Молодежь и наука

И фундаментальные проблемы, и новые теории

Гельмгольцевская международная летняя школа "Космология, струны и новая физика" в рамках программы DIAS-TH завершила работу в ЛТФ ОИЯИ 10 сентября. В ней участвовали аспиранты, молодые ученые и профессора из Австрии, Азербайджана, Белоруссии, Вьетнама, Германии, Египта, Индии, Ирана, Испании, Казахстана, Монголии, Польши, России, Чехии, сотрудники ОИЯИ. Рассказать о школе наш корреспондент Ольга Тарантина попросила председателя оргкомитета А.Т.Филиппова.

Проведение школы входит в программу, которую в течение многих лет традиционно поддерживает Объединение имени Гельмгольца, крупнейшая научная организация Германии. Надеюсь, будет поддерживать и в будущем, хотя внешние факторы влияют и на школу: в этом году зарубежных участников несколько меньше, чем обычно. Для меня программа школ началась с конференции, которая сначала прошла в Дубне, затем в Италии. После этого были еще две школы-конференции, в которых принимали значительное участие ученые из Германии, причем, в самое финансово трудное для Института время, когда Германия пришла нам на помощь. Эти школы-конференции постепенно породили программу школ, которую, в разных формах, поддержали Германия, РФФИ и некоторые другие международные научные фонды (например, ЮНЕСКО).

По этой программе организуются школы, посвященные современным проблемам квантовой теории поля, физики атомного ядра, физики адронов, физики высоких энергий. Данная школа традиционно посвящается наиболее фундаментальным проблемам теоретической физики, одновременно затрагивающим все эти науки и космологию. Последняя дополнительно требует привлечения теорий гравитации, супергравитации и суперструн, равно как и знакомства с данными астрофизических наблюдений.

Вообще, космология и космические исследования сейчас вырываются вперед. В США они начали выходить вперед за счет физики высоких энергий - после закрытия Тэватрона средства, предназначенные на этот ускоритель, вероятно, пошли на космическую программу. В те годы в ней была существенная военная компонента, но из нее выросла и целая программа космических исследований, относящихся к изучению ранней Вселенной. Таким вот странным образом эти исследования оказались связанными с физикой высоких энергий. Конечно, имея общий предмет исследования, они перекрываются и по существу, так что экспериментальные и теоретические программы ОИЯИ, ЦЕРН и других центров физики высоких энергий также сильно связаны с современной космологией.

На школе представлены различные теоретические направления и их сравнение с результатами экспериментов на ускорителях и астрофизических наблюдений. Различным проблемам космологии были посвящены 15 лекций. Глубокий обзор современного состояния теории очень ранней Вселенной и проверки теории инфляции представили основатели этой теории А.Старобинский (ИТФ РАН, на снимке) и В.Муханов (Мюнхенский университет, Германия). Критический анализ существующих теоретических альтернатив инфляционным моделям и их предсказаниям дал В.Рубаков (ИЯИ РАН). С этими тремя циклами лекций должны познакомиться не только исследователи, работающие в этой чрезвычайно интересной области науки, но и все ученые, желающие понять, что сегодня достоверно известно о происхождении Вселенной.

Эта проблема неразрывно связана с проблемой обобщения так называемой Стандартной модели, подтвержденной недавними наблюдениями бозона Хиггса в ЦЕРН. Частицы Стандартной модели составляют лишь одну двадцать пятую часть массы Вселенной. Три четверти массы называют темной энергией а остальное - темной материей. Простейшая реализация темной энергии - космологическая постоянная, впервые предложенная (но впоследствии категорически отвергнутая) А.Эйнштейном. Эксперименты на ускорителях пока не могут прояснить ее происхождение и природу. Напротив, неизвестные частицы темной материи экспериментаторы энергично ищут в различных процессах.

В лекциях Д.Казакова (ЛТФ ОИЯИ) был представлен исчерпывающий обзор идей и результатов Стандартной модели и доступных экспериментальной проверке ее обобщений. Поиски соответствующих экзотических частиц в конкретных экспериментах в ЦЕРН подробно описаны в лекциях Э.Бооса (МГУ). Интересное дополнение к программе поисков новой физики изложено в лекции О. Теряева (ЛТФ ОИЯИ). Полный анализ всевозможных данных о темной материи представили в своих лекциях Д.Горбунов и С.Демидов (ИЯИ РАН).

Все эти поиски пока не привели к обнаружению экзотических, не предсказываемых Стандартной моделью частиц. Особенно огорчает многих теоретиков отсутствие данных о суперчастицах - партнерах "обычных" частиц Стандартной модели. Предсказания этих частиц идут от теорий суперсимметрии, супергравитации и суперструн. Некоторые аспекты этих фундаментальных теорий вошли в программу нашей школы. В лекциях В.Бухмюллера (DESY, Германия) описаны основные попытки построения теоретических моделей, отличающихся от Стандартной. Вводные курсы по теории суперсимметрии, супергравитации и суперструн прочли молодые теоретики Э.Мусаев (Институт Макса Планка, Потсдам, Германия) и Т.Вразе (Технический университет Вены, Австрия), который также дал обзор приложений супергравитации в инфляционной теории ранней Вселенной. В этой области находит применения и суперконформная механика, описанная в лекциях С.Федорука (ЛТФ ОИЯИ). К суперсимметричной тематике относятся и лекции В.Спиридонова и А.Голубцовой (ЛТФ ОИЯИ), а также лекции нескольких участников школы.

Интересные применения суперсимметрий были затронуты также в лекциях Д.Гальцова (МГУ), который также дал обзор черных дыр и современного состояния классической теории гравитации. Лекции Д.Фурсаева (Университет "Дубна") посвящены весьма обсуждаемому явлению "зацепления" в гравитации и в квантовой механике, тесно связанному с так называемым голографическим описанием. Эта связь заслуживает отдельной небольшой школы, о которой нам стоит подумать.

На мой взгляд, программа школы получилась интересной, хотя и не все задуманное удалось осуществить. И если молодежи не все сразу становилось понятно, - это ничего, они могли задавать любые вопросы лекторам, было отведено специальное время для обсуждений, для общения с лекторами и между собой. Лекции и подготовленные лекторами тексты записаны и доступны на сайте школы. Так как в них много очень интересных новых материалов, мы постараемся сделать их общедоступными в интернете.

фото Елены ПУЗЫНИНОЙ