Поиск - новости науки и техники

Что варится в пульсарах? Тайны мироздания приоткрыла конференция,

Около 260 ведущих ученых собрались в ФИАН, чтобы принять участие в Гинзбурговской конференции по физике и поделиться своими исследованиями с коллегами. Примерно половина из них приехали в Россию из Европы, обеих Америк, Австралии, стран Азии. Мероприятия такого беспрецедентного масштаба Теоротдел ФИАН (Отделение теоретической физики им. И.Е.Тамма Физического института РАН) начал проводить с 1991 года. Это уже седьмая по счету крупная международная конференция, и посвящена она памяти выдающегося российского ученого, нобелевского лауреата по физике, академика Виталия Гинзбурга.
Виталий Лазаревич начал свою научную карьеру в Теоротделе практически с самого его основания в 30-х годах прошлого века. В 1968 году на базе отдела он организовал кафедру общей физики и астрофизики Московского физико-технического института, которой руководил до конца жизни.
Фиановские международные конференции традиционно носят открытый характер. Любой желающий может прийти и послушать доклад на интересную для него тему. Кроме узкоспециализированных докладов были также и пленарные, предназначенные для широкой научной аудитории. А в последний день конференции проводились научно-популярные лекции, понятные не только студентам, но даже старшеклассникам. Темы докладов охватывали почти всю физику, начиная от теории конденсированных сред и сверхпроводимости и заканчивая астрофизикой и происхождением Вселенной.
Например, директор Института космологии в Университете Тафтса (Бостон, штат Массачусетс) Александр Виленкин в своем докладе проанализировал три логически возможных сценария происхождения Вселенной и показал, что все они противоречивы. Проблемы возникают сразу же, как только мы пытаемся ответить на вопрос, что же было до Большого взрыва. Можно, конечно, предположить, что Вселенная расширялась всегда, но в таком случае в ней найдется точка (область) с оборванной мировой линией (без прошлой истории). А это означает, что бесконечно расширяющаяся Вселенная внутренне противоречива. Вторая возможность – предположить, что фаза расширения периодически сменяется сжатием, а очередной Большой взрыв происходит после очередного Большого коллапса. Но в таком случае энтропия должна все время возрастать, и наш мир уже должен был бы прийти к состоянию тепловой смерти, что конечно же не соответствует действительности. До недавнего времени казалось: эту трудность можно обойти, предположив, что каждый раз Вселенная расширяется до большего объема и плотность энтропии остается невысокой. Но теперь мы знаем, что такая бесконечно расширяющаяся Вселенная (первый сценарий) внутренне противоречива. И, наконец, последняя возможность – Вселенная долго находилась в сжатом состоянии и лишь недавно (примерно 14 миллиардов лет назад) взорвалась. Однако можно доказать, что сжатая Вселенная за бесконечное время должна была сколлапсировать до сингулярного состояния и, следовательно, взорваться не могла. Здесь важно подчеркнуть: проблема не в том, что мы не знаем, как образовалась Вселенная, а в том, что все логически возможные сценарии вселенской истории явно не вписываются в современную картину мира.
Другие проблемы астрофизики не столь глобальны, но также ждут своего решения. Например, известно, что пульсары постепенно замедляют свое вращение. И это неудивительно, ведь они излучают много энергии. Удивительно то, что они замедляют свое вращение скачкообразно, хотя имеют массу примерно такую же, как и Солнце. Профессор Эндрю Мелатос из Университета Мельбурна (Австралия) попытался объяснить странное поведение пульсаров, призвав на помощь теорию сверхтекучести. Еще в первой половине прошлого века советский физик Петр Капица, проводя опыты со сверхтекучими веществами, обнаружил интересное явление, которое весьма приближенно можно проиллюстрировать так. Предположим, имеются две кастрюли с вращающимися жидкостями. В первой – обычная вода, во второй – сверхтекучая жидкость. Всем известно, как вращается обычная вода, поэтому заглянем сразу во вторую кастрюлю. Мы увидим нечто странное, почти вся жидкость неподвижна, а ее вращение сосредоточено в нескольких тонких вертикальных вихрях, так называемых квантовых трубках. Вода в первой кастрюле постепенно теряет свое вращение из-за того, что трется о стенки. Жидкость во второй кастрюле о стенки не трется, поэтому она может потерять часть своего момента импульса только в том случае, если одна из квантовых трубок покинет кастрюлю.
Вещество внутри нейтронной звезды сжато до колоссальных давлений и поэтому находится в сверхтекучем состоянии. Значит, существенный момент импульса пульсара сосредоточен в квантовых трубках. Перемещаясь к внешней границе жидкого ядра, квантовые трубки достигают твердой кристаллической коры и “застревают” в ней. При очередном звездотрясении большое количество квантовых трубок почти одновременно покидают пульсар, а его вращение при этом замедляется скачком на заметную величину. Так это или нет, покажут дальнейшие исследования.
Слушая доклады и лекции на конференции, можно было узнать не только о различных интересных проблемах и путях их решения, но иногда и о том, почему ученый выбрал для себя ту или иную специализацию. Профессор Принстонского университета Герман Верлинде, начиная лекцию о черных дырах, признался, что в детстве ему часто снились кошмары. Причем двух типов. В первом случае снилось бесконечное пространство, в котором можно было навсегда заблудиться, во втором – жестко ограниченное, вызывавшее страх, похожий на клаустрофобию. Герман избавился от навязчивых воспоминаний об этих снах, когда вырос и увлекся изучением черных дыр. Все встало на свои места. Пространство для наблюдателя, находящегося внутри черной дыры, с одной стороны, конечно, а с другой – не имеет внешней границы, так как граница черной дыры существует только для внешнего наблюдателя. Вывод простой: если вас мучают подобные кошмары, поместите свою голову в черную дыру. Ну или хотя бы займитесь изучением теоретической физики.
Не менее интересной была лекция академика Рашида Сюняева о горячем межгалактическом газе и реликтовом излучении. Еще на заре своей научной карьеры он совместно с Яковом Зельдовичем решал такую задачу: реликтовое излучение проходит через очень горячее облако газа – что мы увидим? В то время многие ученые скептически относились к подобной постановке вопроса. И напрасно: задача была решена. Оказалось, что скопления галактик, богатые горячим газом, выглядят на фоне реликтового излучения как своеобразные холодные дыры. И сейчас, спустя много лет, эффект Сюняева – Зельдовича используют крупнейшие обсерватории мира для поиска скоплений и сверхскоплений галактик. Рашид Алиевич также сообщил о запланированном на следующий год запуске российского телескопа “Спектр-РГ” совместно с немецким рентгеновским телескопом косого падения eROSITA. В задачу этого проекта входит обнаружение 150 тысяч богатых скоплений галактик – всех крупных объектов в нашей Вселенной. Так что, если все пойдет по плану, ее крупномасштабная картография в ближайшее время будет завершена.

Доклады и лекции
слушал Василий ЯНЧИЛИН

Нет комментариев