Ученые о происхождении Вселенной, о Большом взрыве и о поле Хиггса

Публикуется в разделе "Космос, Вселенная"

29.03.2014. Вопрос о происхождении Вселенной со всеми ее известными и пока неведомыми свойствами остается загадкой №1, над решением которой параллельно и сообща трудятся физики, астрономы, биологи, математики.

Одна из краеугольных гипотез происхождения мира опирается на теорию "Большого взрыва" – выражение, хорошо известное даже школьникам. Что вкладывают в это понятие ученые?

Альберт де Роек, ученый ЦЕРН:

"Сегодня мы думаем, что Большой взрыв стал действительно точкой отсчета в возникновении Вселенной. А вот природа этого явления, этого взрыва и контекст, в котором он имел место – вот об этом мы мало что можем сказать".

Жан Таубер, ЕКА, проект "Планк":

"Я бы сформулировал так: Большой взрыв – это, скорее, идея. Это не точечное событие, которое можно локализовать во времени, а большинство людей так именно его себе и представляют, как точку, момент во времени".

Доктор Бенджамин Ванделт, кафедра теоретической космологии, Сорбонна:

"Вселенная разогрелась, и ее плотность стала очень и очень большой. Она стала бесконечно горячей и плотной. Так началось время. Это и был Большой взрыв".

Франсуа Буше, Институт астрофизики, Париж:

"Большой взрыв – это теория, это некоторая космологическая модель, в которую мы встраиваем самые разные наблюдения и выводы. И вот так движемся вперед. Эта модель позволяет нам увязывать наблюдения с определенными теоретическими выводами. Попросту говоря, благодаря этой модели мы объясняем историю мира".

Большой взрыв трудно объяснить. И еще труднее представить научные доказательства его существования. Сбору таких доказательств посвящены два крупных международных проекта последних лет.

Знаменитый ЦЕРН. Европейская организация по ядерным исследованиям, крупнейшая в мире лаборатория физики высоких энергий. Здесь находятся детекторы, которые позволили открыть бозон Хиггса.

Альберт де Роек, ученый ЦЕРН:

"Мы вступили в погоню за бозоном Хиггса, надеясь лучше понять природу и механизм Большого взрыва. В эксперименте на Большом адронном коллайдере мы повторяли первую миллиардную долю секунды после Большого взрыва, когда Вселенная начала формироваться. То есть, мы в эксперименте были очень и очень близко к состоянию Большого взрыва".

Второй проект, посвященный разгадке происхождения Вселенной, реализуется над нашими головами. Речь идет о спутнике "Планк", который был запущен Европейским космическим агентством в 2009 году для важной научной миссии – изучения, так называемого, реликтового излучения, сохранившегося после Большого взрыва. Весной этого года благодаря материалам, полученным с "Планка", ученые составили беспрецедентно подробную карту Вселенной.

Ученые о происхождении Вселенной, о Большом взрыве и о поле Хиггса

Жан Таубер, ЕКА, проект "Планк":

"Спутник "Планк", а точнее, целая космическая обсерватория, был выведен на большую дистанцию от Земли – около полутора миллионов километров – и вместе с Землей он обращался вокруг Солнца. Он успел просканировать всю небесную сферу благодаря такой траектории движения".

Изучение Вселенной невозможно без крупномасштабных экспериментов. Многие положения специальной теории физики элементарных частиц проверяются в ЦЕРН, на ускорителе в подземном тоннеле протяженностью 27 километров.

Альберт де Роек, ученый ЦЕРН:

"Частицы выходят из баллона с водородом. Ини влетают в эти трубы, словно рой мух. Они движутся практически со скоростью света. Эти частицы обычно остаются в ускорителе 8-10 часов. В самом конце полета частицы сталкиваются с другими, летящими во встречном потоке частицами, и разлетаются на массу всяких мелких частей".

Доктор Бенджамин Ванделт, кафедра теоретической космологии, Сорбонна:

"Время и события астрономы измеряют исходя из дистанции, через которую к нам пришли фотоны. Мы узнаем о том, что происходило после Большого взрыва по тому излучению, которое доходит до нас с тех времен. 13,7 миллиарда лет – это то время, которое шел к нам фотон от самой далекой точки. Он возник в результате излучения на заре Вселенной, когда она была гораздо меньше. Вселенная росла, а фотон путешествовал по ней. Сегодня та точка, из которой произошло его излучение, находится значительно дальше. Насколько именно, сказать трудно. Однако, все это гигантское, почти 14-миллиардолетнее путешествие фотона сегодня ловится и фиксируется камерами спутника Планк".

И так, основа современной космологии опирается на расширение и последующее охлаждение Вселенной и поиск следов этого важнейшего эволюционного процесса. Реликтовое излучение, зафиксированное "Планком", ученые интерпретируют, как остывающее послесвечение Большого взрыва.

Билл Мюррей, физик:

"Спутник "Планк" – просто грандиозный проект. Благодаря его работе мы многое поняли о Вселенной. Сейчас ученые выстраивают связи между своими предположениями и тем, что они получают благодаря работе космической обсерватории. Сложность – в необходимости найти подтверждение абсолютно всем теоретическим составляющим нашей космологической модели. Поскольку, если не хватает хотя бы одного "кирпичика", то не складывается вся картинка".

Жан Таубер, ЕКА, проект "Планк":

"Здесь одно тянет за собой другое. К примеру, мы хотим понять, что такое темная материя. Вполне возможно, что это особый вид частиц, о которых мы ничего не знаем. Получается, нам опять не обойтись без физики элементарных частиц".

Франсуа Буше, Институт астрофизики, Париж:

"Многие наши предположения, теоретические прогнозы, оказались вполне совместимыми с тем, что дал нам "Планк". И есть информация, которую мы получили в связи с бозоном Хиггса".

Сторонники теории Большого взрыва апеллируют именно к сочетаемости данных, полученных со спутника "Планк", с результатами экспериментов на большом ускорителе частиц. Стало быть, разгадка происхождения и развития Вселенной близка? Не совсем, говорят физики, и объясняют, почему.

Билл Мюррей, физик:

"Сегодня, если мы внимательно посмотрим на нашу Вселенную, мы увидим огромное количество противоречий. Возьмем, к примеру, знаменитое поле Хиггса. Бозон мы уже нашли. Так вот, поле, заполняющее Вселенную, должно было бы наделять ее массой. Это поле очень плотное, намного плотнее свинца. Но, несмотря на это, мы не видим ее влияния на гравитацию планет. Есть немалое противоречие между тем, что знает про это поле Хиггса астрофизика, и тем, что знает про нее физика элементарных частиц".

Жан Таубер, ЕКА, проект "Планк":

"Да, есть определенные темные пятна, или, как мы говорим, аномалии, отклонения от теории. И им необходимо найти объяснение для того, чтобы выстроить стройную картину. В частности, мы наблюдаем перекос по объему материи в разных частях Вселенной. А этого быть не должно".

Франсуа Буше, Институт астрофизики, Париж:

"Сейчас физики обсуждают недавние теоретические выкладки, согласно которым Вселенная, которую мы наблюдаем, является лишь частью огромной Сверхвселенной. Вполне серьезно предполагается, что есть такие уголки Вселенной, с которыми контакт невозможен. Мы не сможем производить там измерения и наблюдения, поскольку там работают иные законы физики. Этот тренд в науке вызывает у меня грусть. Если это действительно так, то все наши усилия сведутся к тому, что мы ничего не сможем объяснить, а лишь констатировать".

Тренды меняются, а исследования продолжаются, как продолжаются работы по интерпретации данных со спутника "Планк" и новые эксперименты на Большом адронном коллайдере. Исследователи уверены, что с остановками и паузами они дойдут таки до истины, и пазл в конце концов сложится.

Альберт де Роек, ученый ЦЕРН:

"И сегодня, и в ближайшие 20-30 лет в наших руках огромный объем данных, информации, наблюдений. Все это нужно систематизировать и осмыслить".

Билл Мюррей, физик:

"Это разнообразие информации, этот огромный исследовательский потенциал, поиски ответов на главные вопросы физики – для меня самое увлекательное в моей профессии на сегодня".

Жан Таубер, ЕКА, проект "Планк":

"Таковы правила игры на научном поле. Мы видим задачу, она кажется неприступной, но мы ищем, ходим вокруг, начинаем сначала… И так до тех пор, пока не найдем элемент, который приоткроет нам дорогу к разгадке".

Альберт де Роек, ученый ЦЕРН:

"Не нужно сбрасывать со счетов и такое предположение: наш мозг, вполне возможно, просто не в состоянии постичь тайну такого масштаба".

Хотите что-то добавить или возразить? Вы можете оставлять свои комментарии прямо здесь или вступить в наши группы ВКонтакте или в Facebook и участвовать в обсуждениях