В этом выпуске программы:
Ближний свет. Завершен эскиз проекта по исследованию Солнца "Интергелиозонд".
Дело ясное, что дело темное. Прибор на МКС взял след темной материи.
Ближний свет
Россия тянется к Солнцу. Отечественный "Интергелиозонд" уже в виде завершенного эскиза передан Совету по космосу в Институт космических исследований. А это значит, что наступает принципиально важный этап подготовки уникальной программы по изучению нашей главной звезды и ее влияния на земные процессы - именно так оценивает событие научный руководитель проекта, директор ИЗМИРАН Владимир Кузнецов. И хотя федеральная программа резервирует под запуск солнечной обсерватории 2020 год, он уже сейчас может сказать, как это все должно выглядеть:
"Фактически аппарат приблизится к Солнцу, и за счет маневров у Венеры - она будет своим полем помогать аппарату - приближаться к Солнцу и выходить из плоскости эклиптики. Мы попытаемся наблюдать Солнце в приполярных областях, потому что те магнитные поля, которые определяют динамику 11-летнего солнечного цикла, изменяются благодаря воздействию дифференциального вращения Солнца.
Оно вращается не как твердое тело. С глубиной меняется угловая скорость, и поэтому получается очень сложное движение магнитных полей, меняется их полярность, и это повторяется с периодом в 11 лет. Для того, чтобы построить теорию динамо, нужны новые данные, наблюдения. Мы надеемся, что именно в этом проекте нам удастся проникнуть в природу солнечного цикла".
А если точнее - заглянуть ему под корону. О такой близости человечество прежде даже мечтать не могло. Расстояние 45 миллионов километров - в космических масштабах это как прикоснуться к святая святых. И не сгореть от любопытства - все-таки поток тепла на порядок превышает земной.
Поэтому главная особенность "Интергелиозонда" - беспрецедентность. Это касается и научных задач, и качества приборов, и степени защиты. Многое предстоит понять - как происходят выбросы, какие механизмы инициируют вспышки. Локальные измерения частиц магнитных полей позволят постичь природу солнечного ветра.
Иными словами, задача аппарата - стать лучом света в светлом царстве. Единственное, что беспокоит Владимира Кузнецова, - обсерватория не сможет найти на Солнце пятна, потому что они исчезают. И от этого уже веет холодком:
"Я не хочу раздражать специалистов по климату, потому что они к этому очень ревностно относятся. Мы занимаемся солнечной физикой, и в ней преобладает такая гипотеза: вместо потепления, которое фактически закончилось на рубеже двух столетий, нас ждет похолодание.
В истории Земли были ледниковые периоды. 1645-1710 годы, появились наблюдения Галилея, тогда был обнаружен период под названием "маундеровский минимум", когда на Солнце вдруг исчезли пятна. А на Земле изменился климат. Было похолодание, замерзли реки в Европе, где никогда не замерзали, люди стали кататься на коньках. Все описано, даже картина есть. Потом все восстановилось.
Предсказывается, что и 25-й цикл, следующий, тоже будет низким. Могут быть соответствующие последствия для климата".
Солнце - это наше все. Можно сказать, Пушкин Вселенной. Солнце есть у каждого из нас, пелось в одной песенке. Но надо, чтобы оно было, а не било, отделяет физику от лирики директор ИЗМИРАН. Сигналы зонда способны опередить солнечные события на Земле. Для того, продолжает Владимир Кузнецов, и следует подойти к звезде вплотную, чтобы разглядеть, что там у нее внутри.
В душу, конечно, не заглянешь, но форма выдает содержание. Наблюдая колебания на поверхности, можно понять, что именно они скрывают. Хотя уже известно, что вместо сердца - пламенный мотор:
"Солнце представляет собой огненный шар, плазменный. Он, как капля, дрожит, и мы можем наблюдать колебания на поверхности. Мы по моделям можем рассчитать, что внутри.
У Солнца есть ядро, есть радиационная зона, конвективная зона, в которой происходят движения, которые генерируют магнитные поля, всплывающие на поверхность и порождающие спорадическую активность, вспышки и выбросы, которые мы воспринимаем как основные источники космической погоды, воздействующей на Землю - внутрь-то мы заглянуть не можем.
Только нейтрино, которые рождаются в ядре Солнца, когда происходит термоядерная реакция, выходят и дают нам информацию. В частности, о том, что Солнце очень стабильно работает как термальный источник. Оно уже прожило как звезда 4,5 миллиарда лет, и столько еще проживет".
С 2020 года, если все сложится удачно, уже не в одиночестве. "Интергелиозонд" присмотрит за ним. Это будет "атака на Солнце", как называет проект Владимир Кузнецов. Хотя в нашем случае - скорее защита, самая эффективная форма которой - нападение.
Дело ясное, что дело темное
Магнитный альфа-спектрометр, установленный на МКС, возможно взял след темной материи. Считается, что она является одним из источников происхождения позитронов. Именно их преобладание над электронами и зафиксировал прибор в космическом излучении.
Нобелевский лауреат Сэмюэл Тинг в Женеве озвучил первые результаты эксперимента. По его словам, за полтора года работы аппарат "поймал" около 400 тысяч позитронов с энергиями от 0,5 до 350 гигаэлектронвольт. Это не сенсация - опускает достижение с небес на землю профессор кафедры астрофизики и звездной астрономии физического факультета МГУ Константин Постнов. Он утверждает, что и прежде удавалось "ловить" перевес "темных" частиц. Но в таком количестве, признает он, антивещество еще не попадалось. Показатели AMS-02 ученый называет самыми подробными:
"AMS - это так называемый альфа-магнит-спектрометр. Прибор, который сделан для того, чтобы регистрировать космические лучи еще до того, как они вошли в атмосферу и произвели атмосферные линии.
Среди заряженных частиц лучей есть электроны и позитроны. Позитроны - это антивещество. Это частицы, которые имеют те же характеристики, что и электроны, но имеют положительный заряд.
Эти эксперименты не новы, поток позитронов уже лет 20 измеряют, в частности эксперимент "Памела", в котором активно участвуют российские физики, экспериментаторы из МИФИ, других институтов, и американская обсерватория Fermi.
Удивительная вещь: начиная с энергии в 10 гигаэлектронвольт наблюдается избыток позитронов над электронами, который можно по-разному объяснять, но одна из привлекательных гипотез - что антивещество в виде позитронов является распадом гипотетических частиц темной материи".
Исследователи между тем уверяют, что получили данные, указывающие на новое для физики явление. Однако они признают, что потребуется несколько месяцев, чтобы понять его суть. Ведь источником "избыточных" позитронов вполне могут быть и пульсары, так называемые нейтронные звезды - объекты тоже не до конца изученные, но, по крайней мере, очевидные.
Установить "родительские права" можно при помощи анализа спектра энергии позитронов. В теории, если они рождаются в результате столкновения частиц темной материи, их энергия ограничена определенным порогом. Выше него избыток антивещества должен сходить на нет. Но вот его резкого падения пока обнаружить и не удалось. А значит еще нельзя сказать: дело ясное, что дело темное, сдерживает от излишних восторгов Константин Постнов:
"Они очень осторожно высказываются и приходят к выводу, что да, мы видим некие странности, которые не исключают такого экзотического объяснения, но окончательно, к сожалению, ничего не понятно, надо дальше наблюдать и набирать статистику. Через несколько лет они, может быть, и получат какой-то более надежный ответ на вопрос о происхождении этого избытка позитронов над электронами, который наблюдается в космосе вблизи Земли".
Ответ этот ищут уже десятилетия. Но пока точно узнали только то, что темная материя - это форма, не испускающая электромагнитного излучения и не взаимодействующая с ним, поэтому ее невозможно наблюдать напрямую. Она неуловима, как "летучий голландец", оставляет только теорию, согласно которой темные мысли все-таки могут быть материальны, рассказывает Константин Постнов.
"Темная материя - это некая существенная составляющая - почти 30 процентов - "бюджета" Вселенной, которая является необычным веществом, но проявляет себя по гравитации. Идея эта появилась еще в 1933 году, сейчас уже видно, что ее существование неизбежно.
Поэтому надо как-то эти частицы найти. Вкладывается очень много усилий, но пока безуспешно. Пока мы не можем четко сказать, какой массы эти частицы, какие у них характеристики. Единственное, что мы знаем, - что эти частицы холодные, в том смысле, что они не релятивистские, они движутся не со скоростью света, что это действительно массивные частицы".
Ученые планируют перевести магнитный альфа-спектрометр на МКС в режим более высоких энергий (за 250 гигаэлектронвольт). Таким образом они надеются "поймать" предсказанное теорией падение позитронов. Если удастся его зафиксировать, о существовании темного феномена можно будет говорить более определенно.
