Человечество изучило лишь 5% состава Вселенной, в то время как остальные 95% приходятся на загадочные тёмную материю и тёмную энергию. В новом выпуске проекта Event Horizon физик-экспериментатор Дэниел Уайтсон (Daniel Whiteson) рассказывает о частицах с невероятной энергией, «пиксельном» пространстве-времени и о том, почему высокоэнергетические космические лучи могут оказаться техносигнатурами внеземных цивилизаций.
☄️ Загадка частицы «О мой бог» и космические ускорители 3:07
Обсуждение началось с одного из самых странных событий в истории астрофизики — обнаружения в 1991 году частицы «О мой бог» (Oh My God particle). Это был космический луч с энергией около 50 Джоулей. Для понимания масштаба: энергия одной микроскопической частицы была эквивалентна бейсбольному мячу, летящему со скоростью 60 миль в час (около 96 км/ч).
Скорость этой частицы составляла 0,999 999 999 999 999 999 999 999 51 от скорости света. Из-за эффектов специальной теории относительности время для такой частицы течёт иначе. Уайтсон приводит наглядный пример: если бы человек мог двигаться с такой скоростью, то за полтора миллиарда лет земного времени его собственные часы ушли бы вперёд всего на 1,7 дня.
Ключевые факты о высокоэнергетических лучах:
- Природа частицы: Учёные точно не знают, чем именно была частица «О мой бог», так как фиксируется не она сама, а «ливень» вторичных частиц, возникающий при ударе об атмосферу.
- Проблема энергии: Во Вселенной не обнаружено природных механизмов (даже взрывы сверхновых или черные дыры), способных ускорить частицу до таких величин. По словам физика, разрыв между известными процессами и энергией этой частицы составляет от тысячи до миллиона раз.
- Гипотеза «инопланетного загрязнения»: Уайтсон допускает забавную, но теоретически возможную деталь: такие частицы могут быть побочным продуктом (загрязнением) работы сверхмощных коллайдеров, построенных инопланетными цивилизациями для изучения физики.
📱 CRAYFIS: Превращение смартфонов в глобальный детектор 10:00
Поскольку частицы экстремально высоких энергий падают на Землю редко (примерно одна на квадратный километр в столетие), учёным нужны детекторы колоссальной площади. Вместо строительства новых установок за сотни миллионов долларов, команда Дэниела Уайтсона предложила проект CRAYFIS.
Идея заключается в использовании кремниевых чипов камер обычных смартфонов. Если закрыть объектив, камера перестает видеть свет, но всё еще может фиксировать мюоны — частицы космических лучей, проходящие сквозь любые препятствия.
Особенности проекта:
- Масштабируемость: Чтобы достичь чувствительности крупнейших наземных обсерваторий, приложению CRAYFIS требуется сеть из нескольких миллионов активных пользователей.
- Принцип работы: Когда каскад частиц («ливень») накрывает густонаселенный город, тысячи телефонов одновременно фиксируют вспышки, что позволяет восстановить энергию и траекторию исходной частицы.
🏗️ Будущее коллайдеров: Луна и бюджеты авианосцев 18:52
Текущий предел человеческих технологий — Большой адронный коллайдер (LHC) с энергией столкновений 14 ТэВ (тераэлектронвольт). Однако для поиска ответов на вопросы о теории струн или природе тёмной материи нужны гораздо более мощные машины.
Дэниел Уайтсон описал возможные сценарии развития:
- 100 ТэВ коллайдер: Проекты таких машин обсуждаются в ЦЕРНе и Китае. Стоимость строительства оценивается примерно в $100 млрд. Физик иронично замечает, что это «всего лишь стоимость нескольких авианосцев».
- Лунный коллайдер: Существует концепция строительства ускорителя вдоль экватора Луны. Он будет защищен от микрометеоритов слоем лунного грунта.
- Предел энергии: По утверждению гостя, физических ограничений на мощность коллайдеров не существует — лимитирующим фактором являются исключительно финансы.
🌌 Тёмная материя: «Липкая» химия и невидимые миры 31:03
Одной из самых смелых тем беседы стала сложность тёмной материи. Уайтсон подчеркивает, что наше представление о ней как о простом облаке невидимых частиц может быть ошибочным из-за нашей склонности к упрощению.
Хотя данные наблюдений (например, столкновение скоплений в Bullet Cluster) показывают, что тёмная материя не взаимодействует сама с собой и «пролетает» сквозь препятствия, это может касаться лишь её основной массы. По мнению Уайтсона, часть тёмной материи может обладать собственными взаимодействиями, формируя:
- «Тёмную химию» и «тёмную биологию».
- Сложные объекты галактических масштабов.
- Интеллектуальную жизнь, которая точно так же может не подозревать о существовании нашей «светлой» материи, составляющей всего 5% Вселенной.
🧱 Квантованное время и «пиксели» реальности 34:47
В вопросе объединения общей теории относительности (ОТО) и квантовой механики Уайтсон выделяет два подхода. Первый — поиск гравитона как частицы-переносчика. Второй, который философски ближе самому учёному — квантование самого пространства-времени.
По словам физика, пространство может оказаться не гладким и бесконечно делимым, а «пикселизированным». В этой модели существуют минимальные, неделимые единицы пространства и времени, что исключает необходимость в гравитоне и делает гравитацию естественным следствием геометрии квантованной ткани реальности.
⏳ Парадоксы времени и неизбежность прошлого 53:15
Завершая интервью, Дэниел Уайтсон выразил скепсис относительно возможности путешествий в прошлое. С его точки зрения, время — это не локация (как 1950-е годы), куда можно приехать, а последовательность состояний Вселенной.
Аргументы против путешествий назад во времени:
- Нарушение причинности: Невозможно изменить временную шкалу, так как сама шкала — это способ описания изменений.
- Теория относительности: «Замкнутые времениподобные кривые» в уравнениях Эйнштейна, по мнению Уайтсона, скорее указывают на ограниченность самой ОТО, чем на реальную физическую возможность. Это похоже на сингулярность в чёрных дырах — математический артефакт, сигнализирующий о необходимости новой теории, например, квантовой гравитации.
Тем не менее, информация о прошлом не исчезает бесследно. Согласно принципам квантовой информации, текущее состояние Вселенной уникальным образом кодирует всю её историю. Таким образом, прошлое «живет» в настоящем, хотя и остается недоступным для посещения.
