Новости науки

[skroznik]

Знаменитый британский физик Стивен Хокинг уходит из жизни в возрасте 76 лет

15 марта 2018

Стивен Хокинг, один из самых блестящих умов современной физики, умер в возрасте 76 лет у себя дома в г. Кембридж, Великобритания, 14 марта, сообщает газета Guardian. Он был, вероятно, самым известным живущим физиком в мире, несмотря на то, что ему приходилось общаться посредством голоса, синтезируемого компьютером, который считывал при помощи датчиков тонкие движения мышц его щеки.

«Мы глубоко скорбим по нашему любимому отцу, ушедшему из жизни сегодня, - сказали Люси, Роберт и Тим Хокинги, дети физика, в заявлении, сделанном в связи с его кончиной. – Он был великим ученым и необычным человеком, научное и творческое наследие которого будет жить еще долгие годы».

Хокинг был выдающимся студентом-физиком Кембриджского университета в то время, когда ему диагностировали редкое дегенеративное нервное заболевание под названием боковой (латеральный) амиотрофический склероз (БАС), также известный в англоязычных странах как болезнь Лу-Герига. Хокингу в то время шел всего лишь 21-й год. При протекании БАС поражаются нейроны, приводящие в движение наши мышцы, поэтому Хокингу в течение нескольких десятилетий приходилось использовать кресло-коляску и говорить при помощи синтезированного компьютером голоса. Он, тем не менее, продолжал работать и вскоре предложил ряд революционных теорий, которые существенно повлияли на современную физику. В 1966 г. ученый опубликовал результаты своей докторской диссертации, в которой говорилось о том, что вся Вселенная начиналась с сингулярности.

Затем Хокинг изменил наши представления о черных дырах. До его работ ученые считали, что ничто, даже свет, не может покинуть окрестностей черной дыры, однако британский физик показал, что на самом деле квантовая механика позволяет черным дырам излучать частицы – явление теперь известное как излучение Хокинга.

Кроме того, Хокинг был активным популяризатором науки, о чем свидетельствуют, например, такие его книги как "A Brief History of Time" («Краткая история времени. От Большого взрыва до черных дыр») (Bantam Books, 1988). В последние годы он рассматривал широкий круг вопросов, таких как будущее человечества, риски развития искусственного интеллекта и даже превращение Земли в Венеру – в то же время продолжая публиковать важные теоретические работы в области физики.

Великий физик, великий человек. Умер Стивен Хокинг - Россия 24

Стивен Хокинг. Моя краткая история

[skroznik]

«Волнующее открытие»: центр галактики кишит черными дырами
Ученые: в центре Млечного пути найдены тысячи черных дыр

05.04.2018

Не одна, а тысячи черных дыр находятся в центре нашей галактики Млечный путь. К такому выводу пришли ученые, считая отдельные рентгеновские фотоны, приходящие из этой области галактики.

Компактный и яркий радиоисточник Стрелец A*, находящийся в центре нашей галактики Млечный путь, известен астрономам с начала 1960-х годов, с самого зарождения радиоастрономии. Однако о том, что он из себя представляет, стало известно лишь спустя три десятилетия, когда ученые поняли, что в центре галактики находится сверхмассивная черная дыра массой в четыре миллиона масс Солнца.

Однако эта дыра не одинока, вокруг нее вращается газ, пыль, множество мелких компаньонов — обычных звезд — и более экзотических объектов, таких как нейтронные звезды и белые карлики, которые образуются в результате эволюции звезд.

Должны там присутствовать и небольшие черные дыры, рождающиеся либо вблизи галактического центра в результате коллапса тяжелых звезд, либо мигрирующие сюда извне.

Такие дыры должны иметь массу в 10-20 масс Солнца и более близкие по сравнению со звездами орбиты по отношению к центральной черной дыре. Однако мелкие черные дыры не излучают света и на фоне яркого галактического центра до последнего времени там замечены не были.

Проанализиров архивные данные космической рентгеновской обсерватории NASA Chandra, ученые под руководством Чака Хейли из Колумбийского университета обнаружили сразу 12 легких черных дыр в самом центре Млечного пути, на расстоянии всего нескольких световых лет от центральной черной дыры. Это открытие стало первым свидетельством существования так называемого «каспа» — пика плотности в распределении черных дыр в центре нашей галактики. Его существование вытекает из законов звездной динамики, которые предполагают, что из-за трения мелкие черные дыры должны постепенно оседать к центральному источнику гравитации.



Заметить мелкие черные дыры звездных масс можно только в рентгеновском диапазоне – в том случае, если эти дыры образуют тесные двойные пары с обычными звездами и перетягивают на себя их вещество. Вращаясь внутри так называемого аккреционного диска вокруг дыры, это вещество нагревается и излучает рентгеновские фотоны, которые буквально поштучно и ловит телескоп Chandra.

Всего в центральном каспе, по предположению ученых, должно вращаться в тысячи раз больше таких звезд.

«Во всей галактике известно лишь не больше около пятидесяти черных дыр, и это на масштабе 100 тыс. световых лет. И 10-20 тыс. таких дыр должны быть в области размером шесть световых лет вокруг центра, которых никто не видел», — пояснил Хейли.

Идея о том, что невидимых черных дыр в тысячи раз больше, чем видимых, довольно проста. Она исходит из того, согласно существующим моделям, подкрепленным наблюдениями, лишь малая часть черных дыр имеет звездного компаньона, помогающего найти ее в рентгене - большая их часть летает в космическом пространстве в одиночестве и потому остается незамеченными.

Открытие множества черных дыр в центральной области Млечного пути стало доказательством гипотезы об их существовании, выдвинутой еще в 1993 году американским теоретиком Марком Моррисом, который в своей работе показал, что их там должны быть десятки тысяч. Спустя годы другие ученые в своих расчетах приходили к тем же выводам. «Об этом даже не было особенных споров, поскольку это неизбежное следствие ньютоновской динамики, — пояснил Моррис. – Единственная проблема — это было трудно доказать».

«Обнаружение на огромное число черных дыр в центре Млечного пути доказывает фундаментальное и важное предсказание галактической динамики, — радуется Хейли, автор статьи, опубликованной в журнале Nature. — Эти объекты также дают нам уникальную лабораторию по изучению того, как огромные черные дыры взаимодействуют с мелкими, ведь мы не можем изучать эти процессы в других, более далеких галактиках».

Сам Моррис, предсказавший рой черных дыр четверть века назад, назвал открытие «волнующим», но добавил, что из-за малого числа полученных фотонов некоторые из открытых черных дыр в действительности могут оказаться статистическим шумом. С этим согласен и Хейли, который допускает, что часть испущенных рентгеновских фотонов могла исходить не от дыр, а от быстро вращающихся нейтронных звезд, называемых миллисекундными пульсарами.

По словам ученых, открытие черных дыр вблизи галактического центра даст новых вектор исследований в гравитационно-волновой астрономии, которая стала развиваться лишь два года назад с открытием первых слияний черных дыр на детекторе LIGO.

[skroznik]

Запуск суперколлайдера SuperKEKB: первое столкновение электронов и позитронов

27.04.2018

26 апреля 2018 года: в 00:38 по японскому времени в международном научном центре KEK (г. Цукуба, Япония) произошло первое столкновение электронов и позитронов в суперколлайдере SuperKEKB. Детектор Belle-II, установленный в точке столкновения пучков, впервые зарегистрировал процесс электрон-позитронной аннигиляции (аннигиляции материи и антиматерии), в результате которой образовались новые частицы, в том числе содержащие пары b анти-b кварков. Это первое электрон-позитронное столкновение в лаборатории физики элементарных частиц KEK за последние 8 лет; предыдущий коллайдер KEKB (и детектор Belle) остановил набор данных в 2010 году.

Новый детектор Belle-II на суперколлайдере SuperKEKB был спроектирован и построен международной коллабораций, включающей более 750 ученых из 25 стран. По сравнению с предыдущим детектором Belle, детектор Belle-II обладает значительными преимуществами и позволяет детектировать и реконструировать события с существенно большей частотой за счет рекордной светимости коллайдера SuperKEKB, превышающую светимость коллайдера KEKB в 40 раз! За десятилетие работы планируется зарегистрировать более 50 миллиардов событий, содержащих пары B-анти-B-мезонов, что в 50 раз превышает весь образец данных проекта KEKB/Belle.

Новый суперколлайдер SuperKEKB совместно с детектором Belle-II, представляет собой научный комплекс, предназначенный для поиска Новой физики за пределами Стандартной модели с помощью измерения редких распадов элементарных частиц, содержащих прелестные и очарованные кварки, а также с помощью исследования распадов тау-лептонов. К основным задачам эксперимента Belle-II относятся поиск новых частиц, поиск причин доминирования материи над антиматерией, а также поиск ответов на другие открытые фундаментальные вопросы Вселенной.

В марте 2018 года KEK начал новый этап запуска асимметричного электронно-позитронного коллайдера SuperKEKB с новой чрезвычайно сложной системой сверхпроводящих фокусирующих магнитов и с детектором Belle-II, установленным в точке взаимодействия. Впервые пучок электронов с энергией 7 ГэВ был успешно запущен и сохранен в высокоэнергетическом кольце 21 марта, а пучок позитронов с энергией 4 ГэВ в низкоэнергетическом кольце 31 марта. С тех пор прецизионная настройка сталкивающихся пучков ускорителя в точке взаимодействия детектора Belle-II продолжалась в течение нескольких недель.

В отличие от Большого адронного коллайдера в ЦЕРН (Женева, Швейцария), являющегося ускорителем с самой высокой энергией сталкивающихся протонов, электрон-позитронный суперколлайдер SuperKEKB спроектирован для достижения рекордной светимости. Сегодня SuperKEKB является мировым лидером по светимости.

Полностью пресс релиз можно найти на сайте: https://www.kek.jp/en/newsroom/2018/04/26/0700/

Подробную информация об эксперименте Belle-II на суперколлайдере SuperKEKB можно найти на сайте http://belle2.jp/

Физики Лаборатории тяжёлых кварков и лептонов ФИАН являются членами международных коллабораций Belle & Belle-II (KEK, Япония). При их непосредственном участии создана самая большая по площади подсистема Belle-II, торцевой детектор для регистрации мюонов и долгоживущих нейтральных каонов.

[skroznik]

Новые доказательства существования гипотетической Девятой планеты

22 мая 2018

Крупная международная команда исследователей обнаружила то, что она описывает как новые доказательства существования Девятой планеты. В своей работе группа показывает, что поведение одного недавно открытого далекого космического объекта хорошо согласуется с моделью, включающей дополнительную, крупную планету в Солнечной системе.

Всего лишь 2 года назад астрономы из Калифорнийского технологического института («Калтех»), США, предположили возможность существования крупной планеты, обращающейся вокруг Солнца – которая, если она существует, получает девятый по счету номер среди планет Солнечной системы. Исследователи тогда сделали свои прогнозы, основываясь на наблюдениях ледяных объектов, которые находятся на краю Солнечной системы – их орбиты кажутся искаженными гравитационным воздействием неизвестного массивного объекта. Исследователи предположили, что это странное поведение объектов пояса Койпера может объясняться присутствием очень далекой планеты размером в четыре раза больше Земли. Если эта планета существует, она находится на настолько большом расстоянии от Солнца, что совершает один оборот вокруг него за 10 000 – 20 000 лет, указали ученые из Калтеха.

В новой научной работе группа, возглавляемая Дж. К. Беккером (J.C. Becker), сообщает об аномалиях в орбитальном поведении одного транснептунового объекта под названием 2015 BP519 (Caju, для краткости), который был впервые замечен примерно три года назад. Орбита объекта Caju крайне необычна, она расположена почти перпендикулярно плоскости, в которой лежат все известные планеты Солнечной системы. Расчеты, проведенные командой Беккера, показали, что орбита Caju очень хорошо согласуется с результатами расчетов по модели, включающей Девятую планету с параметрами, полученными для этой гипотетической планеты учеными из Калтеха, впервые предположившими ее существование. Как считают авторы новой работы, аномальная орбита обнаруженного ими объекта с трудом поддается объяснению при помощи других возможных факторов и является очень весомым аргументом в пользу гипотезы о существовании Девятой планеты.

Работа появилась на сервере предварительных научных публикаций arxiv.org.

[skroznik]

Южная Африка представляет новый гигантский радиотелескоп

14 июля 2018

Южная Африка в пятницу представила новый гигантский радиотелескоп, созданный в ходе первого этапа строительства того, что будет являться крупнейшим в мире телескопом, который даст возможность открывать новые секреты Вселенной.

Телескоп MeerKAT, включающий 64 тарельчатых антенны, который был размещен в далеком и засушливом регионе Кару Южной Африки, войдет в состав оборудования многонационального проекта Square Kilometre Array (SKA).

Когда все мощности этого телескопа будут введены в эксплуатацию, он будет в 50 раз мощнее любого другого телескопа в мире.

«Этот телескоп будет крупнейшим в своем роде телескопом в мире – разрешение получаемых с его помощью снимков будет превосходить разрешение снимков, получаемых при помощи космического телескопа Hubble (“Хаббл”) примерно в 50 раз», - сказал Дэвид Мабуза, вице-президент ЮАР.

Полностью запустить все мощности проекта SKA планируется к 2030 г., когда будут готовы 3000 тарельчатых антенн, размещенных на площади свыше одного квадратного километра на территории нескольких африканских стран и Австралии, чтобы позволить астрономам глубже «всмотреться» в окружающий нас космос.

Панорама, запечатленная при помощи телескопа MeerKAT в пятницу, демонстрирует «самый четкий снимок» черной дыры, расположенной в центре нашей галактики Млечный путь, согласно Южно-Африканской радиоастрономической обсерватории.

PS Белый "червячок" в центре фото - аккреционный диск вокруг черной дыры в центре нашей галактики

[skroznik]

Гравитационные волны помогут определить, насколько быстро расширяется Вселенная

13 июля 2018

Наша Вселенная непрерывно расширяется, и это расширение происходит с ускорением, выяснили исследователи в 20-м веке. Звезды и галактики в ней «разбегаются», подобно тому как удаляются друг от друга изюмины в поднимающемся тесте. Количественной мерой скорости этого расширения пространства является константа, называемая постоянной Хаббла. Для оценки этой константы используется несколько независимых методов, и эти методы до сих пор давали довольно противоречивые результаты. Знание константы Хаббла поможет определить дальнейшую судьбу Вселенной – будет ли она продолжать расширяться, или же коллапсирует в конечном счете в сингулярность.

Один из методов оценки постоянной Хаббла основан на изучении гравитационных волн, излучаемых системой из двух сталкивающихся нейтронных звезд. Недостатком этого метода является то, что получаемая в результате его применения оценка сильно зависит от расстояния до пары сталкивающихся нейтронных звезд, которое не всегда может быть определено с достаточной точностью. В новом исследовании астрономы из Массачусетского технологического института и Гарвардского университета, оба научных учреждения США, во главе с профессором Массачусетского технологического института Сальваторе Витале (Salvatore Vitale) предлагают новый метод оценки постоянной Хаббла, отличающийся от описанной выше техники тем, что в качестве источника гравитационных волн используется не система из двух нейтронных звезд, а более редкая система, включающая нейтронную звезду и черную дыру. Согласно авторам, относительная редкость таких двойных систем (они могут встречаться во Вселенной в 50 раз реже, чем системы из двух нейтронных звезд) компенсируется возможностью более точного измерения расстояния до них, что, в свою очередь, позволяет провести более точную оценку константы Хаббла.

Как указывают авторы работы, опробовать этот новый метод можно будет уже в 2019 г., когда стартует новая кампания по сбору данных при помощи гравитационно-волновой обсерватории LIGO.

Работа опубликована в журнале Physical Review Letters.

[skroznik]

О взаимодействии темной материи с нормальной материей

16 июля 2018

Международная команда ученых наложила новые ограничения на взаимодействие между темной материей и нормальной материей – ограничения, которые могут помочь идентифицировать неуловимые частицы темной материи.

Темная материя – материя, не излучающая и не поглощающая света – предположительно, составляет 85 процентов (??? - skroznik) материи Вселенной. Отсутствие взаимодействия этого типа материи со светом затрудняет ее обнаружение.

Физики почти уверены, что темная материя существует, о чем свидетельствуют многочисленные научные факты, предположительно, связанные с гравитационными эффектами темной материи. Однако физикам пока неизвестны подробности того, как происходит взаимодействие между нормальной и темной материей – и происходит ли такое взаимодействие вообще.

По определению темной материи, ее частицы не взаимодействуют с нормальной материей иначе как гравитационно, но взаимодействуют ли гипотетические частицы темной материи между собой? В настоящее время одними из наиболее вероятных кандидатов на роль частиц темной материи являются так называемые слабо взаимодействующие массивные частицы (ВИМПы). В соответствующей теории частица, посредством которой осуществляется взаимодействие ВИМПов темной материи с частицами нормальной материи должна иметь массу порядка 100-1000 масс частицы темной материи, однако астрофизические наблюдения не подтверждают этого теоретического вывода, рассказал главный автор нового исследования Хай-Бо Ю (Hai-Bo Yu) из Калифорнийского университета в Риверсайд, США. Ю и его команда придерживаются альтернативной точки зрения, называемой теорией самовзаимодействующей темной материи. Согласно этой теории, частица-медиатор имеет массу всего лишь порядка 0,001 массы частицы темной материи – и эти данные подтверждаются астрофизическими наблюдениями на масштабах от карликовых галактик до скоплений галактик, рассказывает Ю.

В своей новой работе Ю и его коллеги налагают новые, строгие ограничения на силу взаимодействия между темной материей и видимой материей, осуществляемого при помощи легкой частицы-медиатора. Эти результаты помогут подтвердить справедливость положений теории самовзаимодействующей темной материи, когда будет обнаружена частица темной материи в ходе экспериментов с жидким ксеноном под названием PandaX-II, анализом данных которых в настоящее время занимается команда Ю.

Эти результаты опубликованы в журнале Physical Review Letters.

[skroznik]

Детектор PandaX-II наложил самые строгие ограничения на самодействующую темную материю

июль 2018

Группа PandaX-II рассмотрела модель самодействующей темной материи (SIDM) и установила ограничения на массу переносчика взаимодействия и массу вимпов, используя данные детектора PandaX-II, который не зарегистрировал ни одного кандидата на частицу темной материи за 155 дней наблюдений. Это первая экспериментальная проверка модели SIDM с помощью непосредственного эксперимента. Статья опубликована в Physical Review Letters и находится в свободном доступе.

Большинство современных физиков не сомневаются в существовании темной материи — с ее помощью сравнительно просто увязать данные телескопов и гравитационного линзирования, а также объяснить кривые вращения галактик и флуктуации реликтового излучения, измеренные спутником «Планк». Конечно, все эти явления можно объяснить и с помощью более сложных теорий (например, MOND), однако в модели темной материи они возникают наиболее естественным образом. К сожалению, напрямую частицы темной материи никто не видел — они так слабо взаимодействуют с частицами Стандартной модели, что практически беспрепятственно проходят сквозь Землю. Кроме того, считается, что частицы темной не могут излучать фотоны — собственно, именно поэтому ее и называют «темной». Основным кандидатом на роль темной материи считаются вимпы (WIMP) — частицы с массой более десяти масс протона, которые участвуют только в слабых взаимодействиях.

Чтобы поймать частицы темной материи, физики строят огромные детекторы, масса которых доходит до нескольких тонн. Когда влетающий в детектор вимп наталкивается на частицу рабочего вещества, она ускоряется и излучает фотоны; в свою очередь, чувствительные датчики отслеживают выделение тепла или вспышки света и сообщают о кандидатах на процессы с участием частицы темной материи. Пока еще такие процессы достоверно не наблюдались. Как правило, считается, что взаимодействие происходит точечно, поскольку переданный частице импульс много меньше характерных масштабов слабых взаимодействий (масса W- и Z-бозонов равна по порядку 100 ГэВ). Тем не менее, некоторые теории, например, модель самодействующей темной материи (self-interacting dark matter, SIDM), предполагают, что темная материя участвует в еще одном виде взаимодействия, переносчики которого имеют гораздо меньшую массу. В пользу этой теории выступают наблюдения за движением звезд в карликовых галактиках, которые нельзя объяснить в рамках модели темной материи без взаимодействия. В этом случае сечение рассеяния будет зависеть от переданного импульса, падая обратно его четвертой степени по сравнению со случаем точечного взаимодействия.

Группа PandaX-II проверила эту возможность, теоретически рассматривая теорию самодействующей темной материи и проверяя ее предсказания с помощью детектора PandaX-II. Рабочий объем детектора содержит около 570 килограмм жидкого ксенона, которые прослеживаются массивами фотолюминесцентных трубок, расположенных на дне и потолке детектора. Для снижения фона космических частиц детектор помещен в Китайскую подземную лабораторию Цзиньпин (China Jinping Underground Laboratory), которая находится на глубине около 2,4 километров. Ученые проанализировали данные, собранные детектором в течение 80 дней в 2016 году и 77 дней в 2017 году (ни одного кандидата на процесс с темной материей), и вычислили на их основании сечение рассеяния частицы на нуклонах.

Затем физики проверили, при каких массах вимпа M и переносчика гипотетического нового взаимодействия m модель SIDM воспроизводит наблюдаемые данные, то есть измеренную частоту событий, в которых рождается различное число фотоэлектронов. Из-за того, что сечение быстро падает с ростом импульса, при равной полной интенсивности сигнала (то есть одинаковом числе фотоэлектронов, зарегистрированных за весь период наблюдения) в модели SIDM чаще происходят события, в которых рождается мало фотоэлектронов. К сожалению, чувствительность детектора быстро падает с уменьшением числа фотоэлектронов — в результате накладываемые на параметры модели ограничения оказываются менее строгими, если масса m сравнима с импульсом отдачи атома ксенона.



Ожидаемый спектр событий в модели SDIM (красная линия) и модели без самодействия (синяя линия). Розовым отмечена чувствительность детектора (PandaX-II Collaboration / Phys. Rev. Lett.)

Рассматривая разные модели «темного взаимодействия» и разные значения константы связи, а затем сравнивая предсказанное сечение рассеяния с измеренным, ученые определили область допустимых значений масс m и M. Таким образом, исследователи установили ограничения снизу на массу переносчика взаимодействия в зависимости от массы вимпа. Наконец, ученые сопоставили эти результаты с предсказанными значениями параметров, рассчитанными на основании наблюдений за карликовыми галактиками. Оказалось, что новые данные практически исключают массы вимпов M > 7 ГэВ. С одной стороны, чем массивнее вимп, тем легче должен быть переносчик взаимодействия, чтобы поддерживать сечение взаимодействия частиц темной материи на уровне, предположительно наблюдаемом в карликовых галактиках. С другой стороны, данные PandaX-II показывают, что даже для вимпов с большой массой масса переносчика не может быть меньше определенного значения.



Допустимая область параметров асимметричной модели SIDM c γ смешиванием и различными значениями связи между «темным фотоном» и нейтроном — красные линии. Синими линиями отмечены аналогичные ограничения, рассчитанные на основании данных детектора LUX. Серая область отвечает области, рассчитанной на основании наблюдений карликовых галактик (PandaX-II Collaboration / Phys. Rev. Lett.)

В конце мая этого года группа XENON сообщила о результатах работы детектора XENON1T, содержащего около 3,5 тонн жидкого ксенона — несмотря на то, что детектор работал более девяти месяцев, он так и не зарегистрировал ни одного события, отвечающего рассеянию частицы темной материи. А в начале мая этого года группа CDMS начала строить новый детектор темной материи, чувствительность которого более чем в 50 раз превысит чувствительность предыдущей версии установки.

Параллельно с поисками экспериментаторов физики-теоретики пытаются объяснить неудачи при регистрации темной материи некоторыми неучтенными факторами, которые не дают детекторам работать на полную мощность. Например, в ноябре прошлого года физик из Брукхейвенской национальной лаборатории Хуман Давудиазл предположил, что частицы темной материи отталкиваются от частиц Стандартной модели под действием неизвестной силы с эффективным радиусом, сравнимым с радиусом Земли — получается, будто темная материя «обтекает» тела, но практически не чувствует новую силу на галактических масштабах. А в начале этого месяца датские ученые показали, что подземные детекторы не могут зарегистрировать частицы сильно взаимодействующей темной материи, которые имеют массу от 0,1 до 20 ГэВ и сечение взаимодействия от 10^{−25} до 10^{−47} см^2. В этом случае частицы темной материи по-прежнему очень слабо взаимодействуют с частицами Стандартной модели, однако рассеиваются в земной коре и не успевают дойти до детекторов.

[skroznik]

На МКС тестируется новый эксперимент со сверххолодными атомами

31 июля 2018

На борту Международной космической станции (МКС) официально проводится эксперимент, в котором планируется достижение самых низких температур, когда-либо регистрируемых наукой.

Эксперимент Cold Atom Laboratory (CAL) НАСА был установлен в американской лаборатории на борту космической станции в конце мая, и в настоящее время в этом эксперименте ученые получают облака сверххолодных атомов, известные как конденсат Бозе-Эйнштейна. Температура частиц этой субстанции лишь слегка выше абсолютного нуля, температуры при которой теоретически прекращается движение атомов. В этом эксперименте конденсат Бозе-Эйнштейна впервые получен на околоземной орбите.

Ученые эксперимента CAL подтвердили на прошлой неделе получение конденсата Бозе-Эйнштейна из атомов рубидия, температура которого составила 100 нанокельвинов. Эта температура ниже средней температуры космоса, которая составляет 3 Кельвина. Однако ученые эксперимента CAL намерены получить еще более низкие температуры – ниже самых низких температур, когда-либо получаемых на Земле.

В настоящее время эксперимент CAL проходит предварительные испытания, в ходе которых научная команда прибора пытается понять особенности его работы в условиях микрогравитации. Научный этап эксперимента начнется в начале сентября и будет продолжаться в течение 3 лет, сообщили представители менеджмента проекта.

Эксперимент CAL размером с небольшой холодильник был отправлен на космическую станцию 21 мая 2018 г. на борту космического аппарата Cygnus с космодрома Wallops Flight Facility НАСА.

[skroznik]

Телескоп WFIRST поможет раскрыть судьбу Вселенной и темной материи

14 сентября 2019

Ученые обнаружили, что загадочная «темная энергия» составляет около 68% от общего содержания энергии в космосе, но пока мы знаем про нее очень мало. Изучение природы темной энергии является одной из основных причин, по которой НАСА строит широкоугольный инфракрасный обзорный телескоп (WFIRST), космический телескоп, измерения которого помогут осветить загадку темной энергии. С лучшим пониманием темной энергии у нас будет лучшее понимание прошлой и будущей эволюции вселенной.

Расширяющийся Космос

До 20-го века большинство людей верило, что вселенная была статичной, оставаясь практически неизменной на протяжении вечности. Когда Эйнштейн разработал свою общую теорию относительности в 1915 году, описывающую, как гравитация действует на ткани пространства-времени, он был озадачен, обнаружив, что теория указывает, что космос должен либо расширяться, либо сжиматься. Он внес изменения, чтобы сохранить статическую вселенную, добавив что-то, что он назвал «космологической константой», хотя не было никаких доказательств того, что она действительно существовала. Эта таинственная сила должна была противодействовать гравитации, чтобы удержать все на месте.

Однако, когда 1920-е годы подходили к концу, астроном Жорж Леметр, а затем Эдвин Хаббл сделали потрясающее открытие, что за очень немногими исключениями галактики разлетаются друг от друга. Вселенная была далека от статичности - она ​​раздувалась наружу. Следовательно, если мы представим перемотку этого расширения назад, то должно было быть время, когда все во вселенной было невозможно горячим и находилось близко друг к другу.

Конец Вселенной: Огонь или Лед?

Теория Большого взрыва описывает расширение и эволюцию Вселенной из этого начального сверхгорячего, сверхплотного состояния. Ученые предположили, что гравитация в конечном итоге замедлится и, возможно, даже полностью изменит это расширение. Если бы во вселенной было достаточно материи, гравитация преодолела бы расширение, и вселенная рухнула бы в большом огненном всплеске.

Если нет, расширение никогда не закончится - галактики будут разлетаться все дальше и дальше, пока не пройдут границу наблюдаемой вселенной. Наши дальние потомки могут не знать о существовании других галактик, так как они будут слишком далеко, чтобы быть видимыми. Многое из современной астрономии может однажды превратиться в простую легенду, поскольку вселенная постепенно исчезнет в черном холоде.

Вселенная не просто расширяется - она ​​ускоряется

Астрономы измерили скорость расширения с помощью наземных телескопов для изучения относительно близких взрывов сверхновых. Проблема обострилась в 1998 году, когда наблюдения космического телескопа Хаббл более отдаленных сверхновых показали, что Вселенная в действительности расширялась медленнее в прошлом, чем сегодня. Расширение Вселенной не замедляется из-за гравитации, как все думали - процесс ускоряется.

Перенесемся в сегодня. Хотя мы до сих пор не знаем, что именно вызывает ускорение, ему было дано название - темная энергия. Это таинственное давление оставалось неоткрытым так долго, потому что оно настолько слабое, что гравитация одолевает его в масштабе людей, планет и даже галактики. Она присутствует в комнате с вами, когда вы читаете, в самом вашем теле, но гравитация противодействует этому, чтобы вы не улетели со своего места. Только в межгалактическом масштабе темная энергия становится заметной, действуя как своего рода слабая оппозиция гравитации.

Что такое темная энергия?

Что именно является темной энергией? Больше неизвестно, чем известно, но теоретики ищут пару возможных объяснений. Космическое ускорение могло быть вызвано новым энергетическим компонентом, который потребовал бы некоторой корректировки теории гравитации Эйнштейна - возможно, космологическая постоянная, которую Эйнштейн назвал своей самой большой ошибкой, в конце концов, реальна.

Альтернативно, теория гравитации Эйнштейна может разрушиться в космологических масштабах. Если это так, то теория должна быть заменена новой, которая включает космическое ускорение, которое мы наблюдали. Теоретики до сих пор не знают, каково правильное объяснение, но WFIRST поможет нам это узнать.

WFIRST осветит темную энергию

Предыдущие миссии собрали некоторые подсказки, но до сих пор они не дали результатов, которые бы объяснили одни результаты и отвергли другие. С тем же разрешением, что и у камер Хаббла, но с полем зрения, которое в 100 раз больше, WFIRST будет получать никогда ранее не виданные большие изображения вселенной. Новая миссия продвинет исследование тайны темной энергии способами, недоступными для других телескопов, путем картирования структуры материи и ее распределения по всему космосу, а также путем измерения большого количества отдаленных сверхновых. Результаты покажут, как темная энергия действует во вселенной, и изменилась ли она и как она изменилась за всю космическую историю.

Миссия будет использовать три метода исследования, чтобы найти объяснение темной энергии. Высокоширокая спектроскопическая съемка позволит измерить точные расстояния и положения миллионов галактик, используя метод «стандартной линейки». Измерение того, как распределение галактик меняется с расстоянием, даст нам окно в эволюцию темной энергии во времени. Это исследование свяжет расстояния галактик с эхом звуковых волн сразу после Большого взрыва и проверит теорию гравитации Эйнштейна на протяжении возраста Вселенной.

Изучение снимков в высоком разрешении позволит измерить формы и расстояния множества галактик и скоплений галактик. Огромная гравитация массивных объектов деформирует пространство-время и вызывает искажение более отдаленных галактик. Наблюдение за степенью искажения позволяет ученым сделать вывод о распределении массы по всему космосу. Это включает в себя всю материю, которую мы можем видеть непосредственно, например, планеты и звезды, а также темную материю - еще одну темную космическую тайну, которая видна только благодаря гравитационному воздействию на нормальную материю. Этот обзор обеспечит независимое измерение роста крупномасштабной структуры во вселенной и того, как темная энергия повлияла на космос.

WFIRST также проведет исследование одного типа взрывающейся звезды, основываясь на наблюдениях, которые привели к открытию ускоренного расширения. Сверхновые типа Ia рождаются, когда взрывается белая карликовая звезда. Сверхновые типа Ia обычно имеют одинаковую абсолютную яркость на своем пике, что делает их так называемыми «стандартными свечами». Это означает, что астрономы могут определить, как далеко они находятся, увидев, насколько они ярки от Земли. Астрономы также будут смотреть на конкретные длины волн света, приходящего от сверхновых, чтобы выяснить, как быстро умирающие звезды удаляются от нас. Комбинируя расстояния с измерениями яркости, ученые увидят, как темная энергия развивалась с течением времени, обеспечивая перекрестную проверку с помощью двух высокоширотных съемок.

«Миссия WFIRST уникальна в сочетании этих трех методов. Она приведет к очень надежной и богатой интерпретации эффектов темной энергии и позволит нам сделать определенные утверждения о природе темной энергии», - сказал Оливье Доре, научный сотрудник Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, штат Калифорния, и руководитель группы, планирующей первые два метода исследования с WFIRST.

Обнаружение того, как темная энергия повлияла на расширение вселенной в прошлом, прольет свет на то, как это повлияет на расширение в будущем. Если это продолжит ускорять расширение вселенной, нам может быть суждено испытать «Большой Разрыв». В этом сценарии темная энергия в конечном итоге станет доминирующей над фундаментальными силами, в результате чего все, что в настоящее время связано друг с другом - галактики, планеты, люди - распадется. Изучение темной энергии позволит нам исследовать и, возможно, даже предвидеть судьбу Вселенной.

[skroznik]

Сбор подписей против ликвидации РФФИ
16.09.2019 / Общество научных работников / 1177 просм., 275 — сегодня / 3 комментария

Председателю Правительства Российской Федерации
Д. А. Медведеву
Помощнику Президента Российской Федерации
А. А. Фурсенко
Министру науки и высшего образования
М. М. Котюкову

Мы, нижеподписавшиеся, в том числе руководители и исполнители проектов, поддержанных грантами Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ), крайне обеспокоены планами реорганизации научных фондов РНФ и РФФИ, о которых сообщил помощник Президента РФ А.А. Фурсенко.

Особую тревогу вызывает информация о намерениях руководства страны свернуть программу грантовой поддержки инициативных научных проектов по областям знания в рамках конкурса «а» РФФИ. Эта программа жизненно важна для отечественной науки, и её ликвидация станет катастрофой. В настоящее время инициативными грантами РФФИ поддержана работа более восьми тысяч активных научных групп, проводящих исследования на уровне лучших мировых достижений в своих областях. Их участниками получено немало значимых научных результатов, обеспечен значительный рост числа публикаций в ведущих международных журналах. Несомненно, что гранты «а» являются одним из самых массовых, эффективных и успешных механизмов поддержки фундаментальной науки в нашей стране.

Для нас и наших коллег конкурс РФФИ «а» — это практически единственная возможность получить поддержку для небольшого научного проекта, не требующего больших затрат и многочисленного коллектива. Исследования в таком формате преобладают во многих областях науки; они не менее значимы для её развития, чем масштабные и дорогостоящие проекты, финансируемые в рамках других программ и фондов. Ликвидация конкурса «а» приведет к тому, что многие научные направления полностью лишатся грантовой поддержки.

Важно отметить, что при нынешней системе финансирования бюджетные средства академических институтов и вузов практически не расходуются на исследования. Без грантовой поддержки, обеспечивающей приобретение расходных материалов, недорогих приборов, компьютерной и офисной техники, поездок на конференции и в экспедиции, научный проект не может быть реализован. Возможность получения гранта — пусть даже сравнительного небольшого, как инициативный грант РФФИ — это необходимое условие выживания научной группы. Если конкурс «а» будет ликвидирован, то тысячи наших коллег фактически останутся не у дел, а отечественная наука потеряет многие важные направления.

Аргумент о «дублировании функций» РФФИ и РНФ совершенно несостоятелен: программы двух фондов сейчас вполне органично дополняют друг друга. Более того, опыт передовых стран показывает, что поддержка науки не должна быть монополией одной организации. Количество фондов, реализующих различные подходы к поддержке науки, должно расти, а не сокращаться. В случае же с грантовой поддержкой инициативных научных проектов РФФИ, ни о каком «дублировании» не может быть и речи: эта программа — единственная в своей нише, и в настоящее время равноценной замены ей нет.

Мы считаем, что планы ликвидации такой успешной, эффективной и массовой программы РФФИ, как поддержка инициативных научных проектов, не просто вредны, а лежат за рамками здравого смысла.

Мы требуем сохранения и развития программы поддержки инициативных научных проектов РФФИ при любых реорганизациях: эта программа в высшей степени значима и жизненно необходима для отечественной науки.

Мы выступаем против неоправданной реорганизации РФФИ и монополизма в поддержке науки: научных фондов в России должно быть много.

[skroznik]

Представлен детальный проект будущего коллайдера FCC

Рабочая группа по изучению перспектив будущего коллайдера FCC выпустила на днях долгожданный технический проект установки. Ключевым стало решение сфокусироваться вначале на электрон-позитронном варианте, FCC-ee, и переходить к адронной разновидности коллайдера, FCC-hh, только в 2050-х годах. Если проект FCC будет реализован в полном объеме, он продлится примерно до 2090 года.

Хотя Большому адронному коллайдеру предстоят еще почти два десятилетия исследований, физики уже давно приступили к работе над проектом коллайдера нового поколения. Вариантов рассматривается несколько. Это циклические или линейные электрон-позитронные коллайдеры, которые будут работать как фабрика хиггсовских бозонов и позволят намного аккуратнее измерить все то, что сейчас только нащупывает LHC, и грандиозные проекты 100-километровых адронных коллайдеров с рекордными энергиями столкновений. Все эти проекты — дорогие, реализовать их все одновременно не получится, поэтому научное сообщество взвешивает все за и против перед принятием решения. Вопрос, какому проекту отдать предпочтение, особенно обострился в 2018 году. Нынешнюю ситуацию в коллайдерной физике частиц многие воспринимают как кризисную, и далеко не всем кажется обоснованным тратить еще десяток-другой миллиардов долларов на новый научный проект без гарантированных громких открытий.

В этой атмосфере сомнений ЦЕРН запустил максимально открытую кампанию по совместному вырабатыванию приоритетов на ближайшие годы (см. подробности в новости Куда двигаться коллайдерной физике в следующем десятилетии?). До середины декабря Группа по обновлению европейской стратегии в физике частиц принимала предложения от научного сообщества. Их поступило 157, и многие из них касались будущих коллайдерных проектов.

С одним из них — FCC (Future Circular Collider) — физики связывают в последние годы особенно большие надежды. Это проект гигантского коллайдера в новом, 98-километровом туннеле, который должен пройти под ЦЕРНом, под Женевским озером и даже опоясать ближайшую гору (рис. 1). Он может быть реализован в двух основных разновидностях: FCC-hh (адронный коллайдер на 100 ТэВ) и FCC-ee (электрон-позитронный коллайдер как хиггсовская фабрика). Возможен также вариант FCC-eh, электрон-протонный коллайдер для изучения структуры адронов, но он воспринимается как вспомогательная опция. Каждый вариант сулит много нового физике элементарных частиц, но реализовать их одновременно не получится. Поэтому и тут возникает вопрос приоритетов: что строить в первую очередь. Научное сообщество ожидало рекомендаций от группы по изучению FCC к середине декабря, но процесс несколько затянулся, и новости появились только на днях.

15 января 2019 года рабочая группа по FCC опубликовала четырехтомный проект FCC CDR. Акроним CDR расшифровывается как Conceptual Design Report. Его публикация символизирует для любого крупного эксперимента в современной физике частиц тот момент, когда проект обретает плоть.

Первый том содержит сжатое, всего на 150 страниц, описание того, на какие физические результаты будут нацелены все три разновидности проекта FCC.

Том 2 — это собственно CDR коллайдера FCC-ee. На трехстах страницах подробно описано, что из себя будет представлять ускоритель электронов и позитронов и его многочисленные подсистемы, как будет выглядеть туннель, какие установки будут работать в качестве предварительных ускорителей, какие предлагаются концепции детекторов, и прочие вопросы.

Третий том — это аналогичный проект, но уже для адронной версии коллайдера на 100 ТэВ, FCC-hh.

Наконец, последний том — это описание возможной реинкарнации нынешнего коллайдера LHC с двукратным повышением энергии столкновений, HE-LHC. Этот проект адронного коллайдера не столь амбициозен, как FCC-hh, но зато, размещаясь в нынешнем туннеле, он обойдется в гораздо меньшую сумму.

В начале каждого тома приведена краткая выжимка основных утверждений; ее можно порекомендовать для первого знакомства с проектами. Информация для широкой публики собрана в специальном разделе на сайте проекта FCC. За новостями FCC можно также следить и в социальных сетях. А для самих ученых с 4 по 5 марта ЦЕРН организует специальную конференцию, на которой будет подробно рассказано об этом проекте.

Главной новостью стало решение начать работу с электрон-позитронного варианта FCC-ee, а адронный отложить на потом. Глобальное расписание проекта FCC выглядит сейчас так:

• первые 18 лет — создание коллабораций, прокладка туннеля, разработка и строительство FCC-ee;
• затем 15 лет научной работы FCC-ee и параллельно с ней — работа по разработке новых магнитов для будущего адронного коллайдера;
• демонтаж FCC-ee, строительство и установка FCC-hh;
• 25-летняя программа работы FCC-hh.

Это поистине грандиозный, беспрецедентный для науки масштаб планирования. Если FCC будет реализован в полном объеме, его работа продлится до 2090 года. Разработка и создание FCC, а затем исследование с его помощью микромира займут практически весь XXI век!

Что касается технической стороны вопроса, FCC-ee будет работать в четырех энергетических режимах: на энергии столкновений 91 ГэВ (резонансное производство Z-бозонов), 160 ГэВ (рождение W+W−-пар), 240 ГэВ (режим хиггсовской фабрики: массовое рождение бозонов Хиггса), и около 360 ГэВ (производство топ-антитоп-пар). Каждый режим займет несколько лет и позволит кардинально, иногда на порядки, улучшить точность измерения многих характеристик этих частиц. Если они отличаются от предсказаний Стандартной модели даже на мизерную величину, отклонения могут быть надежно зарегистрированы, открыв тем самым дорогу к Новой физике.

В адронном режиме работы коллайдер станет исключительно производительной машиной. Энергия столкновений составит 100 ТэВ, что в 7 раз больше энергии LHC. Светимость, которую накопит FCC-hh за 25 лет работы, оценивается в 20 ab−1 = 20 000 fb−1, что тоже почти на порядок превзойдет значение, к которому стремится LHC к концу 2030-х годов. К слову, те научные результаты, которые сейчас выдают ATLAS и CMS, базируются на в 500 раз меньшей статистике.

Стоимость ускорительной части проекта FCC-ee составит примерно 10 млрд швейцарских франков. Половина этой стоимости — это работы по прохождению туннеля, треть — изготовление непосредственно ускорителя, остальное — обслуживающая инфраструктура. Поверх этого будут, разумеется, траты на разработку и создание детекторов, а также расходы на электричество, которые оцениваются примерно в 85 млн евро в год. Если затраты на электроэнергию пересчитать на количество произведенных бозонов Хиггса, получится 260 евро на один бозон.

Стоимость создания и последующей установки адронного коллайдера FCC-hh в уже имеющийся туннель составит 17 млрд франков. Львиную долю этой суммы составят расходы на изготовление самого ускорителя, в особенности, новых дипольных магнитов. Стоимость электричества для работы FCC-hh оценивается в 180 млн евро в год, или 45 центов на один бозон Хиггса.

Многомиллиардные затраты на (пока что) самый грандиозный научный проект века, конечно, впечатляют. Расходы действительно немалые; именно из-за этого адронную версию отложили на потом. Но если оставить в стороне эмоции и взглянуть на финансовый расклад трезво, то нельзя не заметить три вещи.

Во-первых, миллиарды — это типичный масштаб глобальных амбициозных научных проектов. Он создает значительную, но вовсе не запредельную долю расходов на науку в развитых странах. Во-вторых, эти миллиарды распределены на несколько десятилетий. Если пересчитать их на каждого жителя стран-членов ЦЕРНа, траты составят 2,5 евро на человека в год. В-третьих, надо понимать, что деньги, потраченные на грандиозные научные проекты, вовсе не исчезают и не проедаются. Они идут на возникновение и развитие новых технологий, на поддержку высокотехнологичных компаний, на создание многих тысяч рабочих мест, а в конечном итоге — на улучшение тех технологий, которыми мы пользуемся или будем пользоваться в повседневной жизни. Такие проекты становятся центрами интеллектуального притяжения, они зажигают молодежь, через них, путем стажировок или образовательных визитов, проходят десятки тысяч человек в год. Делаются попытки оценить социоэкономический эффект от таких проектов, и он оказывается положительным.

[skroznik]

Кто-то должен говорить правду

16 августа 2019 прославленному космонавту и конструктору Валерию Рюмину исполняется 80 лет

Прославленному космонавту и конструктору Валерию Рюмину исполнилось 80 лет. Хороший повод не только для того, чтобы поздравить с юбилеем замечательного человека, но и чтобы задаться вопросом: почему такие уникальные, штучные специалисты не востребованы в современной России?

Человек железной воли, твердых принципов, знаковая фигура в отечественной космонавтике — это все Валерий Викторович Рюмин. Он работал заместителем генерального конструктора РКК «Энергия», руководил полетами в подмосковном ЦУПе и российско-американскими программами «Мир — NASA» и «Мир — Шаттл», был директором программы работ по МКС от нашей страны. У него за спиной четыре полета на орбиту общей продолжительностью более года. Дважды Герой, лауреат Государственной премии...

Жизнь Валерия Викторовича насыщена крутыми поворотами. Один из интригующих сюжетов — драматическая коллизия с участием NASA во время подготовки Рюмина к четвертой космической командировке.

Шел 1997-й. Станция «Мир» работала на орбите уже 12-й год. Поистине замечательное творение наших конструкторов, ученых, инженеров. Масса — 130 тонн. Среди научного оборудования — крупный комплекс для наблюдения Земли, астрофизическая обсерватория (шесть телескопов и спектрометров), четыре технологические печи. А всего — 240 наименований научной аппаратуры из 27 стран.

Но не обошлось без ЧП. Модуль «Спектр» получил пробоину при неудачной стыковке, его пришлось изолировать от станции. Однако остальные шесть модулей находились в хорошем состоянии. На «Мире» работали космонавты из 12 стран, в том числе 53 астронавта из США. Станция, как полагали авторитетные специалисты, могла находиться в эксплуатации еще долго. Но этого не хотели руководители американского космического агентства. «NASA было заинтересовано в скорейшем завершении работ на «Мире», — вспоминает Валерий Рюмин в своей книге «Год вне Земли». — И это было понятно. Станция не была американским детищем и, по мнению NASA, мешала России в полную силу работать над созданием МКС, где головными были американцы».

Российский орбитальный комплекс наглядно свидетельствовал о лидирующих позициях нашей страны в пилотируемой космонавтике в околоземном пространстве, что было обидно для американцев. Увы, и в России нашлись влиятельные сторонники затопления «Мира». «Затопленники» в ельцинском правительстве повторяли как мантру: «Мир» израсходовал свой ресурс, пора сводить станцию с орбиты. А что же на самом деле, есть ли опасность в дальнейшей эксплуатации «Мира»? Рюмин, в ту пору заместитель генерального конструктора, руководитель программы «Мир — NASA», решил лично отправиться на станцию, чтобы проверить ее работоспособность.

Ему было уже 58, за плечами — три космических полета. Как аукнется ему четвертая командировка на орбиту? Но Рюмина прежде всего волновала судьба 130-тонной космической станции. Его предложение о проведении инспекции поддержали и генеральный конструктор «Энергии» Юрий Семенов, и руководитель Росавиакосмоса Юрий Коптев. Придирчивая медкомиссия после обследования дала Рюмину добро.

И тут против кандидатуры Рюмина решительно выступили американцы. Дело в том, что Валерию надо было добираться до «Мира» на американском семиместном шаттле Discovery (российские «Союзы» доставляли тогда на станцию долговременные экспедиции). На шаттле было зарезервировано кресло для российского космонавта, его и должен был занять Рюмин. Но...

Ларчик открывался просто. Администратор NASA Дэниэл Голдин не питал теплых чувств к Рюмину. Может, потому что при обсуждении спорных моментов, касающихся МКС, Рюмин не брал послушно под козырек, что было характерно в 1990-х для наших чиновников, а отстаивал интересы отечественной космонавтики. Да и не хотели американцы посылать на «Мир» специалиста, который может поставить под сомнение затопление станции.

Для начала они забраковали Рюмина из-за несоответствия стандартам NASA, потребовав от него сбросить 25 кг веса. «О’кей», — спокойно ответил Рюмин. И сбросил... четверть центнера! Еще требование: бросить курить. «О’кей», — опять ответил Рюмин и выкинул пачку сигарет. Но впереди было еще одно труднейшее испытание. В рамках специального теста Рюмин, обладавший внушительной фигурой, должен был в полном летном облачении покинуть шаттл через небольшое боковое окно. Какие-то люди с видеокамерами ждали позорного провала российского космонавта. И не дождались — Рюмин пролез-таки в окошко. И отправился на «Мир».

Он тщательнейшим образом, по сотне параметров, изучил состояние станции. И вернулся на Землю с твердым выводом: станция пригодна для дальнейшей эксплуатации. РКК «Энергия» продолжила борьбу. Депутаты Госдумы приняли поправку в бюджет на 2000 год о выделении 1,5 млрд рублей для сохранения «Мира». Однако могильщики станции оказались сильнее, и 23 марта 2001 года станция была затоплена в Тихом океане...

Спустя 10 лет Валерий Рюмин в чрезвычайно остром интервью «Труду», вызвавшем широкий общественный резонанс, сказал так: «Станция могла проработать еще пять, а то и 10 лет. Однако американцы продолжали давить по всем каналам — на Ельцина, на Черномырдина, на Коптева. И Россия сдалась... Из таких ошибок нужно извлекать уроки».

Рюмин всегда говорит правду, даже если это грозит обернуться для него личными неприятностями. Как-то его пригласили в Кремль на встречу президента Ельцина с видными представителями общественности. Беседа шла чинно-благородно, пока не попросил слова Валерий Викторович. В наступившей гробовой тишине Рюмин заговорил о вещах, о которых в этих стенах поминать не принято: о том, что нынешние чиновники имеют привилегии, которые не снились прежним партийным боссам, о настроениях простых людей...

На страницах нашей газеты Рюмин, хорошо знающий ситуацию в отрасли, открыто критиковал ущербную кадровую политику, когда компетентных специалистов меняют на «эффективных менеджеров», демонстрирующих потом потрясающие непрофессионализм и неэффективность. А когда в 2014-м Объединенную ракетно-космическую корпорацию возглавил Игорь Комаров из «АвтоВАЗа», Валерий Викторович на страницах «Труда» громко задал вопрос, который по-тихому обсуждали работники на предприятиях отрасли: «Какое Комаров имеет отношение к космонавтике?»

Как-то я спросил собеседника, не боится ли он вот так, впрямую, выступать против начальства. Рюмин только пожал плечами: он говорил правду, был уверен в своей правоте. Почему должен трусливо молчать о таких важных вещах?

Еще семь лет назад в одном из интервью он предупреждал о проблемах, связанных с космодромом Восточный: «Из этой гавани опасно будет отправлять в полет экипажи. При аварии на участке выведения корабля экипаж либо приземлится в тайге, либо окажется в Тихом океане. И как потом спасателям пробиваться через буреломы? Не лучше ситуация и с приводнением в океане: у нас не будет столько кораблей, чтобы их расположить в соответствии с трассой полета». Тогда его не услышали, а ведь мой собеседник оказался прав!

Да, это и есть примета нашего времени: огромный опыт, профессионализм, аналитические способности не очень-то востребованы на верхних этажах управления...

Валерий Викторович и сегодня продолжает работать в РКК «Энергия», где в ОКБ-1 начинал свой трудовой путь более полувека назад. Ежедневно в 08.45 или даже пораньше он на работе. Высокое служение!

P.S. Редакция в этот день присоединяется к поздравлениям Валерию Викторовичу Рюмину, замечательному, мужественному человеку, верному другу нашей газеты. Между прочим, среди его многочисленных наград и регалий есть и бронзовый знак «Герой «Труда». Чем мы гордимся!

Борис Бальмонт, один из организаторов ракетно-космической промышленности, экс-министр, Герой Социалистического Труда: — Такие люди, как Рюмин, нужны отрасли как воздух. Ведь нынче самые острые проблемы Роскосмоса — это дефицит правды и дефицит профессионализма. Объективный анализ проблем все чаще подменяется радужными, уходящими на десятилетия вперед планами — взглядом через розовые очки. Россия на многие годы, а скорее на десятилетие позади США на самом актуальном сегодня лунном направлении. Мы сильно отстаем с развитием новых технологий. Немало вопросов по надежности космической техники, качеству космических услуг. Бюрократизм стал сильнейшим тормозом. Снизилась культура производства, квалификация кадров, бесконечно переносятся сроки в производственных графиках. Но на любые критические вопросы у руководства готов ответ: «Спланированная информационная атака на Роскосмос». А по поводу некомпетентности... В недавнем докладе президенту Путину глава Роскосмоса Дмитрий Рогозин рассказал о подготовке пуска на МКС нового модуля «Наука», подчеркнув, что, в отличие от американцев и европейцев, мы планируем в 2020-2022 годах запустить аж три модуля и расширить российский сегмент. Может быть, Дмитрий Олегович не в курсе, что американцы давно достроили свой сегмент и его не надо расширять, а у нас запуск все того же модуля «Наука» постоянно переносится с 2007 года, то есть уже более 12 лет. Здесь не гордиться надо, а стыдиться...

Уверен, многих проблем можно избежать, если бы на командных должностях отрасли находились профессионалы такого класса, как Валерий Рюмин.

[skroznik]

Нобелевская премия-химера по физике

22.10.2019

Нобелевская премия по физике 2019 года оказалась своего рода химерой (в смысле — голова одного зверя, туловище — другого). Она поделена на две части, совершенно не связанные друг с другом — вообще относящиеся к разным областям: космология и экзопланеты. Формально такое не запрещено, но как-то не очень элегантно — по крайней мере, до сих пор подобного старались избегать. Половина премии присуждена известному космологу Джеймсу Пиблсу. Вторая — первооткрывателям экзопланет Мишелю Майору и Дидье Кело. Половины не только относятся к совершенно разным областям, но и противоположны по духу: Пиблсу премия присуждена по совокупности работ, объединяемой аморфной формулировкой «За выдающийся вклад в космологию». Майору и Кело — за одно яркое открытие, для изложения которого хватило бы короткого сообщения с одним рисунком и которое перевернуло целую область науки и повлияло на общее мировоззрение. Конечно, если бы не Майор с Кело, открытие было бы совершено кем-то другим в течение того же года, но именно этим двоим выпал счастливый билет.

Премия по совокупности

Коснемся кратко части премии Пиблса и потом подробнее расскажем об открытии экзопланет, поскольку это более яркая и драматичная история.

Вот наиболее важные работы.

• Реликтовое излучение (1965). Много позже Гамова, но про­анализирована реальная возможность его регистрации. Один из соавторов, Дикке, объяснил Пензасу и Вильсону, какое великое открытие они совершили.
• Первичный нуклеосинтез в горячей Вселенной (1966). Это уже делал Георгий Гамов, здесь — более точный анализ.
• Акустические осцилляции (1970). Предсказание очень важного эффекта: контраст неоднородностей на карте реликтового излучения должен зависеть от размеров этих неоднородностей. Первоначально идея восходит к А. Д. Сахарову, который применил ее для неправильной модели Вселенной (холодной)1. Позже для реалистичной модели горячей Вселенной эффект был проанализирован заново, независимо Пиблсом с Юй Цзе-Таем и Сюняевым с Зельдовичем (чуть раньше в том же 1970 году).
• Крупномасштабная структура Вселенной (как результат первичных возмущений плотности), образование галактик, их скоплений из первичных неоднородностей.
• Космология с темной энергией (ускоренное расширение Вселенной, наблюдение которого было отмечено Нобелевской премией ранее).

Все работы важные, но тянут на Нобелевскую премию только по совокупности. Пиблс — один из плеяды выдающихся космологов изучающих Вселенную после Большого взрыва, которых достаточно трудно ранжировать по вкладу в науку. Из наших ученых к этой плеяде относится Рашид Сюняев. И еще отдельно существует плеяда космологов «до Большого взрыва» (теория космологической инфляции), в которую из наших соотечественников входят Андрей Линде, Вячеслав Муханов и Алексей Старобинский. Когда-нибудь у Нобелевского комитета дойдут руки и до теории инфляции.

Гром с ясного ночного неба



Рис. 1. Исторический рисунок из работы Mayor & Queloz (1995). Изменение лучевой скорости звезды 51 Пегаса в зависимости от фазы периода (4,2 дня)

Перейдем ко второй половине премии. Открытие Мишеля Майора и Дидье́ Кело́ в октябре 1995 года прозвучало как гром с ясного неба. Найдено периодическое смещение спектральных линий солнцеподобной звезды 51 Пегаса (рис. 1). Смещение линий вызвано эффектом Доплера — поверхность звезды то приближается к нам, то удаляется от нас. Естественная интерпретация — звезда вращается вокруг общего центра тяжести с некой планетой.

Но что это была за планета? Из величины доплеровского смещения и периода следовало, что это планета, которой не может быть! Планета с массой порядка массы Юпитера, обращающаяся вокруг звезды за 4 дня, в 20 раз ближе, чем Земля к Солнцу. Там вообще не может быть планет, тем более гигантов — им там не из чего образоваться! В такой близости к звезде нет вещества, там действуют огромные приливные силы, препятствующие росту планет.

Научная общественность поверила в открытие не сразу. Первая типичная реакция: это не планета, это периодическое дыхание звезды. Дыхание звезды действительно может дать синусоидальное изменение лучевой скорости. Но при этом будет меняться и яркость, но не так, как в случае планеты, — с другой амплитудой и фазой. У 51 Пегаса яркость менялась именно так и в той фазе, как это было бы в случае планеты. В течение одного-двух месяцев научная общественность признала открытие экзопланеты.

Строго говоря, Майор и Кело открыли не первую экзопланету2. Во-первых, раньше были найдены планеты, обращающиеся вокруг пульсаров. 1991 году Александр Вольщан нашел периодический сдвиг фазы им же обнаруженного пульсара. Вскоре в сигнале от этого пульсара прорисовались еще два периода — всего три планеты, одна из которых по массе сравнима с Луной. Но это были неправильные планеты! Дело в том, что пульсар образуется при взрыве сверхновой, который разрушает планетную систему — планеты либо испаряются, либо выбрасываются. Пульсарные планеты, скорее всего, образовались после взрыва сверхновой из остатков взорвавшейся звезды — та часть материала (небольшая), что была выброшена при взрыве с минимальной скоростью, образовала новый протопланетный диск, а затем и новые планеты. Конечно, условия на этих планетах чудовищные…

Методика обнаружения пульсарных планет несравненно проще, чем для нормальных звезд: пульсар — точнейший таймер, и нужно просто поймать периодический сдвиг его фазы. Явление это не столь частое — известно всего три пульсара с планетами. Тем не менее Вольщан совершил интереснейшее открытие, и можно предположить, что если бы вся премия этого года пошла на экзопланеты, то он бы стал третьим лауреатом.

Кроме открытия пульсарных планет, до 1995 года произошло еще одно «недооткрытие» и одно упущенное открытие экзопланет. В 1988 году канадские астрономы Брюс Кэмпбелл, Гордон Уолкер и Стефенсон Янг опубликовали статью с указаниями на планету у звезды Гамма Цефея. Период обращения — 2,5 года, минимальная масса планеты — 1,6 массы Юпитера. Авторы не слишком настаивали на открытии: точность данных и статистическая значимость эффекта оставляли желать лучшего, да и планета казалась странной. В качестве альтернативного объяснения приводилась активность звезды. Впоследствии эта экзопланета была надежно подтверждена в 2003 году.



Рис. 2. Кривая лучевой скорости звезды 16 Лебедя из работы Hauser & Marcy (1999). Экспериментальные точки — полный набор наблюдений звезды, сделанных в Ликской обсерватории

Упущенное открытие содержалось в данных, полученных Джефом Марси и Полом Батлером. Надо сказать, что это были очень сильные конкуренты нынешних нобелевских лауреатов — точность их измерений лучевой скорости была выше, а опыт — больше. Марси с Батлером давно вели измерения лучевой скорости звезды 16 Лебедя. В статье 1999 года приведены данные по лучевой скорости этой звезды, полученные с 1988 года. На рис. 2 прекрасно видно, что лучевая скорость 16 Лебедя сильно скакала до 1995 года, но закон, по которому она менялась, был совершенно неочевиден. И он был действительно нетривиальным — у этой планеты сильно вытянутая орбита, поэтому пилообразная кривая ее лучевой скорости не имеет ничего общего с синусоидой. Догадаться об этом, глядя на редкие прыгающие точки было непросто. Сейчас мы можем сказать, что надо было при первом же подозрении измерять лучевую скорость гораздо чаще, как после 1995 года. Тогда планета была бы открыта гораздо раньше. Все мы крепки задним умом…

Что же до 51 Пегаса, то, по словам Марси, они упустили ее по глупой случайности: в каталоге, которым они пользовались, звезда была помечена как «переменная», поэтому ее исключили из первоочередных целей.

Как это делается

Наконец, пару слов о методе лучевой скорости, с помощью которого нашли первые планеты, а также нашли и еще найдут ближайшие «земли».

Выражение «планета вращается вокруг звезды» не совсем точно. И та, и другая вращаются вокруг общего центра тяжести. Как правило, этот центр тяжести находится внутри звезды, но так или иначе звезда под воздействием планеты движется, так что внешний наблюдатель с помощью эффекта Доплера может обнаружить это периодическое движение к себе / от себя.

У любой звезды есть масса спектральных линий, в основном это линии поглощения разных веществ в ее атмосфере. Когда звезда приближается к нам, ее спектральные линии смещаются в синюю сторону, когда удаляется — в красную. Надо уточнить, что таким образом измеряется проекция вектора скорости звезды на луч зрения. Эта величина называется лучевой скоростью, или радиальной скоростью. Поэтому амплитуда колебаний скорости зависит от ориентации плоскости орбиты планеты: если эта плоскость перпендикулярна лучу зрения, то наблюдатель ничего не обнаружит.

Скорость движения Солнца в паре с Юпитером — 12 м/с. В паре с Землей — 10 см/с (эти движения складываются). Для случая Юпитера смещение составит 3 × 10^{–7}, для Земли 3 × 10^{–10} длины волны (относительное смещение линий при скоростях, много меньших скорости света, равно V/c). Но это не самое сложное. Основная проблема в том, что линии широкие. У звезды нет ничего твердого, за что можно зацепиться при измерении скорости. Звезда вращается, бурлит и — главное — сильно нагрета. Тепловые скорости атомов — несколько километров в секунду. Нам надо измерять метры в секунду, если мы ищем юпитер у другой звезды, и сантиметры в секунду, если ищем землю. То есть надо измерять смещения спектра на одну тысячную ширины линий в случае обобщенного юпитера и на одну стотысячную в случае земли.

Измерять лучевую скорость звезды с точностью около 20 м/c научились в 1980-х. Как этого добились? Первая проблема заключается в твердой шкале, относительно которой измеряется смещение спектра. Для относительного смещения порядка 10^{–7} это не столь простая задача — всё равно, что измерить десятиметровой рулеткой микронные смещения.



Рис. 3. Иллюстрация метода измерения лучевой скорости. На рисунке показан очень маленький участок спектра — 1,5 ангстрема. Сверху — спектр поглощения паров иода в ячейке. Ниже — шаблонный спектр звезды. Третий сверху — наблюдаемый спектр. Нижний — остаточный спектр при вычитании расчетного спектра из наблюдаемого, умноженный на 10. Задача — минимизировать остаточный спектр, двигая шаблонный спектр звезды. На рисунке — лишь доли процента всего спектрального интервала, по которому идет минимизация. Рисунок из статьи Buttler et al. (1996)

Еще в 1970-х была выдвинута идея использовать в качестве подобной твердой шкалы пары вещества со многими линиями поглощения. В 1984 году А. Кох и Х. Вёль предложили использовать в качестве поглощающего вещества прозрачную ячейку с парами иода. Иод выбран потому, что у него очень изрезанный и широкий спектр поглощения: большой атом дает много уровней и переходов между ними. Ячейка помещается в телескоп так, что свет звезды проходит сквозь нее и на выходе получают наложение двух спектров.

Хитрость метода иодной ячейки заключается в том, что измеряется не положение спектра звезды, а форма суммарного спектра звезды и иода, зависящая от смещения. Оказывается, это гораздо легче. Форма сильней всего меняется там, где крутой склон одного спектра накладывается на крутой склон другого, причем изрезанность спектров гарантирует, что таких совпадений будет много и даже ничтожные смещения дадут измеримый эффект. Получается нечто вроде большого штангенциркуля с огромным количеством рисок. Задача вытащить из суммарного спектра скорость звезды не столь проста и требовала довольно больших по меркам конца XX века вычислительных ресурсов. Во второй половине 1980-х метод лучевой скорости давал точность около 20 м/с, к моменту открытия 51 Пегаса точность была 10–15 м/с, сейчас подбираются к уровню 30 см/с, а от этого уже не так далеко до открытия двойника Земли у солнцеподобной звезды.

Борис Штерн

1. Butler R. P., Marcy G. W., Williams E., et al. Attaining Doppler Precision of 3 M s–1//Publications of the Astronomical Society of the Pacific, 1996, v. 108, p. 500.
2. Mayor M., Queloz D. A Jupiter-mass companion to a solar-type star //Nature, 1995, v. 378, p. 355–359.
3. Hauser H. M., Marcy G. W. The orbit of 16 Cygni AB // Publications of the Astronomical Society of the Pacific, 1999, v. 111, № 757, p. 321.

[skroznik]

В Госдуме сообщили, что объемы госфинансирования науки в РФ в 33 раза меньше, чем в США

07.11.2019

По словам председателя комитета Госдумы по образованию и науке Вячеслава Никонова, российская наука является единственной в мире, где третье десятилетие подряд сокращается количество исследователей

МОСКВА, 7 ноября. /ТАСС/. Россия выделяет сегодня из федерального бюджета на науку в 33 раза меньше, чем США, заявил в четверг на заседании комитета Госдумы по образованию и науке, где обсуждался проект бюджета на 2020 год, его председатель Вячеслав Никонов.

"Если два года назад по размеру государственных финансов, выделяемых на науку, мы отставали от США в 28 раз, сегодня мы отстаем в 33 раза. От Китая мы отставали в 18 раз, сейчас отстаем в 22 раза, от Германии мы отставали в пять раз, сейчас отстаем в восемь раз. От Южной Кореи по общему объему государственного финансирования науки Россия отстает в четыре раза", - приводит слова Никонова пресс-служба комитета.

По словам Никонова, российская наука является единственной в мире, где третье десятилетие подряд сокращается количество исследователей.

Глава комитета напомнил, что, согласно указу президента РФ от 2012 года, расходы на исследования и разработки должны составлять 1,77% от ВВП. "В реальности они составляют сейчас 1,11 % от ВВП", - констатировал Никонов, подчеркнув, что следствием сокращения бюджетных ассигнований на науку становится "отставание по тем параметрам, которые определяют будущее страны".

[skroznik]

Автоматчики в ФИАНе

05.11.2019

Евгений Онищенко

Утром 30 октября 2019 года, проходя через проходную, я заметил стоящих в углу двух автоматчиков, но в спешке особого значения этому не придал: подумаешь, два автоматчика — может быть, привезли деньги в банкомат. Я быстро забыл об этом, занимаясь своими делами. Однако ближе к вечеру события стали приобретать более интересный оборот: я услышал, что в институте был ОМОН, что в некоторых общих отделах идет обыск и потому никаких документов там не принимают. О дальнейшем я узнал уже из СМИ.

Вот как прокомментировал происходящее, например, канал РЕН ТВ: «Буквально час назад следователи закончили обыск в квартире директора Физического института РАН Николая Колачевского… По нашим данным, при поддержке силового отряда его взяли прямо в кабинете, до этого собрали телефоны у всех сотрудников. И такие жесткие действия говорят о том, что по этому делу уже собраны достаточно серьезные доказательства. Известно, что следственные действия могут быть связаны с завышением цен по госконтрактам на проведение ремонтных и строительных работ в самом институте. Не исключено, что эти схемы проворачивались под контролем Колачевского».

На основе таких сюжетов обыватель естественным образом — можно проследить это по комментариям к новостям — сделал вывод: воруют! Однако некоторые издания постарались серьезно разобраться в ситуации, и тут вырисовалась совсем другая картина. Подробно она описана в статье «Газеты.ру» «Космическая контрабанда? Что искали у директора ФИАНа». Нехитрую историю можно изложить в нескольких предложениях. Небольшая фирма, арендующая помещение в Троицком технопарке ФИАНа, купила в Китае несколько стеклянных подложек и нанесла на них специальное покрытие, выполняя заказ по изготовлению оптических окон для метеорологических станций. Примерно год назад четыре окна благополучно ушли через таможню в Германию, еще два были впоследствии задержаны. Была проведена довольно странная экспертиза, после чего было возбуждено административное дело против фирмы. Потом оно было закрыто, но через некоторое время им заинтересовалось ФСБ. 24 октября 2019 года было возбуждено уже уголовное дело, результатом которого и явилась спецоперация в ФИАНе.

Итак, спецоперация с участием ФСБ, МВД, тридцати или сорока автоматчиков явилась следствием — будем называть вещи своими именами — высосанного из пальца дела о «контрабанде продукции двойного назначения» — оптических окон стоимостью 2–3 сотни тыс. руб. Налицо разительное несоответствие масштаба задействованных сил и серьезности «злодеяния» (если считать, что таковое имело место в действительности).

Так ради чего ФИАН и его директора ославили на всю страну, нанеся серьезный ущерб репутации? Сомнительно, чтобы наезд был связан только с чьими-то личными интересами и антипатиями — слишком уж демонстративно всё было сделано. Вероятно, как минимум одной из целей показательной акции было стремление, как сейчас модно говорить, «послать сигнал» академическому сообществу. Не зря же для этого был выбран один из самых известных российских институтов, славный не только научными достижениями, но и свободомыслием (семь лауреатов Нобелевской премии).

В таком контексте обращает на себя внимание дата возбуждения уголовного дела — 24 октября. Дело было возбуждено сразу после того, как Президиум РАН обратился в Министерство науки и высшего образования РФ с призывом пересмотреть нашумевший приказ, устанавливающий излишне жесткую и мелочную регламентацию общения с иностранцами. В постановлении Президиума РАН было сказано, что «ограничения, либо мелочная регламентация контактов ученых разных стран, не участвующих в секретных разработках, контрпродуктивны и ведут к изоляции и стагнации российской научной сферы». И после этой констатации тут же «обнаружилось», сколь опасной материей являются контакты с иностранцами: контрабанда продукции двойного назначения! Вывод должен напрашиваться сам собой: глаз да глаз нужен за этими учеными и институтами, нельзя пускать всё на самотек. Поэтому не стоит выражать недовольство, не зря выпускаются такие приказы, не зря усиливается контроль.

Вопрос только в том, какова цена подобных «сигналов» для страны.

Уже на протяжении довольно значительного времени принимаются меры по привлечению в российские вузы и институты иностранных ученых, Россия участвует в международных научных проектах, говорится о необходимости развития международного научного сотрудничества — всё для того, чтобы российская наука крепла и развивалась. На эти цели ежегодно расходуются многие миллиарды рублей. Большие усилия прикладываются и для привлечения в российскую науку и образование молодежи, на эти цели посредством различных грантовых программ также ежегодно расходуются миллиарды рублей. Это с одной стороны. А с другой — государство старательно обесценивает вкладываемые миллиарды рублей, своими силами возводя лишние барьеры и ставя рогатки. И заодно посылая молодым ученым довольно последовательные сигналы.

Иностранные гранты? Подумайте семь раз, прежде чем с этим связываться, глядя на злоключения пожилого и больного физика Виктора Кудрявцева. Контакты с иностранцами? Дело хлопотное и непростое, стоит ли? Экспорт наукоемкой продукции? Не торопитесь, сесть всегда успеете. Не удивительно, что совсем не глупые молодые ученые начинают задумываться, хочется ли им поневоле оказаться «изменниками Родины» и «контрабандистами». И, задумавшись, делать вполне определенные выводы.

Когда на следующий день после маски-шоу в ФИАНе я ехал на работу, мне позвонил один известный ученый из другого института и спросил, что у нас происходит? Он пояснил, что его студенты и аспиранты с круглыми глазами читают сообщения в СМИ про обыск с автоматчиками в ФИАНе и делают вывод: «нужно уезжать отсюда».

И тут возникает еще один вопрос: кто наносит стране больший ущерб — тот, кто законным образом посылает за рубеж несколько стекляшек с напыленными пленками (предположим даже, что их можно поставить на военный спутник), или тот, кто раздувает из этого показательное уголовное дело, обращая в пыль огромные усилия и многомиллиардные бюджетные вложения? Ответ, на мой взгляд, очевиден.

[skroznik]

Российские физики допустили распад темной энергии на темную материю

Ученые под руководством главного научного сотрудника ИТФ имени Ландау, академика РАН Алексея Старобинского предложили новое описание космологической постоянной, она же темная энергия. В разработанной физиками модели космологическая постоянная не является неизменной, а медленно распадается на темную материю, и скорость этого процесса не зависит от внешних условий, а подчиняется исключительно внутренним свойствам самой темной энергии. Такая модель позволяет объяснить аномалию в наблюдаемых параметрах красных смещений. Статья опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Препринт можно найти на сайте arXiv.org.

Темная энергия vs материя Вселенной

Темная материя и темная энергия вместе составляют около 95% всего вещества Вселенной – и при этом ученые мало знают о них. "Темные" составляющие Вселенной не испускают и не поглощают электромагнитное излучение, в том числе свет, поэтому наблюдать их непосредственно невозможно. С другими составляющими Вселенной темная материя и темная энергия взаимодействуют только силой гравитации. Но именно эти две компоненты во многом определяют свойства Вселенной – например, ее расширение обусловлено свойствами темной энергии, а именно тем, что она обладает отрицательным давлением. По модулю оно почти равно плотности энергии Вселенной – то есть, фактически, ее массе. Массивная Вселенная стремится "схлопнуться", но отрицательное давление "работает" в противоположном направлении, и в итоге гравитация темной энергии расталкивает материю Вселенной.

Космологическая постоянная Эйнштейна

Разобравшись, что представляют собой "темные" компоненты Вселенной, физики смогут точнее описать ее законы. Но пока ученые не знают даже многих базовых фактов: например, неизвестно, стабильна темная энергия или со временем она может распадаться. Долгое время считалось, что темная материя неизменна – то есть ее плотность остается постоянной на протяжении миллиардов лет. Простейшей моделью темной энергии является предложенная Эйнштейном космологическая постоянная.

"Если Эйнштейн прав на 100%, то темная энергия неизменна и вечна. Но что, если он прав только, скажем, на 99,99%? – задается вопросом Алексей Старобинский. – Темной энергии в природе так много, что если бы даже ничтожная доля ее за 14 миллиардов лет, прошедших с периода Большого Взрыва, распалась на известные элементарные частицы, в том числе на фотоны – кванты света, то это был бы колоссальный новый источник полезной для человечества энергии".

Первичная и современная темная энергия

Наблюдения показывают, что современная темная энергия качественно не отличается от первичной темной энергии, которая существовала на самых ранних этапах жизни Вселенной до Большого Взрыва и поддерживала инфляционную стадию ее ускоренного расширения – хотя количественно их плотности энергии разнятся колоссально. Первичная темная энергия заведомо была метастабильной и давно распалась. Это позволяет предположить, что и современная темная энергия может быть нестабильной и распадаться. Сама по себе эта гипотеза не нова. Впервые ее предложил замечательный советский ученый Матвей Бронштейн еще в 1933 году. Он предполагал, что космологическая постоянная распадается на видимую материю. Однако последующие наблюдения показали, что такой сценарий скорее всего невозможен. "Куда больше интересных возможностей сейчас представляют каналы распада на различные "темные" компоненты Вселенной, существование и количество которых можно обнаружить только по их вкладу в гравитационное поле Вселенной – подобно тому, как мы обнаруживаем и измеряем электрический заряд тел по создаваемому ими электрическому полю" – говорит Старобинский.

В последнее десятилетие было предложено много теоретических моделей взаимодействия различных видов темных компонент, однако наблюдения их не подтверждают.

Более того, как отмечают в статье Старобинский и коллеги, до сих пор не был рассмотрен наиболее естественный и постоянно встречающейся в природе распад – аналогичный радиоактивному распаду неустойчивых ядер и элементарных частиц. "Наиболее важное общее свойство такого распада – независимость скорости распада и времени полураспада от внешних условий. Эти величины определяются только внутренними свойствами частиц и ядер", – объясняет Старобинский. В случае темной энергии скорость ее распада не зависит от таких условий, как скорость расширения Вселенной, ее возраст и плотность материи в ней.

Возможные каналы распада темной энергии

В своей работе физики рассмотрели три возможных канала распада темной энергии:

1. Первый подразумевает, что она распадается в точности как радиоактивные ядра – по экспоненциальному закону – на нечто, подобное ей самой (то есть бесструктурное), но имеющее другое уравнение состояния.
2. Во втором случае предполагается, что темная энергия переходит в реально существующую темную материю.
3. Согласно третьему варианту, темная энергия распадается на гипотетическое темное излучение, которое качественно похоже на обычное излучение, но состоит из других безмассовых или очень легких частиц, практически не взаимодействующих с видимой материей.

"Анализ показал, что вторая модель лучше остальных позволяет объяснить как существующие космологические параметры наблюдаемой Вселенной, так и ее эволюцию в прошлом. Из нее вытекает, что время полураспада темной энергии по этому каналу не менее, чем в 17 раз превосходит возраст Вселенной. Другими словами, если распад темной энергии на темную материю и происходит, то он идет очень медленно", – поясняет Старобинский полученные результаты.

Отклонение от стандартной космологической модели

Предложенная физиками модель распада темной энергии на темную материю хорошо описывает небольшое отклонение закона расширения Вселенной в прошлом от стандартной космологической модели, которое недавно обнаружили французские астрономы. Стандартная космологическая модель предполагает, что космологическая постоянная строго неизменна. Проверить, так ли это, можно, измеряя так называемые барионные осцилляции – определенные корреляции в пространственном распределении далеких объектов, например галактик или квазаров. Эти корреляции возникают из-за того, что в далеком прошлом, в эпоху горячего Большого Взрыва Вселенная была однородной и изотропной (такая "гладкость" – следствие предшествовавшей Большому Взрыву инфляционной стадии ускоренного расширения). Из-за этого звуковые волны неоднородности материи в первичной плазме оказываются не бегущими, а стоячими. Практически же барионные осцилляции используются как инструмент для определения скорости расширения Вселенной в прошлом.

И оказалось, что для группы квазаров со средним красным смещением z = 2.34 (это примерно соответствует возрасту Вселенной 2,7 млрд лет) наблюдается отклонение, соответствующее меньшей скорости расширения Вселенной, чем предсказывает стандартная космологическая модель.

Если независимые наблюдения барионных осцилляций в более обширных группах далеких галактик и квазаров, а также другие тесты не опровергнут этот результат, его можно будет считать подтверждением модели Старобинского и коллег. И в этом случае теоретические расчеты физиков предсказывают, что время полураспада темной энергии на темную материю конечно и составляет примерно 450 млрд лет.

ИТФ имени Ландау

[skroznik]

Конституционный переворот прошел быстро и незаметно - все уже утверждено...

Кстати было написано открытое письмо от имени ученых, которое, как я понял, в широкой прессе не публиковалось.
Пусть поздно, но привести его стоит, хотя бы для истории:

Не допустить конституционный кризис и антиконституционный переворот.

Обращение ученых, писателей и журналистов к гражданам России

16.03.2020

Мы, граждане России, профессиональные юристы, ученые, журналисты и писатели, обращаемся к нашим согражданам, депутатам всех уровней, политикам, общественным деятелям, и конечно – к судьям Конституционного суда, приносившим присягу на тексте действующей Конституции.

Мы считаем, что над нашей страной нависла угроза глубокого конституционного кризиса и противоправного антиконституционного переворота, облеченного в псевдолегальную форму. Три главных обстоятельства убеждают нас в этом.

Мы считаем в корне противоправным, политически и этически неприемлемым внесение в 81 статью Конституции пункта 31, обнуляющего сроки действующего и действовавшего президентов. Эта норма принимается, несмотря на определение Конституционного Суда от 5 ноября 1998 года, указавшего на недопустимость манипуляций с исчислением президентских сроков. Фактически данная запись в Конституции будет утверждать, что общая конституционная норма, изложенная в пункте 3 статьи 81, не действует в отношении двух конкретных людей – Владимира Путина и Дмитрия Медведева. Наличие такой оговорки в Конституции вступает в прямое противоречие с принципами равенства перед законом и равенства прав и свобод, установленными статьей 19 Конституции. Оно вступает в противоречие с принципом сменяемости власти, с принципами демократического правового республиканского правления, декларированными в пункте 1 Статьи 1 Конституции, вступает в противоречие со здравым смыслом и чувством справедливости.

Мы глубоко обеспокоены тем фактом, что и другие принимаемые поправки в главы 3–8 Конституции вступают в противоречие с положениями ее неизменяемых 1 и 2 глав. Эти нормы нарушают принцип равенства перед законом и гарантии прав и свобод личности, противоречат принципам федерализма, принципам разделения властей, независимости судебной системы и автономии местного самоуправления. Такое противоречие прямо запрещено статьями 16 и 64 Конституции, защищающими ее базовые идеалы и положения. Игнорировать требование указанных статей недопустимо. Это создает ситуацию внутреннего противоречия первой и второй частей Конституции и ведет к параличу и деградации конституционно-правовых механизмов.

Наконец, мы глубоко озабочены грубым нарушением порядка принятия поправок к Конституции. Статья 136 Конституции перечисляет представительные органы, которые должны выразить свое отношение к поправке в Конституцию, чтобы она считалась принятой. А федеральный закон «О порядке принятия и вступления в силу поправок к Конституции РФ» от 4 марта 1998 года прямо указывает, что «одним законом Российской Федерации о поправке к Конституции Российской Федерации охватываются взаимосвязанные изменения конституционного текста» (пункт 2, статья 2). Совершенно очевидно, что принимаемый закон «О совершенствовании регулирования отдельных вопросов организации и функционирования публичной власти» грубо и открыто нарушает это требование, соединяя в себе комплекс тематически и содержательно невзаимосвязанных изменений текста. Таким образом, органы представительной власти не имели возможности выразить своего отношения к этим содержательно различным поправкам, а значит порядок принятия поправки к Конституции, обозначенный в статье 136 действующей Конституции, не был соблюден. И перечисленные в законе поправки к Конституции не могут считаться принятыми и вступающими в законную силу.

Вступление в силу поправок, принятых с грубым нарушением определенной Конституцией процедуры, мы вынуждены квалифицировать как разрушение установленного действующей Конституцией правового порядка – как антиконституционный переворот. Такое развитие событий подрывает возможность эволюционного развития нашей страны на принципах народовластия и свободы и грозит обернутся новой трагедией национального раздора. Осознавая историческое значение этого момента, мы призываем всех неравнодушных граждан, политических и общественных деятелей предпринять все возможные усилия для возвращения ситуации к законности и конституционному порядку.

На 16.03. 16.00 18 тысяч подписей

[skroznik]

Российские физики допустили распад темной энергии на темную материю

Ученые под руководством главного научного сотрудника ИТФ имени Ландау, академика РАН Алексея Старобинского предложили новое описание космологической постоянной, она же темная энергия. В разработанной физиками модели космологическая постоянная не является неизменной, а медленно распадается на темную материю, и скорость этого процесса не зависит от внешних условий, а подчиняется исключительно внутренним свойствам самой темной энергии. Такая модель позволяет объяснить аномалию в наблюдаемых параметрах красных смещений. Статья опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Препринт можно найти на сайте arXiv.org.

Темная энергия vs материя Вселенной

Темная материя и темная энергия вместе составляют около 95% всего вещества Вселенной – и при этом ученые мало знают о них. "Темные" составляющие Вселенной не испускают и не поглощают электромагнитное излучение, в том числе свет, поэтому наблюдать их непосредственно невозможно. С другими составляющими Вселенной темная материя и темная энергия взаимодействуют только силой гравитации. Но именно эти две компоненты во многом определяют свойства Вселенной – например, ее расширение обусловлено свойствами темной энергии, а именно тем, что она обладает отрицательным давлением. По модулю оно почти равно плотности энергии Вселенной – то есть, фактически, ее массе. Массивная Вселенная стремится "схлопнуться", но отрицательное давление "работает" в противоположном направлении, и в итоге гравитация темной энергии расталкивает материю Вселенной.

Космологическая постоянная Эйнштейна

Разобравшись, что представляют собой "темные" компоненты Вселенной, физики смогут точнее описать ее законы. Но пока ученые не знают даже многих базовых фактов: например, неизвестно, стабильна темная энергия или со временем она может распадаться. Долгое время считалось, что темная материя неизменна – то есть ее плотность остается постоянной на протяжении миллиардов лет. Простейшей моделью темной энергии является предложенная Эйнштейном космологическая постоянная.

"Если Эйнштейн прав на 100%, то темная энергия неизменна и вечна. Но что, если он прав только, скажем, на 99,99%? – задается вопросом Алексей Старобинский. – Темной энергии в природе так много, что если бы даже ничтожная доля ее за 14 миллиардов лет, прошедших с периода Большого Взрыва, распалась на известные элементарные частицы, в том числе на фотоны – кванты света, то это был бы колоссальный новый источник полезной для человечества энергии".

Первичная и современная темная энергия

Наблюдения показывают, что современная темная энергия качественно не отличается от первичной темной энергии, которая существовала на самых ранних этапах жизни Вселенной до Большого Взрыва и поддерживала инфляционную стадию ее ускоренного расширения – хотя количественно их плотности энергии разнятся колоссально. Первичная темная энергия заведомо была метастабильной и давно распалась. Это позволяет предположить, что и современная темная энергия может быть нестабильной и распадаться. Сама по себе эта гипотеза не нова. Впервые ее предложил замечательный советский ученый Матвей Бронштейн еще в 1933 году. Он предполагал, что космологическая постоянная распадается на видимую материю. Однако последующие наблюдения показали, что такой сценарий скорее всего невозможен. "Куда больше интересных возможностей сейчас представляют каналы распада на различные "темные" компоненты Вселенной, существование и количество которых можно обнаружить только по их вкладу в гравитационное поле Вселенной – подобно тому, как мы обнаруживаем и измеряем электрический заряд тел по создаваемому ими электрическому полю" – говорит Старобинский.

В последнее десятилетие было предложено много теоретических моделей взаимодействия различных видов темных компонент, однако наблюдения их не подтверждают.

Более того, как отмечают в статье Старобинский и коллеги, до сих пор не был рассмотрен наиболее естественный и постоянно встречающейся в природе распад – аналогичный радиоактивному распаду неустойчивых ядер и элементарных частиц. "Наиболее важное общее свойство такого распада – независимость скорости распада и времени полураспада от внешних условий. Эти величины определяются только внутренними свойствами частиц и ядер", – объясняет Старобинский. В случае темной энергии скорость ее распада не зависит от таких условий, как скорость расширения Вселенной, ее возраст и плотность материи в ней.

Возможные каналы распада темной энергии

В своей работе физики рассмотрели три возможных канала распада темной энергии:

1. Первый подразумевает, что она распадается в точности как радиоактивные ядра – по экспоненциальному закону –
на нечто, подобное ей самой (то есть бесструктурное), но имеющее другое уравнение состояния.
2. Во втором случае предполагается, что темная энергия переходит в реально существующую темную материю.
3. Согласно третьему варианту, темная энергия распадается на гипотетическое темное излучение,
которое качественно похоже на обычное излучение, но состоит из других безмассовых или очень
легких частиц, практически не взаимодействующих с видимой материей.

"Анализ показал, что вторая модель лучше остальных позволяет объяснить как существующие космологические параметры наблюдаемой Вселенной, так и ее эволюцию в прошлом. Из нее вытекает, что время полураспада темной энергии по этому каналу не менее, чем в 17 раз превосходит возраст Вселенной. Другими словами, если распад темной энергии на темную материю и происходит, то он идет очень медленно", – поясняет Старобинский полученные результаты.

Отклонение от стандартной космологической модели

Предложенная физиками модель распада темной энергии на темную материю хорошо описывает небольшое отклонение закона расширения Вселенной в прошлом от стандартной космологической модели, которое недавно обнаружили французские астрономы. Стандартная космологическая модель предполагает, что космологическая постоянная строго неизменна. Проверить, так ли это, можно, измеряя так называемые барионные осцилляции – определенные корреляции в пространственном распределении далеких объектов, например галактик или квазаров. Эти корреляции возникают из-за того, что в далеком прошлом, в эпоху горячего Большого Взрыва Вселенная была однородной и изотропной (такая "гладкость" – следствие предшествовавшей Большому Взрыву инфляционной стадии ускоренного расширения). Из-за этого звуковые волны неоднородности материи в первичной плазме оказываются не бегущими, а стоячими. Практически же барионные осцилляции используются как инструмент для определения скорости расширения Вселенной в прошлом.

И оказалось, что для группы квазаров со средним красным смещением z = 2.34 (это примерно соответствует возрасту Вселенной 2,7 млрд лет) наблюдается отклонение, соответствующее меньшей скорости расширения Вселенной, чем предсказывает стандартная космологическая модель.

Если независимые наблюдения барионных осцилляций в более обширных группах далеких галактик и квазаров, а также другие тесты не опровергнут этот результат, его можно будет считать подтверждением модели Старобинского и коллег. И в этом случае теоретические расчеты физиков предсказывают, что время полураспада темной энергии на темную материю конечно и составляет примерно 450 млрд лет.

ИТФ имени Ландау

[skroznik]

При пандемии нельзя игнорировать науку

24.03.2020

Михаил Фаворов, докт. мед. наук, профессор, президент DiaPrep System — международный эксперт в области общественного здравоохранения и эпидемиологии, посвятивший более 40 лет изучению и предотвращению инфекционных заболеваний в различных регионах мира: от редких видов гепатита в Средней Азии до брюшного тифа в Кении и Мали

1. Страны бывшего СССР практически одновременно вступают в ситуацию, которую можно обозначить как эпидемия (пандемия) COVID-19 инфекции.
2. Правительствами предпринимаются большие усилия по защите от завоза COVID-19 и возможного распространения инфекции. Однако во всех странах есть случаи, а в некоторых — признаки укоренения (эндемификации) инфекции COVID-19.
3. Большинство вспышек COVID-19 в мире началось с медицинского учреждения. Сценарий один и тот же — поступление больного в стационар, пренебрежение данными эпиданамнеза (возможного контакта с больными, приезда из эндемичной зоны), нахождение в общей палате и даже попадание в реанимацию на аппарат ИВЛ с диссеминацией вируса в стационаре, городе, провинции и стране в целом (Италия).
4. Реальные финансовые средства ограничены, внешние карантины (борьба с завозом) больше не эффективны, а средства расходуются значительные. Представляется, что при числе эндемичных случаев COVID-19 равным или большим, чем число регистрирующихся завозных, «внешние» карантины могут быть ослаблены для сосредоточения на «внутренних» карантинных мероприятиях.
5. Для COVID-19 эндемичных территорий основным возможным приемом помещения на карантин является карантинизация на дому. Однако этот прием возможен при социальном согласии населения на его проведение и требует большой разъяснительной работы.
6. Медицинские системы должны сосредотачиваться на тяжелых больных. Помещение на карантин контактных и/или лабораторно-выявленных COVID-19 положительных среди здоровых в медучреждениях недопустимо из-за ограниченных возможностей медицинских учреждений. Внутренняя карантинизация должна планироваться и создаваться либо по месту жительства, либо по месту санаторно-курортных и/или других учреждений вне медицинских центров.
7. Диагностирование COVID-19 методом ПЦР:
   • Тестирование лучшими возможными тестами (по качеству ПЦР тестов) дает до 3% ложноположительных и ложноотрицательных результатов. Использование «срочно созданных» тестов, без соответствующей проверки качества этих тест-систем, в НЕ-сертифицированных, НЕ-лицензированных, НЕ-аккредитованных лабораториях еще более ухудшает «аккуратность» результатов.
   • Работа в три смены малоподготовленных специалистов (потому что подготовленные есть только на одну смену) еще более ухудшает показатели предсказуемого значения положительно результата.
   • То есть более 10% (по оценкам некоторых специалистов, до 20%) от числа тестированных могут иметь неправильный результат.
   • При этом ложноположительных лиц (фактически здоровых по COVID-19) могут госпитализировать/помещать на карантин с лицами истинно положительными (инфицированными). В этом случае будет иметь место нозокомиальное (внутрибольничное) заражение. В Китае даже сообщалось о смертных случаях у таких лиц.
   • Ложноотрицательные результаты оставляют зараженных в обычных условиях с распространением инфекции среди населения.
   • Необходима организованная, утвержденная страновыми регламентами система медицинского менеджмента случая COVID-19.
   • Кого (тяжесть, возраст…); куда (в какие мед. учреждения…); каким способом (скорая, самотеком…) госпитализировать. Есть ли свободные больницы? Куда переводить или что делать с больными с другими болезнями, которые уже находятся в больницах, определенных для работы с COVID-19.
8. Основной сложностью подготовки является ограниченное число аппаратов искусственной вентиляции легких — основного прибора «выживания» в тяжелых случаях COVID-19, а также относительно ограниченное число боксированных палат для изоляции возможных больных COVID-19, особенно с наиболее контагиозными формами болезни.
9. Необходимо интенсивное, срочное обучение медицинского персонала на всех уровнях системы здравоохранения стран, включая систему первичной помощи, клиники и больницы, лаборатории, другие звенья оказания медицинской помощи. Вопрос: кто будет обучать? есть ли специалисты?
10. Существенное социальное давление на медиков последних лет (с судебными преследованиями за ошибки) делает возможным следующие сценарии:

• Напряжение в коллективе после заболевания первого медицинского сотрудника с возросшим числом «больничных» среди медиков.
• Массовое увольнение и отказ от работы после первой смерти сотрудника больницы (имело место в других странах).
• В связи с этим необходимо предусмотреть роль воен­ных врачей и других медработников, которых желательно обучить принципам ведения тяжелых респираторных больных.

[skroznik]

Физик по гамбургскому счету

16.06.2020



Гамбургская премия по теоретической физике за 2020 год присуждена Валерию Рубакову, академику РАН, глав. науч. сотр. Института ядерных исследований РАН, профессору МГУ имени М. В. Ломоносова. Об этом стало известно 15 июня.

Церемония вручения премии состоится в ноябре 2020 года в Гамбурге. Ее организуют Фонд Йоахима Герца в партнерстве с Центром имени Вольфганга Паули Гамбургского университета и исследовательским центром Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) и двумя физическими научными кластерами Гамбургского университета: CUI: Advanced Imaging of Matter и Quantum Universe.

Глава Фонда Йоахима Герца Хеннеке Лютгерат (Henneke Lütgerath) отметил: «Работы Рубакова помогают нам продвинуться в раскрытии загадок происхождения материи и исчезновения антиматерии и ответить на вопрос, как существование планет и зарождение жизни на Земле вообще стало возможным».

Осенью 2020 года Валерий Рубаков совершит несколько научных визитов в Гамбург. Как и лауреаты Гамбургской премии предыдущих лет, он присоединится к коллаборации исследователей, представляющих лучшие научные институты Гамбурга.

«Для нас большая честь, что академик Рубаков, отмеченный такой высокой наградой, один из крупнейших мировых специалистов по теоретической физике, будет работать с нами. Его визионерский подход близок исследованиям в области элементарных частиц в Гамбурге. Идеи Валерия Рубакова распространяются также и на соседние дисциплины и оказывают влияние на математику и экспериментальную физику», — отмечает профессор Фолькер Шомерус (Volker Schomerus), председатель жюри, глав. науч. сотр. исследовательского центра DESY и председатель Центра имени Вольфганга Паули.

[skroznik]

Обнаружение фосфина поспособствует более активному изучению Венеры

16.09.2020

14 сентября группа ученых из США и Великобритании представила исследование о возможных маркерах жизни на Венере. Молекулы фосфина в атмосфере этой планеты были обнаружены при помощи телескопа Джеймса Кларка Максвелла, который наблюдал их в инфракрасном и микроволновом диапазоне. Позднее присутствие там фосфина подтвердил европейский радиоинтерферометрический комплекс ALMA, который находится в Чили.

На Земле фосфин образуется в результате жизнедеятельности анаэробных (т.е. не использующих кислород) бактерий. Теоретически, схожие бактерии могут существовать в верхних слоях атмосферы Венеры, где условия гораздо мягче, чем на ее поверхности. У ученых нет никаких доказательств того, что на Венере действительно есть жизнь, но, с другой стороны, они не обнаружили природных механизмов, которые позволили бы объяснить наличие фосфина в таком количестве.

Венера уже давно не привлекала внимание космических агентств. Сейчас на ее орбите работает только японская межпланетная станция «Акацуки» (Akatsuki). До нее планету изучал европейский спутник «Венера-Экспресс» (Venus Express), запущенный в 2005 году, а изучение Венеры с поверхности в последний раз проводилось советскими аппаратами в 1984 году.

14 сентября, после публикации исследования о Венере, глава НАСА Джим Брайденстайн призвал сделать изучение этой планеты одним из приоритетов космической программы. В США существует программа низкобюджетных исследовательский миссий Discovery. Из четырех финалистов, участвующих в конкурсе НАСА на следующем этапе этой программы, два проекта направлены на изучение Венеры. Один из них – DAVINCI+, зонд для изучения атмосферы Венеры и ее поверхности, на которой он проработает чуть больше часа. Он должен получить новую информацию о климате, активных вулканах и о взаимодействии поверхности Венеры с атмосферой. Второй проект – VERITAS, спутник с радаром для составления подробной топографической карты Венеры и общей карты химического состава.

Благодаря обнаружению фосфина, вырастают шансы, что финансирование по программе Discovery получит один из этих проектов.

Европейское космическое агентство также рассматривает возможность запуска к Венере миссии среднего класса. Однако даже в случае положительного решения спутник EnVision будет запущен лишь в начале 2030-х годов. Индийское космическое агентство занимается миссией «Шукраян-1» (Shukrayaan 1), которая должна быть запущена в 2023 году. В России тоже разрабатывается программа исследований Венеры. Первая исследовательская станция к этой планете, известная как «Венера-Д», может быть отправлена в конце 2020-х годов. В последние годы российские ученые рассчитывали заниматься этим проектом совместно с США, но 15 сентября представитель Роскосмоса заявил, что Россия будет разрабатывать станцию «Венера-Д» самостоятельно.

Самым большим сюрпризом может статьи первая частная миссия по изучению Венеры. О запуске маленькой межпланетной исследовательской станции в 2023 году объявил основатель компании Rocket Lab Питер Бек. Для запуска станции будет использоваться ракета «Электрон» с разгонным блоком «Фотон» разработки Rocket Lab. Масса космического аппарата составит всего 15 кг, из них на научные приборы будет приходиться 3 кг.

Наконец, российско-американский миллиардер Юрий Мильнер 15 сентября пообещал профинансировать поиски жизни на Венере через свой некоммерческий фонд Breakthrough Initiatives. В научную группу его проекта войдут ученые из Массачусетского технологического института, Калифорнийского технологического института, технологического института Джорджии и Института планетологии.

Для того, чтобы подтвердить наличие анаэробных бактерий на Венере, исследовательская станция должна пролететь через верхние слои атмосферы этой планеты и отобрать пробы воздуха. Однако пока такое исследование никто не анонсировал.

[skroznik]

«На Венере, ах, на Венере…»

22.09.2020

Недавно мир облетела потрясающая новость: найдено возможное свидетельство жизни на Венере — фосфин, который вроде бы не может быть объяснен небиогенными процессами (nature.com/articles/s41550-020-1174-4).

Прежде всего — о самом открытии. Команда британских астрономов приступила к поиску фосфина на других планетах. Это вещество (РН3) считается «биомаркером», то есть возможным свидетельством внеземной жизни, именно поэтому его искали. Венера была выбрана без расчета на успех — просто чтобы отладить методику на объекте с предположительно нулевым сигналом. А он, к удивлению исследователей, оказался ненулевым!



Рис. 1. Спектр Венеры, снятый телескопом «Максвелл» в миллиметровом диапазоне. Ноль соответствует ротационной линии фосфина 1,123 мм



Рис. 2. Спектр полного диска Венеры, снятый интерферометром ALMA

Первые измерения были проведены на телескопе миллиметрового диапазона «Джеймс Клерк Максвелл». Результат показан на рис. 1. Точно там, где должна быть ротационная линия молекулы фосфина, наметился провал.

Статистическая значимость провала была недостаточной, хотя положение совпадало идеально. Исследователи повторили измерения на гораздо более мощном инструменте — интерферометре ALMA (десятки параболических антенн в высокогорной пустыне Атакама). Результат — на рис. 2. Тут уже не остается ни малейшего сомнения. В атмосфере Венеры есть фосфин, его относительная концентрация — 2 × 10–8, что довольно много для подобного соединения.

Открытие, безусловно, интересное в любом случае, но основной ажиотаж связан с утверждением о том, что фосфин — признак жизни в верхних слоях атмосферы Венеры, где давление и температура близки к земным.Свидетельствует ли фосфин о существовании жизни на Венере? Следуя известному изречению Карла Сагана (изначально похожее утверждение было высказано Лапласом), чрезвычайные утверждения требуют чрезвычайных свидетельств. Утверждение о венерианской жизни — чрезвычайное; является ли фосфин чрезвычайным свидетельством?

Почему вообще он считается «биомаркером»? (Термин весьма неудачный, в англоязычной литературе употребляется biosignature, тем не менее придется его использовать.) ­Во-первых, фосфин весьма химически активен: то есть должен исчезать из атмосферы, если нет постоянного источника его пополнения, — примерно как кислород. Во-вторых, считается, что он выделяется анаэробными бактериями; в подтверждение приводятся данные о выделении фосфина из болот, рисовых полей, в пищеварительных трактах и т. п.

Жизнь очень активно использует фосфор и «всасывает» его из окружающей среды, несмотря на то что он весьма дефицитен. Поэтому корреляция между теми или иными соединениями фосфора и некоторыми формами земной жизни кажется естественной.

Мы обратились за комментариями к профессору Армену Мулкиджаняну (МГУ имени М. В. Ломоносова и Оснабрюкский университет в Германии), который известен работами о ранней эволюции и происхождении жизни.

— Итак, линия фосфина в атмосфере Венеры надежно обнаружена. Можно ли ее рассматривать как свидетельство жизни в верхних слоях атмосферы Венеры?

— Обнаружение фосфина в атмосфере Венеры ни о какой венерианской жизни, увы, не свидетельствует. Представляет ли тогда наличие на Венере фосфина хоть какой-то интерес? Для широкой научной и интересующейся наукой аудитории, наверное, представляет, так как напоминает о разнообразии валентных состояний фосфора в природе.

Природный фосфор (Р) существует в нескольких валентных состояниях — от предельно восстановленного P(-3), как в венерианском фосфине, до предельно окисленного P(+5), обычного для земной жизни. Исходное состояние фосфора в Солнечной системе — это как раз P(-3). Такой фосфор находят в минералах самых древних метеоритов; в этом ­состоянии фосфор обнаруживается в атмосфере Сатурна и Юпитера, где фосфина в тысячу раз больше, чем в венерианской атмосфере. При этом никто на этом основании не утверждает, что в атмосфере гигантских планет есть жизнь. Так что и для Венеры предполагать жизнь, исходя из обнаружения следовых количеств фосфина, никаких оснований нет.

Окисленность фосфора на Земле — это следствие четырех с половиной миллиардов лет эволюции земной коры. Фосфор окислялся до фосфата P(+5), взаимодействуя сперва с водой, а потом и со свободным кислородом после его появления в атмосфере. На Венере с жидкой водой, видимо, плохо, а кислорода и вовсе нет. Так что обнаружение там фосфина Р(-3) как-то и неудивительно…

Подавляющее доминирование фосфата Р(+5) на Земле представляет собой большую проблему. Дело в том, что в молекулах ДНК и РНК нуклеотидные остатки соединены фосфатными мостиками. Мембраны живых организмов, большей частью, состоят из фосфолипидов. На отщеплении и присоединении фосфатных групп держится вся биоэнергетика и значительная часть биологической регуляции. В клетке содержание фосфора очень велико — порядка десятков миллимолей.

При этом фосфатные соли обычных металлов очень плохо растворимы в воде и содержание фосфата в морской воде, например, не превышает микромолей. Эти микромоли фосфата клетки морских микроорганизмов, используя сложные транспортные системы, закачивают внутрь против градиента концентрации, тратя на это энергию. В результате деятельности морских микроорганизмов содержание фосфата, например, в северной части Атлантического океана падает до наномолей. Из-за хронического недостатка доступного фосфора в природе, собственно, и нужны фосфатные удобрения.

— Представляет ли недостаток фосфора проб­лему для возникновения жизни?

— Да, поскольку спонтанное образование РНК-подобных полимеров, которые, видимо, были первыми биомолекулами, трудно представить при микромолярных количествах фосфата в окружающей среде. В 1955 году Эддисон Гулик (Addison Gulick) высказал гипотезу, что в древние времена, когда кислорода в атмосфере Земли еще не было, восстановленного фосфора могло быть больше. Это решало проблему с первыми биомолекулами, так как соли фосфита P(+3) и гипофосфита P(+1) хорошо растворимы в воде. Восстановленными формами фосфора стали понемногу заниматься в связи с ранней эволюцией, но, на мой взгляд, занимаются еще недостаточно.

Сейчас по этой теме систематически работают две группы: Мэтью Пасек (Matthew Pasek) в США и Терренс Ки (Terrence Kee) в Великобритании. Удалось выяснить, что и на современной Земле всё еще есть восстановленные соединения фосфора небиологического происхождения, в частности минералы. Интересно, что только в 2009 году обнаружили, что фосфат Р(+5) и фосфит Р(+3) присутствуют в геотермальных водах в соотношении 50:50. Этого не было известно ранее, поскольку традиционный геохимический анализ валентные формы фосфора не различает, т. к. весь присутствующий в пробе фосфор при его количественном определении окисляется серной кислотой до состояния Р(+5). Эти недавние геохимические находки хорошо согласуются с полученными ранее микробиологами данными о том, что многие бактерии имеют ферментные системы для окисления фосфита P(+3) и гипофосфита P(+1).

— Авторы статьи рассмотрели ряд сценариев производства фосфина на Венере (равновесные химические реакции в атмосфере, на поверхности, под поверхностью, фотохимические реакции, молнии, метеориты, солнечный ветер) и не нашли небиологического процесса, генерирующего его в нужном количестве.

— Понимаете, на Земле же тоже никто восстановленных естественных форм фосфора и не предполагал, пока их не нашли. Равновесная термодинамика говорит, что их в присутствии свободного кислорода быть не должно. А в первом же изученном геотермальном озере половина фосфора оказалась в виде фосфита Р(+3). Существенная часть бактериальных геномов содержит гены ферментов, окисляющих фосфит Р(+3) и гипофосфит Р(+1). То есть даже на окисленной кислородом Земле восстановленные соединения фосфора есть, и бактерии умеют добывать энергию, их окисляя.

Откуда восстановленные формы фосфора берутся на Земле? Во-первых, не исключено, что часть восстановленного фосфора попадает в земную кору из мантии, химия которой не очень хорошо изучена. Во-вторых, в районах геотермальной активности углекислота, взаимодействуя с водой и железом горных пород при высокой температуре, восстанавливается до органических соединений в реакциях Фишера — Тропша. В этих условиях и фосфат Р(+5) может восстанавливаться до фосфита Р(+3), что, видимо, и объясняет появление фосфита в гидротемальных водах. В-третьих, вулканические газы, по последним данным Андрея Бычкова и его коллег с геологического факультета МГУ, содержат фосфор в частично восстановленном состоянии. Наконец, в-четвертых, окисляющие фосфит ферменты микроорганизмов работают обратимо и, например, в анаэробных условиях могут восстанавливать фосфат Р(+5) до фосфита Р(+3).

Важно, что во всех этих реакциях образуется фосфит Р(+3), который химики как раз и используют для получения фосфина Р(-3). Фосфин ­Р(-3) образуется в реакции дисмутации (при этой реакции образуются соединения, содержащие один и тот же элемент в разных степенях окисления). При получении фосфина четыре молекулы фосфита Р(+3) дисмутируют до трех молекул фосфата Р(+5) и одной молекулы фосфина P(-3).

На Земле фосфин обнаруживается там, где есть анаэробные микробные сообщества. При этом никто пока не понял, откуда он там берется. Ферментов, генерирующих фосфин, еще не нашли, так что он может просто выделяться при разнообразных неферментативных реакциях восстановленных микроорганизмами соединений с участием фосфита Р(+3) и гипофосфита Р(+1), вроде реакции дисмутации, описанной выше. Подобные процессы неравновесны, они очень плохо моделируются. Процессы взаимодействия атмосферы Венеры с ее геосферой тоже неравновесны по определению, и если бы их еще кто-то понимал… Надо отметить, что авторы статьи про Венеру честно написали, что проводили только равновесное моделирование химических реакций. Оно, в общем, не очень адекватно в данном случае…

Тут, кстати, уместно спросить, а почему фосфин сочли биомаркером, если его много в атмосферах необитаемых Юпитера с Сатурном, а на обитаемой Земле очень мало? Скорее всего, биологи, назначившие фосфин биомаркером, о его наличии на необитаемых небесных телах Солнечной системы просто не знали. Бывает.

— Вам не попадались высказывания экспертов, не задействованных в данной работе?

— Я сделал простую вещь: набрал в «Гугле» «Венера», «фосфин» и «Пасек» по-английски. Поскольку Мэтью Пасек единственный на всю Америку имеющий отношение к NASA эксперт по восстановленным состояниям фосфора, мой расчет был на то, что к нему обратятся за комментариями. Расчет оправдался: в Los Angeles Times его комментарий, вполне разумный, опубликован среди прочих.

Наконец, наш комментарий

Сделано важное интересное открытие. Наличие фосфина в атмосфере Венеры установлено надежно и требует объяснений. Интерпретация находки как возможного свидетельства венерианской жизни относится скорее к пиару, чем к науке. К счастью, авторы соблюдают осторожность, упомянув в абстракте биогенное происхождение в последнюю очередь, а в дискуссии сделана оговорка, что происхождение фосфина может быть связано с каким-то неизвестным абиогенным процессом. Впрочем, пиар может оказаться полезным, если привлечет дополнительные средства к исследованиям Венеры, а еще лучше — к исследованиям природных восстановленных состояний фосфора на Земле.

[skroznik]

Нобелевская премия по физике присуждена за изучение Вселенной

06 октября 2020 13:20

В Швеции продолжается Нобелевская неделя-2020. Лауреатами премии в области физики за изучение Вселенной стали ученые из Великобритании и Германии Роджер Пенроуз, Рейнхард Гензель и Андреа Гез.

Пенроуз удостоен награды за доказательство того, что образование черных дыр является надежным предсказанием общей теории относительности, а Гензель и Гез получили премию за открытие супермассивного компактного объекта в центре Галактики, передает телеканал "Россия 24".

Церемония награждения лауреатов состоится в Стокгольме 10 декабря – в день смерти Альфреда Нобеля, но из-за пандемии коронавируса в этом году она пройдет в режиме онлайн

[skroznik]

Краткое пояснение: "Клуб 1 июля" - сообщество ведущих ученых РАН (в подавляющем числе естественно-научного профиля) созданное как противодействие путинской реформе не только РАН но и науки в России в целом.

Письмо Клуба «1 июля» в ответ на инициативы М.В. Ковальчука

25.12.2020

Ряд членов Клуба «1 июля» подписал письмо в адрес председателя правительства РФ Михаила Владимировича Мишустина как реакцию на опубликованные в нашей газете инициативы М.В. Ковальчука. Публикуем присланный в редакцию ТрВ-Наука документ. Кроме того, мы опубликовали реакцию Минобрнауки России на предложения главы НИЦ «Курчатовский институт».

Глубокоуважаемый Михаил Владимирович!

Мы обеспокоены и огорчены Вашей готовностью серьезно обсуждать инициативы чл.-корр. РАН М.В. Ковальчука по коренному преобразованию научной сферы России. Они показывают, что реформаторский зуд академических неудачников, приведший к катастрофе в этой области и к потере Россией передовых позиций в мировой науке, никуда не ушел и продолжает пользоваться поддержкой первых лиц.

Напомним, что на протяжении последних 15 лет вся крайне активная «работа» М.В. Ковальчука сводится лишь к имитации бурной деятельности и вбросу «новых прорывных предложений», примерами которых являются призывы бросить все силы сначала на нанотехнологии, затем на природоподобные, когнитивные технологии, а теперь на «мегасайенс». Единственным результатом этих потуг стали потерянные для дела годы и введение в оборот абсолютно нелепых словосочетаний (например, Центр нано-, био-, информационных, когнитивных и социогуманитарных наук и технологий (НБИКС-центр)). Все реальные дела провалены: например, несмотря на данные более 10 лет назад обещания, реактор ПИК так и не превращен в работающую научную установку, реактор ИР-8 в самом Курчатовском институте почти не функционирует, да и синхротрон в Курчатовском институте, который должен был стать «флагманом» для аналогичных проектов, дает весьма скромные результаты. Стараниями М.В. Ковальчука в Российской Федерации слово «мегасайенс» звучит уже несколько лет, и за это время во многих странах уже запущены крупные научные установки, дающие реальный научно-практический результат, а не пополнение словаря новояза.

Извлеченные из-под сукна хорошо известные и давно отвергнутые предложения М.В. Ковальчука направлены на уничтожение единого научного пространства России, и без того уже утратившего важные форпосты в бывших союзных республиках и других в прошлом союзных нам государствах. Дробление российской науки на пять недееспособных фрагментов в условиях катастрофического недофинансирования необратимо низведет Россию на уровень третьесортной державы. Разрушение единой системы научного самоуправления, образования, упразднение единого центра экспертизы государственных решений грозят дальнейшим умножением шарлатанства, лженауки и дилетантизма во всех областях государственной деятельности. В условиях расширяющихся санкций и ограничений к доступу технологий из-за рубежа это скоро приведет к деградации и в гражданской экономике, и в оборонной промышленности.

Мы понимаем, что Вы вынуждены прислушиваться к мнению М.В. Ковальчука, стремящегося любым путем подмять под себя всю российскую науку. Но мы просим Вас помнить, что на посту Председателя Правительства России Вы несете ответственность перед нашими предками, современниками и потомками за судьбу великой цивилизации и не должны руководствоваться сиюминутными интересами сегодняшних дворцовых фаворитов. Такое отношение к науке со стороны Правительства – печальный итог ревизии приоритетов в развитии страны, быстро утрачивающей ориентиры и позиции в сложном и конкурентном мире. Пока еще в Ваших силах остановить этот процесс.

[skroznik]

Опубликовав выше ответ комитета "1 июля" (собрание ведущих ученых РАН преимущественно естественно-научных направлений как противодействие путинской реформе науки) на письмо Ковальчука, было бы нелогично не привести само это письмо, что я сейчас и делаю. Как по мне - письмо пустое и ничего кроме словоблудия и пустословия я там не нашел. Очередная имитация собственной якобы деятельности и значимости.

Ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции
Федеральное государственное бюджетное учреждение
«Национальный исследовательский центр «КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ»
(НИЦ «Курчатовский институт»)
ПРЕЗИДЕНТ

Пл. Академика Курчатова, д. 1, Москва, Россия, 123182 30.11.2020

На документе стоит виза М. В. Мишустина «Чернышенко Д. Н. Прошу разобраться и доложить».

Председателю Правительства Российской Федерации
МИШУСТИНУ М.В.

Уважаемый Михаил Владимирович!

Стратегия научно-технологического развития Российской Федерации определяет одной из ключевых задач, без решения которых невозможно обеспечить способность страны адекватно отвечать на большие вызовы, формирование эффективной современной системы управления сферой исследования и разработок.

Основные принципы построения такой системы определяются тем, что научные и образовательные организации, промышленные предприятия и инновационные структуры, решая большое количество разноплановых задач, в совокупности должны обеспечить реализацию полного инновационного цикла от фундаментальных исследований до внедрений результатов НИОКР в производство.

Это требует применения различных методов организации деятельности научных коллективов, решающих разные задачи, и использования адекватных инструментов их финансирования.

С учётом лучших отечественных и мировых практик, в частности, опыта организации научно-технологической сферы Германии, представляется целесообразным провести переформатирование научного потенциала Российской Федерации, объединяя в пять кластеров (групп) научные и научно-образовательные организации сообразно стоящим перед ними задачам.

Первая группа должна объединить организации, создающие и эксплуатирующие уникальные научные установки. Деятельность этих организаций, имеющих на своем балансе сложнейшую и дорогостоящую исследовательско-технологическую инфраструктуру и составляющих стратегическое ядро научно-технологического комплекса страны, должна в данном объеме обеспечиваться за счет средств федерального бюджета.

Научная программа данной группы должна быть направлена на решение стратегических задач научно-технологического развития и финансироваться, в основном, за счет государственного заказа (директивного). Входящие в нее организации не должны, как правило, участвовать в конкурсах различных фондов и других институтов развития.

Такое объединение могло бы носить имя И. В. Курчатова (аналог — общество Гельмгольца, Германия).

Помимо финансирования из федерального бюджета объединение должно иметь в своём распоряжении резервный (оперативный) фонд, который позволял бы быстро и гибко поддерживать те направления, на которых в кратчайшие сроки должны быть достигнуты результаты стратегической значимости.

Вторая группа организаций — научные организации, осуществляющие фундаментальные исследования по широкому спектру современных естественно-научных направлений. Их задачей является получение новых знаний о структуре и свойствах материального мира и формирование научной базы принципиально новой техники и технологий.

В состав этой группы должны войти институты, имеющие показатели результативности научной деятельности, сопоставимые или превышающие общемировые.

Финансирование данного объединения должно складываться из базового (за счёт средств федерального бюджета) и за счёт участия в конкурсах федеральных органов исполнительной власти, РФФИ, РНФ и других фондов, включая участие в международных научных проектах.

Объединение институтов этой группы могло бы быть названо именем М. В. Ломоносова (аналог — общество Макса Планка, Германия).

На таких же принципах могло бы быть создано третье объединение научных организаций, осуществляющих исследования глобальных социально-экономических процессов, духовного мира человека во взаимосвязи с его социальными функциями и проявлениями и прогнозирование процессов мирового развития. Это объединение могло бы носить имя В.И. Вернадского.

Четвёртую группу могли бы составить государственные научные центры и другие организации, осуществляющие прикладные проблемно-ориентированные исследования и разработки. Главная задача данной группы — трансфер результатов деятельности первых двух групп в реальный сектор экономики. Исходя из этого, примерно половина бюджета участников данного объединения могла бы обеспечиваться за счёт средств федерального бюджета, вторая часть — заказы промышленных компаний, конкурсы федеральных органов исполнительной власти и т. п.

Научные организации данной группы могли бы составить объединение, названное именем С.П. Королёва (аналог — общество Фраунгофера, Германия).

Объединение, в которое вошли бы МГУ им. М.В. Ломоносова, СПбГУ, ведущие национальные исследовательские и федеральные университеты, решающие стратегическую задачу развития интеллектуального потенциала страны, могло бы носить имя Петра Великого (пятая группа - skroznik).

Схема финансирования участников данного объединения должна носить диверсифицированный характер и включать финансирование за счёт средства [sic! — Ред.] федерального бюджета (инфраструктура, госзадание), участие в конкурсах федеральных органов исполнительной власти, грантов РФФИ, РНФ и других институтов развития, заказы научных организаций, промышленных предприятий, бизнеса.

Основа для объединения организаций первой группы была заложена «Соглашением о парт­нёрстве в области создания, модернизации и использования уникальных исследовательских установок мега-класса», заключённым пятнадцатью крупнейшими научными организациями Российской Федерации и поддержанным Президентом Российской Федерации (21.03.2013 № Пр-1181).

Полномасштабное создание вышеописанной структуры обеспечило бы функционирование сферы науки, технологий и инноваций как единой системы, интегрированной с социально-экономической системой страны и обеспечивающей независимость и конкурентоспособность России.

На Ваше решение.

С уважением,
М.В. Ковальчук

[skroznik]

В ожидании гигантских ускорителей

09.03.2021

Анатолий Сидорин,
зам. начальника ускорительного отделения Лаборатории физики высоких энергий ОИЯИ

Если бы нынешняя Европейская стратегия по развитию физики высоких энергий была принятая лет сорок назад, она бы не вызвала никаких вопросов. Главный приоритет на будущее — работа над созданием электрон-позитронного коллайдера периметром 100 км. Это значит, что ЦЕРН по-прежнему претендует на лидерство в мире в области строительства гигантских ускорителей, предназначенных для исследований физики частиц.

В течение почти всей второй половины XX века словосочетание «большой ускоритель» воспринималось как синоним к «хороший ускоритель». Создание всё больших и больших ускорителей рассматривалось даже как один из элементов гео­политического соперничества. Выбор максимальной энергии частиц определялся в основном экономическими соображениями, а в целом чем больше, тем лучше. Было принято прогресс ускорителей иллюстрировать диаграммой, показывавшей по годам экспоненциальный рост энергии взаимодействующих частиц. Ситуация радикально изменилась в 1993 году, когда Конгресс США прекратил финансирование самого грандиозного ускорительного проекта за историю человечества — сверхпроводящего суперколлайдера (SSC). Это был огромный ускорительный комплекс, основная установка которого — коллайдер с периметром орбиты 87 км и энергией протонов 20 ТэВ. К 1993 году на строительство уже было потрачено 2 млрд долл. (на современные цены сумма еще более грандиозная), шла прокладка туннеля и монтаж оборудования. Конгресс мотивировал свое решение двумя основными причинами. Первая из них — распад СССР, в результате которого у США исчезла необходимость доказывать свое превосходство в области физики высоких энергий (в 1980-е годы в СССР были начаты работы по созданию коллайдера с периметром 20 км и энергией 3 ТэВ, советский проект был окончательно закрыт в 1998 году). А вторая, и куда более важная из них, заключалась в том, что американские физики пессимистично относились к исследовательскому потенциалу такой установки и считали, что на эти средства можно осуществить большое количество куда более интересных проектов. Скепсис со стороны теоретиков по отношению к гигантским ускорителям возник еще в начале ­1980-х, когда начался массовая «утечка мозгов» из физики высоких энергий в астрофизику. Например, академик РАН А.Н. Сисакян, на стыке веков возглавлявший Объединенный институт ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне и сформировавший нынешнее лицо института, в лекциях по физике частиц так иллюстрировал возможности новых фундаментальных открытий с использованием ускорителей на сверхвысокие энергии: «Напомню, что ускорение частиц до энергии 1015 ГэВ, отвечающей „великому объединению“ сильного и электрослабого взаимодействий, потребовало бы сооружения ускорителя размером с Солнечную систему. А если бы мы хотели продвинуться до „планковской“ энергии 1019 ГэВ (на этом рубеже становятся существенными квантово-гравитационные эффекты), то пришлось бы строить ускоритель, кольцо которого имело бы протяженность порядка 10 световых лет».

На этом фоне создание Большого адронного коллайдера (LHC, БАК) в ЦЕРНе стало возможным благодаря уникальному стечению многих обстоятельств. Во-первых, в ЦЕРНе был готовый туннель длиной 27 км (в котором размещался Большой электрон-позитронный коллайдер (LEP), и максимальная энергия протонов 7 ТэВ в LHC была продиктована именно периметром туннеля, а не программой исследований). И, что еще более важно, проект начинался на фоне активного формирования Европейского Союза в его современном виде. Тогда настолько преобладали центростремительные тенденции, что любые общеевропейские проекты воспринимались с энтузиазмом. Не случайно внимание средств массовой информации было активно направлено и на LHC — вплоть до обсуждения домохозяйками его будущей научной программы. Строительство LHC потребовало концентрации ресурсов и привело к закрытию нескольких небольших лабораторий в разных странах, но тогда на эту жертву пошли именно в духе задачи ЦЕРНа — объединение усилий всей Европы, позволяющее реализовать программы, достойно выглядящие на фоне сверхдержав.

Оправдал ли LHC связанные с ним ожидания? И да и нет. Его основной задачей было открыть бозон Хиггса или однозначно доказать, что такой частицы в природе не существует (а были и варианты теории, которые без нее обходились). С этой задачей он справился. Но кроме задач были еще и мечты. Мечты, в которые по-настоящему никто не верил. И одна из них — это открытие суперсимметричной частицы SUSY, кандидата на объяснение загадки темной материи. А другая мечта — из области «а вдруг?». Увы, LHC разбил все мечты. Никаких «а вдруг?», и так до ускорителя размером в Солнечную систему.

Будет ли после этого человечество строить новые гигантские коллайдеры? После вышесказанного ответ может прозвучать странно, но да. В ближайшей перспективе как минимум один. Это будет электрон-позитронный коллайдер на энергию пучков 250 ГэВ (максимальная энергия протонов в LHC равна 7 ТэВ). Именно столько нужно, чтобы исследовать свойства бозона Хиггса. Здесь уместно пояснить разницу между протонным и электрон-позитронным коллайдером. Протон частица составная: его образуют три кварка и примерно столько же глюонов, поэтому на каждую элементарную частицу (или ­консистюэнт) при столкновениях приходится примерно 1/6 часть полной энергии протона. Но, что самое важное, энергия составных частей протона не может быть точно определена, а именно они и рождают при столкновениях новые частицы. Электрон, как и позитрон, является частицей элементарной, поэтому вся энергия расходуется в столкновениях, а энергия электронов и позитронов может быть установлена с высочайшей точностью. Поэтому иногда говорят, что протонный коллайдер — установка для открытий, а электрон-позитронный — для изучения уже открытого. Открытие бозона Хиггса сформулировало задачу для электрон-позитронного коллайдера: набор большого количества данных и прецизионные измерения свойств новой частицы. В важности этой задачи никто из физиков не сомневается, и рано или поздно такая установка состоится (ее называют фабрикой хиггсов). В начале века, когда стартовала разработка технического проекта Международного линейного коллайдера (ILC), было ясно, что это может быть только линейный коллайдер: он обеспечивает бо́льшую светимость (т. е. темп набора данных) по сравнению с циклическим. С тех пор в физике циклических коллайдеров произошла революция, позволившая за счет новых идей по организации места столкновения пучков обеспечить увеличение светимости примерно в сто раз. Сейчас и линейный, и циклический коллайдер в качестве фабрики хиггсов практически эквивалентны по всем параметрам: и по светимости, и по капитальным и по эксплуатационным затратам. Какой из них строить — дело вкуса. Но понятно, что этой ниши хватит только на одну установку в мире. И как только кто-нибудь начнет ее строить, все остальные проекты с большой вероятностью сразу умрут. ЦЕРН ставит на циклический коллайдер, и если они начнут прокладывать туннель раньше других, то конкурентов уже не будет. Или, если бы японское правительство подтвердило в прошлом году свое решение о размещении ILC в Японии (а по условиям соглашения страна размещения покрывает не менее половины стоимости), то стратегия развития ЦЕРНа, наверное, была бы иной. Проект циклической фабрики хиггсов сейчас активно разрабатывается также и в Китае; периметр установки там, как и в ЦЕРНе, оценивается примерно в 100 км. Если правительство КНР начнет финансировать прокладку туннеля, то не исключено, что у европейской программы возникнут серьезные проблемы.

И всё же если руководство ЦЕРНа правильно оценило ситуацию, то фабрика хиггсов будет построена именно в Швейцарии. Что это означает для будущего этой организации? В текущий момент львиная доля бюджета тратится на эксплуатацию и развитие LHC. Будущий циклический коллайдер «съест» весь бюджет на многие годы вперед, и на другие программы останутся крохи. ЦЕРН окончательно превратится в ­лабораторию одной установки. Для персонала, как и для научных коллабораций, такой сценарий вполне приемлем — это хорошая работа на десятилетия. Главный риск — потеря интереса к ЦЕРНу со стороны стран-участниц. Главная проблема — полная неопределенность в судьбе через пятьдесят лет. В протон-протонный коллайдер в туннеле фабрики хиггсов по гамбургскому счету никто не верит (может, это слишком субъективная оценка).

Руководство ЦЕРНа сделало трудный выбор. Но прежде чем его осуждать или приветствовать, нужно рассмотреть другие возможные варианты.

Один из них — это превращение лаборатории в центр коллективного пользования, когда любой группе ученых, которая предложила интересную программу исследований, предоставляется время работы на одной из установок. Таким путем пошли несколько крупных лабораторий. Например, DESY в Гамбурге, многие годы являвшаяся одним из лидеров исследований по физике частиц. Сейчас установка PETRA, бывший электрон-позитронный коллайдер (в свое время лидер по энергии, на котором был открыт глюон), переоборудован в источник синхротронного излучения, а в 2018 году в DESY был запущен Европейский рентгеновский лазер на свободных электронах (XFEL). XFEL — сверхпроводящий линейный ускоритель длиной 3,4 км. Конечно, это не линейный коллайдер, но масштаб впечатляет. Сейчас лаборатория обладает уникальным набором оборудования, позволяющего проводить исследования по биологии, химии, материаловедению, и работает на условиях открытого доступа. Для ЦЕРНа такой путь, скорее всего, всерьез даже не рассматривался. Во-первых, это полный отказ от уникальной роли в мировой науке, а во-вторых, набор экспериментальных установок очень далек от требований прикладных исследований.

Еще один путь — осуществление исследований «широким фронтом» на менее масштабных установках. Этот путь реализуется в ОИЯИ и этим же путем пошли разработчики международной установки FAIR, которая сооружается в Германии, также при участии России. В ОИЯИ в настоящее время обсуждается стратегический план развития этой организации. В его проект включены все традиционные для ОИЯИ направления: синтез сверхтяжелых элементов, физика нейтрино, прикладные исследования с помощью источника нейтронов, эксперименты по релятивистской ядерной физике на коллайдере NICA, исследования по радиобиологии, развитие информационных технологий. Проект FAIR начинался с формирования четырех больших коллабораций, с научными интересами от медицины до астрофизики. Структура и параметры установок выбирались так, чтобы максимально удовлетворить их запросам. Такой путь, наверное, возможен и для ЦЕРНа. Во всяком случае, была создана группа, работающая над диверсификацией программы исследований, и она подготовила материалы как минимум по десяти интересным направлениям, помимо физики на LHC. В стратегии развития присутствуют слова о продолжении работы в этом направлении, но на фоне затрат на новый коллайдер это скорее жест вежливости.

[skroznik]

Открытое письмо научных работников о проблемах финансирования науки в России

25.03.2021

Адресовано: Президенту РФ В. В. Путину,
Министру науки и высшего образования РФ В. Н. Фалькову,
Министру финансов РФ А. Г. Силуанову
Копия: Президенту РАН А. М. Сергееву, председателям отделений РАН

Мы, молодые ученые, сотрудники научных организаций и высшей школы, обеспокоены ситуацией, складывающейся из-за недостаточного финансирования науки в нашей стране. На заседании Совета по науке и образованию 8 февраля 2021 года лауреат премии Президента Российской Федерации в области науки и инноваций для молодых ученых Анастасия Проскурина озвучила ряд проблем, касающихся финансирования науки, уровня реальных зарплат и условий труда научных работников [1]. Эти проблемы распространены во всех регионах и касаются большинства научных организаций.

Низкие реальные зарплаты научных и инженерно-технических сотрудников

По оценкам Росстата, средняя зарплата научных работников в 2017 году составляла от 40 до 50 тыс. руб., а в 2018-м достигла почти 100 тыс. руб. в месяц в среднем по стране [2]. Однако эти значения не отражают реальную ситуацию с зарплатами ученых. В соответствии с опросом телеканала ОТР, средняя зарплата научного работника в 2017 году составляла чуть более 20 тыс. руб. [3]. На текущий момент ситуация не изменилась: в низких размерах окладов можно убедиться, посетив сайт ученые-исследователи.рф, где объявляются конкурсы на замещение должностей в научных организациях. Дополнительные стимулирующие выплаты к низкому окладу нестабильны и не всегда обеспечивают достойный уровень заработной платы.





Рис. 1. Средняя зарплата научных работников в РФ по данным Росстата (слева) и телеканала ОТР (внизу)

Выполнение майских указов 2012 года, предусматривающих повышение зарплат до 200% от средней величины по региону, оказалось невозможным ввиду отсутствия средств для этого в организациях. Поэтому, чтобы обеспечить исполнение указов по отчетности, руководители некоторых организаций были вынуждены прибегнуть к формальному переводу сотрудников на дробные ставки. При этом многие сотрудники продолжают работать полный рабочий день или даже сверхурочно и получают надбавки, размер которых может превышать базовый оклад, однако и размер, и регулярность таких выплат носят непостоянный и непредсказуемый характер.

Таким образом, повышение зарплат научного и технического персонала может происходить только на бумаге, без реального увеличения выплат научному и техническому персоналу. Кроме того, оценка уровня заработных плат в отчетности проводится по средним значениям, которые не отражают реальную картину из-за существенного разброса между максимальными зарплатами и зарплатами большинства, — правильнее было бы использовать в качестве критерия медианную зарплату.

Недостаточное финансирование научных исследований и инфраструктуры

Научные и образовательные организации сталкиваются в последние годы с острой нехваткой средств для покупки оборудования, реактивов и расходных материалов. Во многих организациях нет финансовой возможности оплатить заказ дополнительных исследований, необходимых для получения научного результата, не хватает средств на ремонт помещений и оборудования. Нередки ситуации, когда расходы на участие в научных конференциях и экспедициях частично или полностью покрываются за счет личных средств сотрудников. Кроме того, иногда из-за недостатка финансирования приходится ограничивать публикации научных сотрудников в высокорейтинговых журналах. Для выполнения госзаданий и обеспечения текущих расходов приходится выделять средства из дополнительных доходов и из средств грантов.

Сокращение возможностей для карьерного развития молодых ученых

Остро стоит проблема недостатка ставок для молодых ученых: студентов, аспирантов и выпускников аспирантуры. Перспективная молодежь уходит из российской науки и уезжает в другие страны в результате отсутствия ставок в отечественных научных организациях.

С изменением правил грантового финансирования молодым ученым становится всё сложнее начать самостоятельные исследования и организовать независимые подразделения. Нас крайне беспокоит происходящее присоединение фонда РФФИ к фонду РНФ, которое может привести к уменьшению финансирования и снижению его доступности для небольших независимых научных групп в связи с высокими требованиями к количеству публикаций и ограничениями по участию исследователей в нескольких грантах, даже по различным тематикам.

Другой пример — неожиданная отмена конкурса проектов фундаментальных научных исследований («а») РФФИ, заявки на который принимались с 25 ноября по 31 марта 2021 года. 1 марта 2021 года в соответствии с неопубликованным решением Правительства конкурс отменили, а уже поданные заявки оставили без рассмотрения. Отмена подобных массовых конкурсов приведет к снижению количества независимых научных групп и новых исследовательских проектов, а следовательно, и будущих прорывов в науке. Более того, форма, в которой это было сделано, была крайне оскорбительна для российских ученых.

Низкие зарплаты, неблагоприятные условия труда и туманные карьерные перспективы делают российские научные учреждения неконкурентоспособными в сравнении с частными компаниями, нуждающимися в высококвалифицированных технических сотрудниках, а также с иностранными научными организациями. Указанные проблемы широко распространены и касаются не только отдельно взятых академических организаций. При этом мы подчеркиваем именно необходимость реального повышения финансирования, а не наказания руководителей, оказавшихся в безвыходной ситуации.

2021 год объявлен Президентом РФ Годом науки и технологий [4]. На прикладную и фундаментальную науку в 2021 году выделят примерно 550 млрд руб. [5, 6]. Это составляет только 0,5 % от ВВП РФ по оценке Росстата за 2020 год [7], при этом ведущие страны выделяют на науку от 1,5% ВВП [8]. Для эффективной конкуренции нашей страны на научной мировой арене необходимо обеспечить сопоставимое финансирование, а для выхода на лидерские позиции – повышение до 4-5% ВВП.



Рис. 2. Финансирование научной отрасли в других странах

В связи с вышеизложенным, мы обращаемся к Президенту и Правительству Российской Федерации, министерствам образования, науки и финансов и руководству Российской академии наук с просьбой пересмотреть существующую систему финансирования науки в нашей стране.

Необходимо увеличить финансирование научных и образовательных организаций, чтобы создать возможность установления минимального оклада по младшим научным и инженерно-техническим должностям не ниже уровня медианной заработной платы по региону при сохранении финансирования для стимулирующих выплат, увеличения окладов с повышением должности и обеспечения достойной заработной платы и количества ставок, необходимых для эффективной работы организаций.

Следует также проработать вопрос об обеспечении финансированием инфраструктуры научных и образовательных организаций, учитывая их потребности, для эффективного выполнения государственных заданий.

Мы предлагаем проводить исследование мнений потенциальных грантополучателей перед принятием решений о количестве и условиях конкурсов и просим обеспечить преемственность конкурсов РФФИ, в особенности конкурса «а» и молодежных проектов, в частности, без введения ранее не распространявшихся на них ограничений.

Диалог с научными и образовательными организациями и новые условия финансирования позволят повысить эффективность отечественных научных исследований до уровня ведущих стран и будут стимулировать научно-педагогических работников к достижению новых вершин. Российская наука станет для молодых и перспективных ученых привлекательной, что остановит «утечку мозгов». Таким образом российская наука сможет выйти на лидирующие позиции в мире, что обеспечит передовое технологическое развитие нашей страны.

Благодарим за внимание к проблеме и надеемся на продуктивное сотрудничество.

Список литературы

1. Президент России: В День российской науки под председательством Владимира Путина в режиме видеоконференции состоялось заседание Совета по науке и образованию. Режим доступа: http://www.kremlin.ru/events/president/news/64977
2. РБК Экономика: Зарплаты российских ученых впервые достигли почти 100 тыс. руб. Режим доступа: https://www.rbc.ru/economics/10/04/2...794729bdf0c004
3. ОТР: Зарплата российский ученых по данным опроса зрителей ОТР. Режим доступа: https://otr-online.ru/realnye-cifry/...ey-otr-27.html
4. Президент России: Владимир Путин подписал Указ «О проведении в Российской Федерации Года науки и технологий». Режим доступа: http://www.kremlin.ru/acts/news/64749
5. Российская Газета: Свыше 350 миллиардов рублей федеральный бюджет предоставит в 2021 году на проведение прикладных научных исследований, заявил премьер-министр Михаил Мишустин. Режим доступа: https://rg.ru/2021/01/18/svyshe-350-...edovaniia.html
6. Правительство России: Михаил Мишустин утвердил программу фундаментальных научных исследований до 2030 года. Режим доступа: http://government.ru/news/41288/
7. Росстат: Новости Росстата. Росстат представляет первую оценку ВВП за 2020 год. Режим доступа: https://rosstat.gov.ru/folder/313/document/113015
8. Общедоступная статистическая платформа Knoema: Мировой атлас данных. Исследования и разработки. Затраты на НИОКР. Расходы на НИОКР, в % к ВВП. Режим доступа: https://knoema.ru/atlas/topics/Иссле...cent-к-ВВП