Астрономы давно бьются над одной неприятной загадкой: если сложить всю обычную материю, которую предсказывает теория Большого взрыва, а потом попытаться найти её в реальных наблюдениях — цифры не сходятся. Значительная часть барионного вещества словно испаряется из поля зрения телескопов. Недавние данные указывают, что часть этой пропавшей материи была выброшена из галактик с гораздо большей силой, чем считалось раньше — процесс оказался куда более бурным, чем предполагали существующие модели.
За разработкой методов, способных пролить свет на подобные процессы, стоят физики, которые обычно работают вовсе не с телескопами, а с ускорителями частиц. Один из них — Алекс Кешаварзи, старший научный сотрудник группы физики высоких энергий Университетского колледжа Лондона (UCL). С октября 2023 года он держит исследовательскую стипендию Королевского общества — награду, которую в Британии традиционно дают ученым, чьи работы обещают перевернуть представления в своей области.
Кешаварзи занимается одновременно экспериментальной и теоретической физикой частиц, причем специализируется на измерениях и расчетах экстремальной точности — там, где ошибка в десятом знаке после запятой может означать разницу между подтверждением Стандартной модели и намеком на новую физику. Именно такая точность нужна, чтобы разобраться в двух фундаментальных вопросах: существует ли темная материя в том виде, в каком её описывают теоретики, и почему Вселенная вообще состоит из материи, а не аннигилировала сама в себя на заре своего существования, оставив после себя лишь излучение.
Вопрос асимметрии материи и антиматерии звучит абстрактно, но на деле он крайне практический. Родись Вселенная идеально симметричной — вещество и антивещество уничтожили бы друг друга почти сразу после рождения, и не было бы ни галактик, ни звезд, ни, соответственно, читателей этого текста. Где-то на самых ранних этапах баланс сместился в пользу обычной материи, и физики вроде Кешаварзи пытаются понять механику этого сдвига, измеряя поведение элементарных частиц с точностью, недостижимой еще пару десятилетий назад.
Работа ведется сразу в нескольких экспериментах, и все они базируются в Национальной ускорительной лаборатории Ферми (Fermilab) в США. Первый — Muon g-2, эксперимент, измеряющий магнитный момент мюона с феноменальной точностью в надежде найти отклонения от предсказаний Стандартной модели. Второй — Mu2e, нацеленный на поиск редчайшего превращения мюона в электрон без выброса нейтрино, процесса, который теория запрещает, но который может все же происходить, если существуют неизвестные пока частицы. Третий — DUNE, глубоко подземный нейтринный эксперимент, где детекторы разместят на глубине почти километра, чтобы отследить путь нейтрино, посланных через всю толщу Земли из Иллинойса в Южную Дакоту.
Именно за вклад в Muon g-2 Кешаварзи получит признание в начале 2026 года — его включат в список лауреатов Breakthrough Prize по фундаментальной физике, одной из самых щедрых научных наград в мире, которую нередко называют «научным Оскаром» за масштаб призового фонда и медийное внимание, которое она привлекает к, казалось бы, узкоспециальным темам.
Связь между лабораторными измерениями магнитных моментов мюонов и загадкой выброшенного из галактик вещества не так очевидна на первый взгляд, но она есть. Оба направления — это попытка объяснить, из чего на самом деле состоит Вселенная и почему она выглядит именно так, а не иначе. Пока одни ученые ищут пропавшие барионы в горячем газе между галактиками, разгоняемом взрывами сверхновых и активностью сверхмассивных черных дыр, другие пытаются поймать намек на новую физику в десятом знаке после запятой при измерении свойств одной-единственной элементарной частицы.
Обе линии исследования сходятся в одном: стандартная картина мира, которой физики пользовались последние полвека, продолжает трещать по швам в мелких деталях. Массовая доля обычного вещества во Вселенной остается предметом споров, а поведение частиц при экстремальной точности измерения раз за разом преподносит сюрпризы. Открытия вроде того, что материя покидает галактики более жестоко, чем предсказывали модели, заставляют физиков пересматривать не только астрофизические сценарии, но и фундаментальные константы, которые еще недавно казались незыблемыми.
За разработкой методов, способных пролить свет на подобные процессы, стоят физики, которые обычно работают вовсе не с телескопами, а с ускорителями частиц. Один из них — Алекс Кешаварзи, старший научный сотрудник группы физики высоких энергий Университетского колледжа Лондона (UCL). С октября 2023 года он держит исследовательскую стипендию Королевского общества — награду, которую в Британии традиционно дают ученым, чьи работы обещают перевернуть представления в своей области.
Кешаварзи занимается одновременно экспериментальной и теоретической физикой частиц, причем специализируется на измерениях и расчетах экстремальной точности — там, где ошибка в десятом знаке после запятой может означать разницу между подтверждением Стандартной модели и намеком на новую физику. Именно такая точность нужна, чтобы разобраться в двух фундаментальных вопросах: существует ли темная материя в том виде, в каком её описывают теоретики, и почему Вселенная вообще состоит из материи, а не аннигилировала сама в себя на заре своего существования, оставив после себя лишь излучение.
Вопрос асимметрии материи и антиматерии звучит абстрактно, но на деле он крайне практический. Родись Вселенная идеально симметричной — вещество и антивещество уничтожили бы друг друга почти сразу после рождения, и не было бы ни галактик, ни звезд, ни, соответственно, читателей этого текста. Где-то на самых ранних этапах баланс сместился в пользу обычной материи, и физики вроде Кешаварзи пытаются понять механику этого сдвига, измеряя поведение элементарных частиц с точностью, недостижимой еще пару десятилетий назад.
Работа ведется сразу в нескольких экспериментах, и все они базируются в Национальной ускорительной лаборатории Ферми (Fermilab) в США. Первый — Muon g-2, эксперимент, измеряющий магнитный момент мюона с феноменальной точностью в надежде найти отклонения от предсказаний Стандартной модели. Второй — Mu2e, нацеленный на поиск редчайшего превращения мюона в электрон без выброса нейтрино, процесса, который теория запрещает, но который может все же происходить, если существуют неизвестные пока частицы. Третий — DUNE, глубоко подземный нейтринный эксперимент, где детекторы разместят на глубине почти километра, чтобы отследить путь нейтрино, посланных через всю толщу Земли из Иллинойса в Южную Дакоту.
Именно за вклад в Muon g-2 Кешаварзи получит признание в начале 2026 года — его включат в список лауреатов Breakthrough Prize по фундаментальной физике, одной из самых щедрых научных наград в мире, которую нередко называют «научным Оскаром» за масштаб призового фонда и медийное внимание, которое она привлекает к, казалось бы, узкоспециальным темам.
Связь между лабораторными измерениями магнитных моментов мюонов и загадкой выброшенного из галактик вещества не так очевидна на первый взгляд, но она есть. Оба направления — это попытка объяснить, из чего на самом деле состоит Вселенная и почему она выглядит именно так, а не иначе. Пока одни ученые ищут пропавшие барионы в горячем газе между галактиками, разгоняемом взрывами сверхновых и активностью сверхмассивных черных дыр, другие пытаются поймать намек на новую физику в десятом знаке после запятой при измерении свойств одной-единственной элементарной частицы.
Обе линии исследования сходятся в одном: стандартная картина мира, которой физики пользовались последние полвека, продолжает трещать по швам в мелких деталях. Массовая доля обычного вещества во Вселенной остается предметом споров, а поведение частиц при экстремальной точности измерения раз за разом преподносит сюрпризы. Открытия вроде того, что материя покидает галактики более жестоко, чем предсказывали модели, заставляют физиков пересматривать не только астрофизические сценарии, но и фундаментальные константы, которые еще недавно казались незыблемыми.