Чему радуются физики

Широкой публике нравится, когда ученые сами опровергают собственные теории (видимо, это доказывает тщету научного знания и — косвенным образом — преимущества невежества). Сами же ученые, наоборот, очень любят, когда новые данные подтверждают старую теорию. Их тоже можно понять: это значит, что мы — человечество в целом — все же кое в чем разбираемся

В ноябре 2011 года появилась статья, в которой рассказано о наблюдениях пары облаков первичного газа с рекордно низким содержанием элементов тяжелее гелия. То есть, кроме водорода и гелия, там почти ничего нет. Что это значит?

Вам, возможно, нелегко себе это представить, но почти каждый атом внутри вашего тела когда-то побывал внутри звезды. А, к примеру, каждый атом золота в ваших швейцарских часах пережил взрыв сверхновой. С таким знанием нелегко жить, но это именно так: образование тяжелых элементов периодической системы невозможно без участия звезд. В течение всей жизни Вселенной идет рост структур: облака газа сгущаются в звезды, идут термоядерные реакции, водород превращается в гелий, потом в углерод… Если бы это было не так, в мире не было бы ничего, кроме водорода и гелия, и мы бы с вами годились только на то, чтобы шарик надуть. Вот только сам шарик было бы не из чего сделать.

Однако не весь газ успел попасть в галактики и звезды. Во вселенной остались облака первичного газа. Это страшно интересно, т.к. состав у них такой же, какой он был до появления первых звезд. Изучение свойств таких облаков помогает понять, насколько хорошо мы представляем себе эволюцию вселенной. Вот именно такие облака и , опубликованной прошлой осенью. И их детальное исследование не привело ни к каким переворотам в понимании ранней вселенной. Это очень хорошо! Это значит, в наших космологических изысканиях мы находимся на верном пути.

Другие хорошие новости связаны с еще одним элементом структуры вселенной — с галактическими скоплениями. Когда-то их не было, а потом они возникли, благодаря «консолидирующему» действию гравитации. В начале прошлого года было сообщено об , наблюдаемого в момент, соответствующий миллиарду и ста миллионам лет с момента начала расширения вселенной. Приставка «прото-» говорит о том, что скопления, строго говоря, еще нет. Есть только высокая плотность галактик, говорящая о том, что скопление из них неизбежно образуется. В марте 2012-го опубликовали данные о . Его мы видим таким, каким оно было спустя менее чем миллиард лет после Большого взрыва.

Скопления галактик хороши, среди прочего, и тем, что могут могут послужить фундаментальной физике. Они формируются под действием гравитации, а значит, мы можем проверить наши теории гравитации в масштабе скопления галактик. Раньше это не удавалось сделать со столь высокой точностью и с применением столь остроумного метода. Идея в том, что можно построить гравитационный потенциал скопления (т.е., грубо говоря, зависимость силы тяжести от расстояния) двумя независимыми методами. В первом мы смотрим на то, как движутся галактики скопления. Второй, более сложный, связан с эффектом гравитационного красного смещения (свет, выходя из области с большим гравитационным потенциалом, будет более красным). Чтобы измерить второй эффект, авторам пришлось сложить данные по примерно .

Сравнение результатов, полученных двумя методами, позволяет проверить предсказания разных теорий (напомним, что у Общей теории относительности есть конкуренты, некоторые из которых активно обсуждаются, развиваются и проверяются). Так вот, старая добрая Теория относительности оказалась лучше всех. Значит, те, кто ее изучил, не прогадали. Сенсации тут, может, и нет, но нам, физикам, узнать об этом приятно.

«Сноб»