен, а во-вторых, фоновое излучение тоже удалось уловить только на определенном этапе развития космической техники, а о бозоне Хиггса и говорить не приходится.
Комментарии для элемента не найдены.
Читайте также
Русские школы вроде бы передумали переводить на киргизский язык
Министерство образования в Бишкеке делает противоречивые заявления
