Происхождение жизни, ее наличие на других планетах, состав темной материи — вопросы, над которыми ученые думают давно, но пока не дают исчерпывающих ответов. 2015 год был знаковым для науки: «колоссальным триумфом для человечества» стали соглашения по климатическим изменениям, мы получили снимки карликовых планет и узнали о некогда существовавшей воде на Марсе. Что наука откроет в 2016-м? Приблизится ли к разгадке главных тайн Вселенной? Журнал The Conversation попросил трех экспертов дать прогноз на этот счет. T&P перевели статью о многообещающих планах ученых на этот год.

Что скрывается за Стандартной моделью физики?

Стандартная модель — теоретическая конструкция в физике элементарных частиц, описывающая электромагнитное, слабое и сильное взаимодействие всех элементарных частиц.

Большой адронный коллайдер уже помог вычеркнуть одну важную вещь из списка — бозон Хиггса был открыт в 2012 году. В 2015-м он был усовершенствован: теперь он способен сталкивать протоны друг с другом в два раза сильнее. В январе первые эксперименты уже привели к открытию новой частицы.

Суперсимметрия, или симметрия Ферми — Бозе, — гипотетическая симметрия, связывающая бозоны и фермионы в природе.

Это может быть признаком так называемой суперсимметрии — гипотезы, которая предполагает наличие тяжелых частиц-суперпартнеров для каждой частицы Стандартной модели (лучшей на данный момент теории, объясняющей устройство субатомного мира). Суперсимметрия чрезвычайно важна: она сможет объяснить многие фундаментальные физические загадки, например раскрыть суть темной материи или описать, как «настраиваются» законы физики, чтобы существовал мир вокруг нас. Новая частица может быть еще и признаком наличия скрытых измерений, вторым бозоном Хиггса или — чтобы мы слишком не увлекались — ложной тревогой. Все это мы можем узнать с новыми данными в 2016 году.

Можем ли мы создать еще больше элементов?

С 30-х годов XX века ученые занимаются тем, что разбивают частицы материи, чтобы искусственно получать атомы новых элементов. Мы знаем 24 синтетических элемента в периодической таблице, включая пока еще не названный элемент 118 (унуноктий). С недавним синтезом элемента 117 и официальным признанием четырех элементов, недавно обнаруженных российскими, американскими и японскими учеными, остававшиеся ячейки в таблице Менделеева заполнены.

Но попытки расширить таблицу дальше продолжаются: есть эксперименты по созданию элемента 120 и более тяжелых, несмотря на предположения, что элемент 122, скорее всего, является ошибкой измерений. Последнее достижение науки — использование нейтронно-избыточного изотопа кальций-48 в качестве «нуклеарной пули», которая направляется на другие тяжелые ядра для создания новых элементов. В дальнейшем ученые могут либо использовать как пулю еще более тяжелый атом, либо более тяжелый атом-мишень. Кроме того, возможно, они усовершенствуют ускорители ядер, что также сыграет немалую роль в решении этой задачи. Хотелось бы надеяться, что, в отличие от большинства синтетических элементов, достаточно быстро распадающихся, группа новых тяжелых элементов сможет находиться на так называемом островке стабильности.

Что такое темная материя?

Темная материя — таинственное вещество, которое, по всей видимости, находится повсюду во Вселенной, и ее в пять раз больше, чем обычной материи, из которой сделаны звезды, планеты и люди. Однако до сих пор мы имели лишь косвенные подтверждения существования темной материи, полученные благодаря астрономическим наблюдениям за гравитационным воздействием чего-то на звезды и галактики. Пока мы не сможем точно измерить темную материю, мы не узнаем, что это такое и как она умещается в Стандартную модель физики элементарных частиц.

Большой подземный ксеноновый детектор LUX — это камера с 370 килограммами жидкого ксенона, расположенная на глубине в одну милю в Южной Дакоте в США.

Такие эксперименты, посвященные темной материи, как, например, Большой подземный ксеноновый детектор, пытаются выйти на новый уровень точности измерений, а именно напрямую определить частицы, которые могут оказаться темной материей, — так называемые вимпы (WIMP — слабо взаимодействующая массивная частица) — во время их взаимодействия с обычной материей. 2016-й может стать годом, когда мы наконец увидим это таинственное вещество в лаборатории.

Есть ли жизнь на Марсе (или другой планете)?

Во всей воде, обнаруженной на Земле, — посреди пустыни или на огромной глубине океанских впадин — мы находим жизнь. Наличие воды на другой планете могло бы означать и наличие на ней форм жизни. Последние исследования Марса показали, что на планете когда-то была соленая вода, текущая по руслам «рек». Наряду с продолжающимся исследованием Марса зонд «Юнона» в 2016-м будет пытаться измерить количество воды на Юпитере. Жизнь может быть обнаружена и на Энцеладе, спутнике Сатурна. Он покрыт ледяной коркой, под которой были обнаружены гейзеры, бьющие водяным паром, что делает эту планету наиболее вероятным кандидатом на место в Солнечной системе, где тоже есть жизнь.

NASA / JPL / University of Arizona

NASA / JPL / University of Arizona

Существуют ли гравитационные волны?

Так же как уравнения Максвелла об электричестве и магнетизме предсказали существование электромагнитных волн, например света, теория относительности Эйнштейна предполагает существование волн гравитационных, которые как бы покрывают рябью ткань пространства-времени. Но несмотря на то что теория Эйнштейна в 2015 году отпраздновала свое столетие, мы так и не смогли эти волны увидеть. Возможно, из-за их малых «размеров»: лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (LIGO) пытается обнаружить эти волны, генерируя сдвиги в 10 тысяч раз меньше размера протона (протон составляет наравне с нейтронами атомное ядро) на расстояние до 4 километров. Подобно Большому адронному коллайдеру детектор LIGO в 2015-м вернулся в строй после существенной доработки, но с тех пор о нем известны только слухи. Несмотря на отсутствие официальных заявлений руководства LIGO, 2016-й может стать годом, в котором мы убедимся в правоте Эйнштейна. В очередной раз.

Существует ли бигфут?

Технологический прогресс означает, что теперь мы можем иначе подойти к поискам легендарных и никогда никем официально не обнаруженных животных. Камеры-ловушки, которые активируются, если кто-то вошел в поле инфракрасного луча, можно оставлять на долгое время без человеческого надзора. Все чаще их используют для мониторинга передвижения редких животных в условиях дикой природы, например дальневосточного леопарда, который недавно был обнаружен на территории Китая впервые за 62 года.

© Hunchun National Nature Reserve of China

© Hunchun National Nature Reserve of China

БПЛА (беспилотные летательные аппараты), или дроны, все чаще используются для изучения дикой природы и исследования труднодоступных зон с высоты. Например, так канадским ученым удалось установить, что медведи стали употреблять в пищу гусей и гусиные яйца, — возможно, в результате изменения полярного климата. Дрон можно запустить и над вероятной зоной обитания бигфута — в надежде, что камера таки зафиксирует это легендарное существо.

Иконки: 1) Muneer A.Safiah, 2) Aaron K. Kim, 3) Kenneth Appiah, 4) Jason Dilworth, 5) Andrey Vasiliev, 6) Cristiano Zoucas — from the Noun Project.