Тезисы лекции академика РАН, главного научного сотрудника института ядерных исследований РАН, завкафедрой физики частиц и космологии физического факультета МГУ Валерия Рубакова, прочитанной в рамках Фестиваля публичных лекций #ЗНАТЬ – совместного проекта информационно-аналитического канала «Полит.ру» и Департамента науки, промышленной политики и предпринимательства г. Москвы.
Валерий Рубаков выступил с лекцией «Загадки Вселенной».
1. Та часть Вселенной, которую мы видим – а только о ней можно говорить – везде одинакова. Конечно, здесь есть и галактики, и скопления галактик – сравнительно плотные образования, и пустоты. Но если посмотреть на большие области, то они выглядят одинаково, нет никаких специально выделенных мест во Вселенной. Кроме того, мы знаем, что она расширяется.
2. Если формально двигаться назад во времени и использовать известные законы физики, то мы придем к моменту «Большого взрыва».
3. Есть уверенность, что эта «горячая стадия», когда вещество было очень горячим и Вселенная из-за этого очень быстро расширялась, не была первой. Предшествующая ей стадия обязательно была, и это – одна из загадок, какой же она на самом деле была. Что это была за стадия, предшествующая «Большому взрыву».
4. У нас была эпоха нуклеосинтеза, одна секунда после Большого взрыва, начало ее; была эпоха образования реликтового излучения – отщепления его, и современную эпоху мы достаточно хорошо знаем благодаря глубоким обзорам галактик и другим методам. Все это вместе привело к удивительному факту: во Вселенной всего 5% составляет обычное вещество, в том числе совсем немного яркого светящегося вещества в звездах – примерно 1/10, есть вклад нейтрино в плотность энергии, но тоже маленький. Мы знаем, что в кубическом сантиметре примерно 100 штук нейтрино, масса их маленькая, поэтому их вклад в полную плотность энергии оценивается примерно в 1%. Но есть еще две фракции, которые являются одними из загадок Вселенной. Это темная материя – 26% по плотности энергии – и темная энергия – остальные 69%.
5. Темная материя – это частицы, они собираются в сгустки, они есть в скоплениях галактик, а вот темная энергия не собирается в сгустки, она равномерно разлита во всей Вселенной. Плотность темной энергии во всех местах Вселенной – будь то галактика или пустота – везде одинакова. Основное ее свойство – она заставляет Вселенную расширяться с ускорением. Это было удивительное открытие, далеко не все ожидали такого.
6. Можно ли выяснить, что же происходило в «горячей стадии? Верна ли инфляционная теория или нет? Сегодня ответ на него неизвестен, но есть вполне обоснованная надежда на то, что нам это удастся выяснить. Методами наблюдательной космологии нам, возможно, удастся понять, с чего же стартовала Вселенная в первые кратчайшие доли секунды.
7. Должна быть эпоха генерации темной материи – вопрос, как это все происходило. Должна быть эпоха, которая предшествовала «горячему большому взрыву», это эпоха, возможно, инфляционная, и все это нам предстоит узнать. Есть достаточно серьезные основания думать, что это все не за горами, что постепенно мы будем эти загадки Вселенной разгадывать. Мы понимаем сегодня, что наши представления о фундаментальных законах, о частицах, о физике микромира далеко не полны, об этом нам говорит космология. И впереди нас ожидают интересные, может, и неожиданные, открытия.
