Svyaz' kvarkov s kosmosom: dvenadcat' nauchnyh voprosov dlya novogo veka
Poyasnitel'naya zapiska k otchetu Ispolnitel'nogo Komiteta po fizike Vselennoi
(Perevod Sergeya Pavlyuchenko)
Original'nyi otchet:
titul'naya stranica,
oglavlenie,
poyasnitel'naya zapiska.
Seichas my nahodimsya na, v kakoi-to mere, special'nom momente ponimaniya Vselennoi i fizicheskih zakonov, kotorye eyu upravlyayut. Bolee chem kogda-libo prezhde, otkrytiya v astronomii i astrofizike pomogayut razdvinut' granicy nashih znanii v oblasti fiziki elementarnyh chastic, a otkrytiya v oblasti fiziki vysokih energii, v svoyu ochered', pomogayut nam v ponimanii Vselennoi. Komitet po fizike Vselennoi (nizhe prosto Komitet) byl sozvan pod deistviem osoznaniya etoi glubokoi svyazi, sushestvuyushei mezhdu kvarkami i Kosmosom dlya bolee glubokogo ee ponimaniya.
VOPROSY
Obe nauki - fizika i astronomiya - v poslednie dva desyatiletiya demonstriruyut oshelomlyayushii progress v svoem poznanii. Otkrytiya, sdelannye fizikami - v ponimanii togo, kak "rabotaet" materiya, prostranstvo i vremya na samyh tonkih urovnyah - s odnoi storony i astronomami - v ponimanii Vselennoi, kak v celom, tak i kak sovokupnosti svoih komponentov - zastavlyayut uchenyh iz dvuh etih oblastei znanii ob'edinit' usiliya dlya razgadyvaniya tain Vselennoi. Voprosy, stoyashie pered uchenymi, kasayutsya dvuh, v kakoi-to stepeni protivopolozhnyh, sluchaev - sluchaya ochen' bol'shih masshtabov (v astronomii) i sluchaya ochen' malyh (dlya fiziki elementarnyh chastic). Eti voprosy ochen' slozhny i zaputany, kak v formulirovanii, tak i v otvete, i tol'ko sovmestnye usiliya astronomov i fizikov mogut prolit' svet na tainy mirozdaniya.
Nesmotrya na to, chto sami po sebe voprosy predstavlyayut soboi samu yasnost' i prostotu, otvety na nih brosayut vyzov chelovecheskoi nahodchivosti i izobretatel'nosti. V kachestve osnovy dlya etoi knigi Komitetom byli vybrany 11 pryamyh voprosov, otvety na kotorye i obsuzhdeniya kotoryh zaklyuchayut v sebe bol'shuyu chast' vyvodov i otkrytii, sdelannyh kak fizikami, tak i astronomami za poslednyuyu paru desyatiletii. Ponyatno, chto eta kniga ne mozhet pokryt' vsego - takoi zadachi i ne stavilos' - vmesto etogo, delaetsya upor na to, chtoby pokazat', kak proishodit vzaimodeistvie mezhdu fizikoi elementarnyh chastic i astronomiei dlya polucheniya otvetov na nashi voprosy. Krome togo, iz vsego mnogoobraziya voprosov byli vybrany te iz nih, otvety na kotorye real'no mozhno poluchit' v blizhaishie desyatiletiya, ili, po krainei mere, priblizit'sya k ponimaniyu ih suti v ukazannye vremennye ramki. Sredi perechislennyh nizhe voprosov - odni iz samyh glubokih po svoei suti, kotorye chelovek kogda-libo zadaval sebe o nashei Vselennoi. I tot fakt, chto eti voprosy vstali ostro pered naukoi imenno seichas (ili, po krainei mere, vstanut v blizhaishee vremya), tol'ko podstegivaet interes k nim i pokazyvaet, na poroge kakih otkrytii my seichas s vami nahodimsya. Itak, upomyanutye vyshe 11 voprosov:
Chto predstavlyaet soboi temnaya materiya?
Astronomy davno zametili, chto ob'ekty vo Vselennoi - nachinaya ot karlikovyh galaktik, v milliony raz men'she nashego Mlechnogo Puti i zakanchivaya krupneishimi skopleniyami (galaktik), sostoyat ne tol'ko iz obychnogo vidimogo veshestva, no takzhe v nemaloi stepeni i iz nekoego drugogo, ne dayushego sveta i otlichayushegosya ot privychnogo nam. Schitaetsya, chto eta materiya sostoit iz odnogo ili neskol'kih vidov neizvestnyh (budem nadeyat'sya, poka neizvestnyh) nam elementarnyh chastic, i ogromnye oblaka etih chastic, nahodyashihsya v galaktikah i ih skopleniyah, sozdayut dopolnitel'noe gravitacionnoe prityazhenie, kotoroe otvetstvenno ne tol'ko za formirovanie galaktik, no i za formirovanie vsei krupnomasshtabnoi struktury Vselennoi. V to zhe samoe vremya, eti zhe samye chasticy, buduchi povsyudu v galaktike, vpolne mogut (nevol'no) uchastvovat' v eksperimentah v fizike vysokih energii, provodimyh v laboratoriyah na Zemle i, takim obrazom, byt' "opoznannymi".
Kakova priroda temnoi energii?
Analiz nablyudenii za poslednie let desyat', v chastnosti, sverhnovyh pervogo tipa, pozvolyaet sdelat' vyvod, chto nasha Vselennaya uskoryaetsya v svoem rasshirenii vmesto togo, chtoby zamedlyat'sya, kak kazalos' poslednie desyatiletiya. V kakoi-to stepeni, eto protivorechit zdravomu smyslu - gravitaciya prityagivaet ob'ekty drug k drugu. Poetomu dlya ob'yasneniya etogo fenomena prishlos' vvesti novuyu formu energii, nazvannoi temnoi energiei, kotoraya i privodit k ottalkivaniyu i ch'ya priroda opredelyaet sud'bu nashei Vselennoi.
Kakovo bylo nachalo Vselennoi?
Est' kosvennye dannye, pokazyvayushie, chto v samye rannie etapy svoego razvitiya Vselennaya proshla cherez stadiyu vzryvopodobnogo rasshireniya, nazyvaemoi inflyaciei, kotoraya privela k tomu, chto dazhe samye masshtabnye ob'ekty vo Vselennoi imeli svoi istoki v kvantovoi pene na subatomnyh masshtabah. Prichina, privedshaya k etoi inflyacii, ostaetsya zagadkoi (prim. perev. - tut avtory, na moi vzglyad, neskol'ko pereocenivayut svoi vozmozhnosti. U nas net vozmozhnosti, da i vryad li ona poyavitsya v blizhaishie desyatiletiya, uznat', chto tochno proishodilo na samyh rannih etapah razvitiya Vselennoi. Est' lish' kosvennye svidetel'stva, kotorye mozhno interpretirovat' v ramkah inflyacionnoi teorii, no nikto ne meshaet ispol'zovat' i drugie teorii - poka ih predskazanie ne protivorechat nablyudeniyam. Tak chto rassuzhdeniya o nachale Vselennoi poka mogut nosit' lish' spekulyativnyi harakter).
Zakonchena li teoriya gravitacii Einshteina?
Chernye dyry mozhno vstretit' pochti povsemestno vo Vselennoi (prim. perev. - esli oni, konechno, sushestvuyut), chto pozvolyaet dovol'no tshatel'no issledovat' ih gravitacionnye polya. Effekty sil'nyh gravitacionnyh polei v rannei Vselennoi, bezuslovno, imeyut nablyudaemye posledstviya. Teoriya Einshteina dolzhna rabotat' v takih situaciyah tak zhe, kak ona rabotaet v Solnechnoi Sisteme. Zakonchennaya teoriya gravitacii dolzhna vklyuchat' v sebya kvantovye effekty - teoriya Einshteina ih ne rassmatrivaet - ili ob'yasnyat', pochemu oni ne vazhny.
Kakovy massy neitrino i kak oni povliyali na evolyuciyu Vselennoi?
Soglasno sovremennym kosmologicheskim predstavleniyam, neitrino dolzhny byt' obil'no predstavleny vo Vselennoi. Fizikami byli obnaruzheny svidetel'stva togo, chto neitrino imeyut nebol'shuyu massu (ili, po krainei mere, sushestvuyut sorta neitrino s nenulevoi massoi), iz chego sleduet, vklad kosmicheskih neitrino v obshuyu plotnost' Vselennoi sravnima so vkladom ot zvezd (prim. perev. - voobshe govorya, spornoe i model'no-zavisimoe utverzhdenie). Opredelenie mass neitrino mozhet priotkryt' zavesu tainy nad tem, kak ob'edineny sily prirody, kak sozdavalis' elementy periodicheskoi tablicy, a, mozhet byt', i tem, kak voobshe proizoshla vsya materiya.
Kak ustroeny "kosmicheskie uskoriteli" i kakie imenno chasticy oni uskoryayut?
Fiziki obnaruzhili ogromnoe chislo samyh raznoobraznyh vysokoenergeticheskih yavlenii vo Vselennoi, sredi kotoryh - puchki chastic s neozhidanno vysokoi energiei, no neizvestnym istochnikom. Energetika etih kosmicheskih luchei na mnogie poryadki prevoshodit energii chastic, kotorye my mozhem real'no poluchat' na zemnyh uskoritelyah.
Stabil'ny li protony?
Materiya, iz kotoroi my sostoim, predstavlyaet soboi vse to, chto ostalos' posle annigilyacii veshestva i antiveshestva, proizoshedshei v rannei Vselennoi pri neskol'ko neravnyh dolyah. Nalichie etogo kroshechnogo disbalansa mozhet byt' svyazano s gipoteticheskoi nestabil'nost'yu protonov - prosteishei formy materii (prim. perev. tut avtory opyat' neskol'ko netochny v formulirovke - leptony, takie, kak elektron, bezuslovno, proshe po strukture, nezheli adrony, tak chto protony (luchshe skazat', nuklony) tol'ko lish' odni ih nailegchaishih "tyazhelyh" chastic) - i togo, chto nekoe nebol'shoe "predpochtenie" v formirovanii materii nado antimateriei uzhe v kakoi-to stepeni "vstroeno" v zakony fiziki.
Kakovy novye sostoyaniya materii pri ochen' vysokih plotnostyah i davlenii?
Teoriya o tom, kak protony i neitrony obrazuyut atomnye yadra himicheskih elementov uzhe davno i horosho razrabotana. Pri bolee vysokih (chem privychnye nam) davleniyah, protony i neitrony mogut perehodit' v sostoyanie, kogda oni predstavlyayut soboi uzhe ne edinichnye chasticy, no nekii "sup", sostoyashii iz kvarkov i glyuonov, kotoroe mozhno kak-to "poprobovat'", ispol'zuya sovremennye uskoriteli na tyazhelyh ionah. Plotnosti, prevoshodyashie yadernye, sushestvuyut, naprimer, v neitronnyh zvezdah, i, ispol'zuya kosvennye metody, mozhno uznat', kakovy svoistva veshestva pri takih davleniyah. No eshe bol'shie plotnosti dostigalis' na rannih etapah evolyucii Vselennoi.
Est' li dopolnitel'nye prostranstvenno-vremennye izmereniya?
V popytkah rasshirit' teoriyu Einshteina i ponyat' kvantovuyu prirodu gravitacii, fiziki, rabotayushie v oblasti elementarnyh chastic, predpolozhili sushestvovanie dopolnitel'nyh (k uzhe sushestvuyushim) prostranstvenno-vremennyh izmerenii. Ih sushestvovanie moglo by povliyat' na rozhdenie i evolyuciyu Vselennoi, rozhdenie fundamental'nyh chastic, a takzhe izmenit' gravitacionnoe vzaimodeistvie na malyh masshtabah.
Kak poyavilis' elementy ot zheleza do urana?
Ponimanie uchenymi proishozhdenie elementov vplot' do zheleza v zvezdah i sverhnovyh vpolne zakoncheno. Odnako, nekotorye vazhnye detali, kasayushiesya proishozhdeniya elementov ot zheleza do urana vse eshe ostayutsya zagadkoi.
Nuzhna li novaya teoriya dlya opisaniya povedeniya veshestva i izlucheniya pri vysokih energiyah?
Veshestvo i izluchenie v laboratornyh usloviyah dostatochno horosho izucheny i vpolne podchinyayutsya zakonam kvantovoi mehaniki, elektrodinamiki i ih ob'edineniya v kvantovuyu elektrodinamiku. Odnako, vo Vselennoi nemalo mest i sobytii, takih, kak, naprimer, neitronnye zvezdy ili istochniki gamma-vspleskov, v kotoryh usloviya namnogo prevoshodyat te, kotorye my kogda-libo voobshe smozhem vosproizvesti na Zemle, proveryaya nashi bazovye teorii.
V kazhdom iz voprosov proslezhivaetsya vzaimosvyaz' mezhdu otkrytiem fizicheskih zakonov, upravlyayushih Vselennoi, i ponimaniem fiziki processov, proishodivshih pri rozhdenii i evolyucii kak Vselennoi kak celogo, tak i ob'ektov, ee sostavlyayushih. Kazhdyi iz voprosov kuda kak shire, chem prosto summa ego "astronomicheskoi" i "fizicheskoi" sostavlyayushih, kotoraya, v svoyu ochered', shire lyuboi iz nih, vzyatoi po otdel'nosti. Poetomu rassmotrenie voprosa s tochki zreniya, kotoraya vklyuchaet obe discipliny - kak astronomiyu, tak i fiziku - delaet eti voprosy eshe bolee nasushnymi i vazhnymi.
Po svoei sovokupnosti, otvety na voprosy prizvany "proverit' na prochnost'" svoego roda "svyazannuyu" model' Vselennoi, kotoraya svyazyvaet fiziku na samyh mikroskopicheskih masshtabah so svoistvami Vselennoi kak celogo i ee otdel'nyh komponent v samyh bol'shih, astronomicheskih, ramkah. Eta konstrukciya celikom i polnost'yu osnovana na ekstrapolirovanii zakonov fiziki, proverennyh v zemnyh laboratoriyah i v eksperimentah, provodimyh v Solnechnoi Sisteme, na samye ekzoticheskie astronomicheskie ob'ekty i dazhe na pervye momenty zhizni Vselennoi! Smelo? Bezuslovno! A vot verno li? Mozhem li my tak perenosit' deistvie zakonov iz oblasti ih primeneniya? Budet li poluchivshayasya teoriya soglasovannoi? A posledovatel'noi? Provodya nablyudeniya i eksperimenty my mozhem poluchit' nekie svoistva Vselennoi, chernyh dyr, elementarnyh chastic (prim. perev. po bol'shei chasti, pravda, kosvennye, kotorye uzhe mozhno interpretirovat' po-raznomu), kotorye pomogut nam libo otvergnut' nashu teoriyu, libo priznat' ee kraeugol'nym kamnem nashego nauchnogo vzglyada na Prirodu.
Odnako, postavlennye zadachi daleki ot povsednevnyh, i dlya ih razresheniya potrebuyutsya metody, prevoshodyashie po otdel'nosti kak metody astronomii, tak i metody fiziki, no ob'edinyayushie ih, teleskopy i uskoriteli, nazemnye i kosmicheskie instrumenty. Krome togo, nuzhna i novaya strategiya resheniya. Prepyatstviya, voznikayushie pri reshenii postavlennyh zadach, nosyat kak nauchnyi, tak i organizacionnyi harakter - poluchivshayasya "disciplina" lezhit kak na peresechenii dvuh - astronomii i fiziki - tak i popadaet pod yurisdikciyu srazu treh amerikanskih finansovyh organizacii - Ministerstva po Energetike (Department of Energy, DOE), Nacional'nogo Agentstva po Aeronavtike i Issledovaniyu Kosmicheskogo Prostranstva (National Aeronautics and Space Administration, NASA) i Nacional'nogo Nauchnogo Fonda (National Science Foundation, NSF). Komitet schitaet, chto esli takoi mezhdisciplinarnyi podhod pri finansovoi podderzhke zayavlennyh fondov nachnet svoyu rabotu, to, vpolne vozmozhno, chto poluchitsya sdelat' otkrytiya, kotorye vyvedut nas na novuyu stupen' ponimaniya Vselennoi i zakonov, kotorye ei upravlyayut.
Vtoroi vazhnoi zadachei, kotoraya byla postavlena pered Komitetom, byla razrabotka rekomendovannogo plana deistvii dlya NASA, NSF i DOE. On predstavlen v Glave 7. Vo-pervyh, Komitet peresmotrel uzhe deistvuyushie proekty v astronomii i fizike (a takzhe te, kotorye dolzhny nachat'sya v skorom budushem) na predmet otyskaniya teh iz nih, kotorye otvechayut izlozhennym vyshe zadacham. Krome togo, Komitet zanyat poiskom novyh iniciativ, kotorye pomogli by otvetit' na postavlennye 11 voprosov. Rezyumiruya, strategiya, razrabotannaya Komitetom, mozhet byt' izlozhena v forme semi predstavlennyh nizhe rekomendacii.
V ramkah etih rekomendacii Komitet obsuzhdaet shest' budushih proektov, kotorye, po ego mneniyu, vazhny dlya realizacii programmy po nahozhdeniyu otvetov na predlozhennye vyshe 11 voprosov. Tri iz nih - Large Synoptic Survey Telescope (LSST), Laser Interferometer Space Antenna (LISA) i Constellation-X Observatory - uzhe ranee rassmatrivalis' na Nacional'nom Issledovatel'skom Konsiliume (National Research Council, NRC) v 2001g. i, za ih sposobnost' otvetit' na dovol'no vazhnye dlya astronomii voprosy (po krainei mere, teoreticheskuyu sposobnost') byli predlozheny v kachestve prioritetnyh programm na blizhaishee desyatiletie. Komitet prinyal reshenie prinyat' uchastie v finansirovanii etih programm, poskol'ku, rezul'taty raboty upomyanutyh treh eksperimentov, v sluchae udachnogo vypolneniya vozlozhennyh na nih missii, nesomnenno, priblizyat nas k otvetam na nashi voprosy. Ostavshiesya tri eksperimenta - kosmicheskii teleskop s shirokim polem zreniya, glubokaya podzemnaya laboratoriya i eksperiment po izucheniyu polyarizacii reliktovogo izlucheniya - principial'no novye iniciativy, kotorye ne byli ranee rekomendovany v dokladah NRC. Komitet nadeetsya, chto eti novye proekty budut zaversheny, ili, po krainei mere, budut nachaty raboty po ih osushestvleniyu v te zhe vremennye ramki, chto i obsuzhdennye vyshe astronomicheskie proekty, to est' v techenie blizhaishih 10 let.
Sledovanie iniciativam, oznachennye v rekomendaciyah Komiteta, pomozhet osushestvleniyu mnogih dovol'no specifichnyh nauchnyh zamyslov, napravlennyh na uglublennoe ponimanie Vselennoi i zakonov, kotorye eyu pravyat, no ne za schet treh upomyanutyh vyshe finansovyh institutov. Delo v tom, chto nel'zya prosto tak urezat' finansirovanie uzhe sushestvuyushih programm v fizike i astronomii, chtoby iz vyruchennyh sredstv finansirovat' novye programmy - mnogie iz nih, pust' i kosvenno, no vse zhe tozhe pomogayut nam v poiske otvetov na nashi voprosy. Tak chto dlya osushestvleniya nashih, poistine velikih zamyslov, nam ponadobyatsya dopolnitel'nye istochniki finansirovaniya. Zamysly nastol'ko grandiozny, chto nekotorye proekty uzhe privlekli mezhdunarodnyh partnerov, i, budem nadeyat'sya, ostavshiesya postupyat tak zhe.
REKOMENDACII
Nizhe privedeny sem' rekomendacii Komiteta dlya issledovanii i koordinacii issledovanii, neobhodimyh dlya polucheniya otvetov na 11 voprosov.
- Izmerenie polyarizacii reliktovogo izlucheniya s cel'yu obnaruzheniya svidetel'stv togo, chto v istorii nashei Vselennoi byl inflyacionnyi period. Komitet rekomenduet NASA, DOE i NSF predprinyat' mery, kotorye by pozvolili provesti sootvetstvuyushie eksperimenty.
Soglasno inflyacionnoi modeli, vsya struktura, kotoruyu my mozhem nablyudat' vo Vselennoi - galaktiki, ih skopleniya i sverhskopleniya, voidy (void) i velikie steny - vse eto bylo obrazovano iz subatomnyh kvantovyh fluktuacii, kotorye byli "pereneseny" na astrofizicheskie masshtaby v techenie perioda ochen' bystrogo, vzryvopodobnogo rasshireniya Vselennoi - inflyacii. Sami po sebe zhe kvantovye fluktuacii privodyat k obrazovaniyu svoeobraznogo "morya" gravitacionnyh voln, kotoroe uzhe mozhet byt' obnaruzheno po svoemu polyarizuyushemu deistviyu na reliktovoe izluchenie.
- Opredelenie svoistv temnoi energii. Komitet okazyvaet finansovuyu podderzhku proektu LSST (Large Synoptic Survey Telescope), kotoryi imeet (po mneniyu Komiteta) vse shansy na to, chtoby prolit' svet na prirodu temnoi energii. V dal'neishem Komitet rekomenduet NASA i DOE sovmestno skonstruirovat' i zapustit' kosmicheskii teleskop s shirokim polem zreniya dlya dal'neishego izucheniya istorii rasshireniya Vselennoi s cel'yu bolee glubokogo ponimaniya prirody temnoi energii.
Iz posledovatel'nogo izucheniya dannyh o dalekih sverhnovyh bylo obnaruzheno, chto nasha Vselennaya rasshiryaetsya uskorenno vmesto togo, chtoby, zamedlyat'sya, i eto trebovalo ob'yasnenii. Ob'yasnenie bylo naideno - dve treti vsei energii i materii nashei Vselennoi zanimaet nekaya novaya neizvestnaya forma energii. V silu togo, chto ona raspredelena ravnomerno po Vselennoi, edinstvennyi metod, pozvolyayushii "uvidet'" etu temnuyu energiyu, eto kak raz izuchenie istorii rasshireniya Vselennoi. Poslednii iz dokladov NRC rekomendoval podderzhku stroitel'stva LSST dlya izucheniya bystroperemennyh sobytii vo Vselennoi, krome togo, etot teleskop bolee chem smozhet okazat' pomosh' i v utochnenii istorii rasshireniya Vselennoi. Dlya polnoi prorisovki etoi istorii prosto neobhodim orbital'nyi teleskop s shirokim polem zreniya (takoi, kak SNAP - Supernova Acceleration Probe) dlya togo, chtoby obnaruzhit' i tochno izmerit' svetovoi potok ot dalekoi sverhnovoi.
- Opredelenie mass neitrino, kachestvennogo sostava temnoi materii i vremya zhizni protona. Komitet rekomenduet DOE i NSF sovmestno razrabotat' plan sozdaniya i finansovye vozmozhnosti dlya osushestvleniya eksperimenta novogo pokoleniya dlya dostizheniya postavlennyh celei. V dal'neishem Komitet rekomenduet postroit' podzemnuyu laboratoriyu so vsei neobhodimoi infrastrukturoi i na dostatochnoi glubine dlya togo, chtoby provodit' ukazannye vyshe eksperimenty.
Massa neitrino, novye stabil'nye formy materii, nestabil'nost' protona - vse eto predskazaniya celogo semeistva teorii, kotorye ob'edinyayut vse sily prirody. Chtoby otvetit' na tri etih voprosa, nuzhna laboratoriya, kotoraya dostatochno horosho zashishena ot chastic kosmicheskih luchei, kotorye postoyanno bombardiruyut poverhnost' Zemli.
- Ispol'zovat' kosmicheskoe prostranstvo dlya testirovaniya zakonov fiziki. Komitet prinyal reshenie finansovo podderzhat' proekty Constellation-X i LISA, kotorye, kak ozhidaetsya, pomogut nam v issledovanii chernyh dyr i testirovanii teorii Einshteina na kachestvenno novom urovne. V dalekoi perspektive Komitet rekomenduet vedomstvam, imeyushim otnoshenie k dannym missiyam, prodolzhit' rabotu v etom napravlenii i razrabotat' novuyu programmu, pozvolyayushuyu postroit' novye instrumenty, kotorye pozvolili by detektirovat' gravitacionnyi volny ot rannei Vselennoi.
Vo Vselennoi nemalo ekzoticheskih, s tochki zreniya zemlyanina, mest, ekzoticheskih po fizicheskim usloviyam, kotorye tam caryat, chto pozvolyaet ispol'zovat' ih kak svoeobraznye "laboratorii". Poslednii iz dokladov NRC rekomendoval zapusk proektov LISA i Constellation-X kak naibolee perspektivnye iz predlozhennyh dlya astronomicheskih otkrytii. Po zamyslu razrabotchikov, eti missii dolzhny byt' v sostoyanii protestirovat' vypolnyaemost' teorii Einshteina v usloviyah sil'nyh gravitacionnyh polei - u gorizontov sobytii chernyh dyr i vblizi poverhnostei neitronnyh zvezd. Imenno poetomu Komitet dobavlyaet i svoyu rekomendaciyu k realizacii etih programm.
- Obnaruzhenie istochnikov gamma-luchei sverhvysokih energii, neitrino i kosmicheskih luchei. Komitet polnost'yu podderzhivaet uzhe sushestvuyushii dostatochno shirokii podhod k izucheniyu vysheupomyanutyh fenomenov i rekomenduet SShA obespechit' svoevremennoe zavershenie stroitel'stva i funkcionirovanie instrumenta Southern Auger array.
Chasticy samyh vysokih energii, kotorye my tol'ko mozhem nablyudat', poluchayutsya pri ispol'zovanii prirodnyh "uskoritelei", vo mnozhestve sushestvuyushih vo Vselennoi, i nablyudaem my eti chasticy v forme gamma-kvantov vysokih energii, neitrino i kosmicheskih luchei. Polnoe ponimanie processa generacii i uskoreniya etih chastic mozhet prolit' svet na to, kak ob'edineny sily prirody. Instrument, izvestnyi kak Southern Auger array v Argentine, kak schitaetsya, sposoben razreshit' problemu kosmicheskih luchei sverhvysokih energii.
- Vyyavlenie fizicheskih principov, kotorym podchinyayutsya astrofizicheskie sredy, nahodyashiesya v ekstremal'nyh sostoyaniyah, cherez izuchenie fiziki sverhvysokih plotnostei. Komitet rekomenduet vedomstvam skooperirovat'sya dlya ob'edineniya razlichnyh nauchnyh grupp, zanimayushihsya dannym voprosom s cel'yu stimulirovaniya etoi bystrorazvivayusheisya otrasli fiziki.
Unikal'noe laboratornoe oborudovanie, takoe, kak sverhmoshnye lazery, sovremennye uskoriteli, plazmennye ustanovki mogut byt' ispol'zovany kak dlya izucheniya fiziki v ekstremal'nyh usloviyah (pri vysokih plotnostyah, temperaturah, davleniyah, ...), tak i dlya simulyacii fizicheskih uslovii, neobhodimyh dlya ponimaniya nekotoryh iz naibolee interesnyh ob'ektov i yavlenii vo Vselennoi, vklyuchaya gamma-vspleski. Oblast' fiziki vysokih plotnostei seichas eshe tol'ko zarozhdaetsya, tak chto dlya togo, chtoby polnost'yu raskryt' svoi potencial, neobhodimo privlechenie i sovmestnaya rabota so specialistami iz astrofiziki, lazernoi fiziki, magnitnogo konfainmenta i issledovanii puchkov chastic, chislennyh metodov i atomnoi fiziki.
- Osoznat' to, kakie nauchnye vozmozhnosti otkryvayutsya pered nami pri rabote na styke fiziki i astronomii. Komitet rekomenduet sozdat' mezhvedomstvennuyu iniciativnuyu gruppu po fizike Vselennoi pri uchastii NASA, DOE i NSF. V zadachi iniciativnoi gruppy voidet podderzhka sovmestnyh meropriyatii po planirovaniyu i osushestvleniyu mezhvedomstvennyh proektov.
Nauchnye zadachi, postavlennye Komitetom, ne tol'ko vyhodyat za ramki kazhdoi iz nauk astronomii i fiziki, no takzhe vhodyat v sfery interesov DOE, NASA i NSF. Ni odno vedomstvo ne mozhet zanimat'sya vsei naukoi. Unikal'nye vozmozhnosti, predostavlyaemye kazhdym iz vedomstv, vmeste s sotrudnichestvom i koordinaciei mezhdu nimi - vse eto budet neobhodimo dlya osushestvleniya postavlennyh zadach.
Komitet po fizike Vselennoi schitaet, chto, v svete poslednih otkrytii i tehnologicheskih dostizhenii, nastala pora dlya togo, chtoby eshe glubzhe ponyat' nashu Vselennuyu - ee proishozhdenie i sud'bu - a takzhe zakony, kotorye eyu upravlyayut. Eti 11 voprosov peredayut vsyu grandioznost' vozmozhnostei, lezhashih pered nami. Komitet schitaet, chto vypolnenie vysheopisannyh semi rekomendacii sil'no uluchshit nashe ponimanie Vselennoi i, vozmozhno, dazhe nashego mesta v nei.
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
kvarki - Kosmologiya - fizika vysokih energii - astrofizika vysokih energii
Publikacii so slovami: kvarki - Kosmologiya - fizika vysokih energii - astrofizika vysokih energii | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
