Государственная премия: одесский физик указал на проблемы многомерной Вселенной и темной энергии

8 декабря ушедшего года Президент Украины подписал указ о присвоении государственной премии в области науки и техники — высшей награды, которой только может удостоиться отечественный ученый. Среди лауреатов оказался и наш земляк — доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник астрономической обсерватории Одесского университета им. И.И. Мечникова Александр Жук.

Научная группа, в которую входил одессит, шесть лет занималась вопросами происхождения и эволюции нашей Вселенной, а также ломала голову над загадками темной материи и темной энергии.

Результатом труда научной группы стал трехтомник «Строение и эволюция Вселенной на галактических и космологических масштабах, скрытая масса и энергия: теоретические модели и наблюдаемые результаты». Кроме того, исследователи стали авторами 475 публикаций, в том числе пяти монографий; в базе данных SAO/NASA/ADS фигурирует свыше 9,5 тысяч ссылок на эти работы; по исследуемой тематике защитились 9 докторов наук и 25 кандидатов.

«Думская» встретилась с одесским ученым, чтобы узнать, насколько близко украинские светила науки подобрались к пониманию того, как появились светила небесные.

«К сожалению, максимум, который можно включить в список на соискание премии, ограничен 10 людьми, хотя на самом деле нас работало больше, и вклад каждого был существенным, — рассказывает ученый. — Изначально этот проект «Космомикрофизика», которым руководил академик Валерий Шульга, задумывался как совместный Национальной Академии Наук и Министерства образования и науки. Но у последнего денег не нашлось, и финансирование почти полностью взяла на себя Академия».

В команду физиков, астрономов и математиков, призванных заполнить одни пробелы в области космологии, а некоторые наоборот открыть, вошли сотрудники харьковского радиоастрономического института НАНУ, Главной астрономической обсерватории в Киеве, института прикладной механики и математики из Львова и по одному представителю от одесского, львовского и киевского университетов.

«Самое главное, что нам дал этот проект – это возможность консолидировать силы ученых из разных областей науки. Получилась единая команда, где работа экспериментатора была подспорьем теоретику, и наоборот, — говорит Александр. – Скажем, были специалисты, связанные с наблюдениями, например доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Главной астрономической обсерватории НАН Украины Валентина Караченцева. Под ее руководством была проделана колоссальная работа – составлен каталог внегалактических объектов в пределах до 30 млн световых лет, в том числе с использованием мощных наземных обсерваторий и космического телескопа Хаббл. Трехмерным моделированием, которое показывает, как эволюционируют галактики во вселенной, занимался заместитель директора ГАО НАНу Петр Берцик. Еще один научный сотрудник этой обсерватории Яков Павленко занимался коричневыми карликами, которые могут давать большой вклад в гало темной материи галактик. Перечислить всех в коротком интервью сложно, но вклад каждого из нашей группы просто неоценим».

По словам Александра, основой для проекта стала космомикрофизика – наука, которая пытается объединить физику элементарных частиц и космологию.

Как считают ученые, наша Вселенная — это динамическая система, которая постоянно расширяется со времен Большого взрыва. Миллионы галактик всевозможных форм и размеров иногда в составе гравитационно-связанных групп, а иногда в одиночку постоянно удаляются друг от друга. В конце прошлого века удалось установить, что Вселенная расширяется, не замедляясь из-за гравитационного притяжения, а постоянно ускоряясь по непонятной причине.

«Сначала это открытие породило недоверие. Но независимые опыты его подтвердили. Вселенная начала ускорятся спустя 10 млрд лет после Большого взрыва, — рассказывает ученый. – Тогда нашей Солнечной системе было порядка одного миллиарда лет».

Существует достаточно большое количество теоретических моделей, которые с разной точки зрения объясняют, почему расширение Вселенной не затухает, а, наоборот, ускоряется. Но ни одна из них еще до конца экспериментально не подтверждена.

Работа Александра Жука состояла из двух частей. В первой одесский ученый на основе собранных и систематизированных его коллегами данных проверял, существуют ли дополнительные измерения и насколько они физичны.

«В современной физике существует два основных направления о существовании дополнительных измерений, одно из них – классическую теорию Калуцы-Клейна мы и рассмотрели. Эта теория предполагает существование пятого измерения (кроме трех пространственных и времени). Модель легко обобщается до любого количества измерений», — говорит одессит.

«Мы взяли экспериментальные данные, полученные спутниками и обсерваториями, и посмотрели, в каких случаях эти параметры согласуются с моделью Калуцы-Клейна. Увы, случаи согласования настолько экзотичны, что, по всей видимости, существование дополнительных измерений под вопросом».

Косвенным подтверждением вывода научной группы Александр Жук считает тот факт, что дополнительные измерения до сих пор не были обнаружены даже в рамках экспериментов на адронном коллайдере. И вряд ли их обнаружат в дальнейшем.

На втором этапе работы одесский ученый с помощью молодой группы аспирантов и студентов ОНУ им. И.И. Мечникова разработал методику проверки различных моделей темной энергии, составляющей почти 70% массы-энергии нашей Вселенной и позволяющей объяснить ускорение «раздвигания» галактик.

«Мы предложили подход к изучению эволюции Вселенной на поздних этапах. Этот метод позволяет нам исследовать различные модели темной энергии и проверять, соответствуют ли они наблюдаемым данным или нет. В каком-то смысле, теперь нам стало легче находить наиболее жизнеспособные теории, описывающие темную энергию, и это один из шагов, который приближает человечество к пониманию природы темной энергии», — уверен ученый.

К слову, данная методика уже используется португальскими, турецкими и американскими физиками.

Как мы уже писали, проект занял долгих шесть лет (это максимальный срок возможного финансирования со стороны НАНУ). Он подавался на премию три года подряд, начиная с 2012-го. По словам Александра Жука, научная группа продолжает работать над поднятыми проблемами, но им становится все труднее:

«Создать стабильную группу по космологии очень тяжело, потому что удержать молодого специалиста в нашей стране практически невозможно. Та зарплата, которая платится, никаких перспектив не дает».

К сожалению, детально описать доступным языком то, чем занимаются Александр Жук и его коллеги, не представляется возможным: количество жителей планеты, которые что-либо понимают в этой области знаний, исчисляется в лучшем случае тысячами. Тем не менее, мы поздравляем одессита с высокой наградой и желаем дальнейших успехов на тернистом пути теоретической физики.

Автор — Александр Гиманов