Подпишитесь на нашу ежедневную рассылку с новыми материалами

Наука


Александр Березин,

Одной из самых значительных загадок современной физики частиц и космологии считается проблема темной энергии. А точнее — того, почему эта самая темная энергия (ТЭ) имеет крайне малую, хотя и не нулевую плотность. Согласно доминирующей теории, такая ТЭ — просто космологическая константа, то есть некая энергия, равномерно заполняющая вакуум.

Иллюстрация NASA / JPL-Caltech, Swinburne University of Technology
До 1998 года наблюдаемая величина космологической постоянной была столь малой, что определить ее не удавалось. Затем выяснилось, что все эти галактики разлетаются в разные стороны с ускорением — и это серьезно ударило по теории струн и современной физике в целом. Иллюстрация NASA / JPL-Caltech, Swinburne University of Technology

Согласно предсказаниям квантовой теории, физический вакуум может обладать так называемой нулевой энергией, и она в принципе подлежит обнаружению в силу ее влияния на пространство-время (искажение). Исходя из представлений современной физики, эта плотность (космологическая постоянная) должна иметь значение примерно в районе планковской величины — 10106 г/см³.

А если попробовать обнаружить подобное влияние экспериментально, то получается нечто невообразимо малое, на 120 с лишним порядков меньшее. Известный комментарий Ли Смолина на этот счет — "поистине наихудшее предсказание, когда-либо сделанное научной теорией" — следует признать совершенно верным.

Попыток объяснения расхождения было несколько, но, увы, даже идеи Олафа Дрейера с его отрицанием фундаментальности пространства не принесли убедительного решения проблемы. И вот небезызвестный Лоуренс Краусс из Университета штата Аризона, один из основоположников концепции темной энергии, и Джеймс Дент, представляющий Университет Луизианы в Лафайете, предполагают, что открытый в прошлом году бозон Хиггса может стать насущно необходимым порталом к физике, способной объяснить некоторые из атрибутов темной энергии.

Отчет об исследовании опубликован в журнале Physical Review Letters, а с его препринтом можно ознакомиться здесь. По мнению ученых, возможное взаимодействие хиггсовского бозона и пока не открытых гипотетических новых частиц может быть связано с тем, что обычно называют энергией великого объединения.

При ее достижении три известные негравитационные взаимодействия оставались объединенными в электроядерное взаимодействие. Как постулируют физики, по расчетам, такое взаимодействие бозона и частицы "Х" может привести к возникновению другого фонового поля в природе, в дополнение к хиггсовскому.

Это поле должно внести свой вклад в энергетическую плотность вакуума — то есть быть той самой темной энергией. Что особенно важно, расчетная плотность этого неведомого поля по масштабам близка к наблюдаемой астрофизиками плотности энергии вакуума.

"Наша работа продвинула один из аспектов проблемы темной энергии", — уверен Краусс. — "Поскольку бозон Хиггса наконец-то открыт, он и обеспечит нужный "портал" к физике на гораздо более высоком энергетическом уровне, посредством возможных очень слабых взаимодействий, ведущих к новым скалярным полям, которые могут существовать в подобных энергетических диапазонах".

Работа показывает, что в диапазонах действия электрослабого взаимодействия (и возможной энергии великого объединения) энергия вакуума может быть соответствующей наблюдаемой. Причем такое расширение стандартной модели физики частиц выглядит предельно простым.

Однако это, конечно, не революция. Да, механизм такого рода действительно может объяснить, почему энергия вакуума до смешного невелика, а последующие проверки экспериментом способны даже подтвердить действенность механизма. Но от этого он не станет причиной, а объяснение данного весьма странного факта требует понимания именно физических причин этой загадки.

"Более глубокой проблемой является то, почему известная физика стандартной модели не придает вакууму гораздо большей энергии, и эта проблема все еще не решена", — констатирует Лоуренс Краусс.
Нужные услуги в нужный момент
{banner_819}{banner_825}
-20%
-30%
-15%
-15%
-20%
-50%
-30%
-50%
-50%