Галактики в пробирке

Всеобщая теория, объясняющая фундаментальные принципы построения Вселенной, сейчас является самой популярной научной идеей. Для ее проверки создаются специальные модели, позволяющие прибегнуть к изучению вопроса в лабораторных условиях.

Фото: Галактики в пробирке

Теория струн – таково второе название всеобщей теории – подразумевает, что все наблюдаемые во Вселенной процессы являются результатом взаимодействия одномерных протяженных объектов, называемых квантовыми струнами.

Согласно этой доктрине даже пространство и время - всего лишь одни из проявлений бесконечного разнообразия форм, способных рождаться от этого взаимодействия.

Преимущества теории струн видны сразу. Она позволяет все события в мире описать при помощи одних и тех же первоисточников. Однако доказательства этой теории пока являются лишь косвенными, и подтверждение им ученым еще предстоит найти.

Для экспериментального решения сразу в нескольких лабораториях мира создаются компактные модели, получившие название "Галактики в пробирке". В условиях сверхнизких температур физики осуществляют комбинацию из жидкого гелия и магнитных полей, дающую представление о том, как выглядел молодой космос.

Одна из таких научных групп – британские ученые из Университета Ланкастера – смогла с помощью подобной модели доказать одно из "недоказуемых" положений теории струн. Они создали в пробирке ситуацию, подобную той, что предшествовала Большому Взрыву.

Всеобщая теория гласит, что квантовые струны образуют браны (производная от слова "мембрана") – трехмерные объекты, помещенные в многомерное пространство. Столкновение двух бран способно вызвать большой энергетический выброс, ведущий к процессу "раздувания", образующему новую Вселенную.

Именно так, по предположению сторонников теории струн, произошел Большой Взрыв и последовавший за ним рост нашей Вселенной. Оставалось только получить доказательства – взять две браны, каждая из которых по размерам сравнима с Вселенной, заставить их столкнуться и пронаблюдать за тем, что будет происходить.

Однако у этой эксперимента нашелся более простой аналог: английский физики приудмали способ эмулировать подобные процессы в пробирке с жидким гелием. Руководитель проекта Ричард Хейли предложил изучить столкновение бран на примере взаимодействия двух слоев гелия в разном физико-химическом состоянии.

В металлический цилиндр размерами 8 на 45 миллиметров физики поместили изотоп гелия, известный как гелий-3 и состоящий из двух протонов и одного нейтрона. Содержимое было охлаждено до температуры 150 микроКельвинов выше абсолютного нуля. При этой температуре гелий-3 вошел в супержидкое состояние, а образующие его атомы расположились упорядоченно, так что призрачные квазичастицы смогли пролетать насквозь без столкновений.

В полученной структуре быстро установилось "нарушение симметрии" - феномен, который является первообразующим для всех сил в мире, кроме гравитации. Фактически, гелий-3 разделился на два разных состояния вещества, которые экспериментаторы промаркировали как А-фаза и В-фаза.

Манипулируя магнитными полями, ученые разделили содержимое контейнера на трехслойный "бутерброд" – по краям вещество в В-фазе, а между ним прослойка из гелия-3 в А-фазе. Затем, ослабив магнитное поле, физики заставили две части в В-фазе ступить во взаимодействие.

Смотрите фоторепортажи в разделе " Наука и история "

Ричард Хейли говорит, что получившийся результат очень похож на то, как могли бы столкнуться две браны. И хотя гелий сильно отличается от космического вакуума, небольшая математическая корректировка позволит использовать полученные результаты в рамках теории струн.

"Правда.Ру" решила узнать - как можно изучить Вселенную в кабинете? С этим вопросом мы обратились к сотруднику Государственного астрономического института им. Штейнберга, кандидату физико-математических наук Николаю Поташову:

"Именно в кабинете и происходит большая часть работы в сфере астрофизики. Ученые нередко даже не принимают участия в наблюдениях и получении данных – на их плечи ложится работа с уже имеющимися результатами, как с математическими формулами.

Что же касается теории струн, то она полностью на данный момент построена на допущениях и гипотезах, проверка которых экспериментальным путем все еще невозможна. Лишь

Галактики в пробирке

"Галактики в пробирках" позволяют хоть немного разобраться в том, как же это все работает (или может работать).

Тем не менее данный эксперимент, хоть и знакомит с тем, как взаимодействуют квантовые струны, не является наглядной демонстрацией такого процесса, а всего лишь эмулирует его доступными средствами. Для того чтобы по-настоящему обнаружить струны, ученым требуется зафиксировать гравитационное поле и найти способ его измерения.

Ни один из существующих в настоящее время приборов подобные замеры сделать не может. Остается лишь надеяться, что с такой задачей справится Большой адронный коллайдер, ведь поиск частиц или волн, образующих гравитационную силу, является одним из пунктов в расписании его работы".

Читайте также на " Правде.Ру "