Мощные лазеры помогли ученым смоделировать условия в центральных областях массивных планет

Ученые-физики из Ливерморской национальной лаборатории провели эксперименты, наведя лучи множества мощных лазеров на небольшую железную частичку. Условия, которые возникли при этом на очень короткое время, были максимально приближены к условиям, присутствующим в центральных областях массивных планет, масса которых в несколько раз превышает массу Земли. Проведенные во время эксперимента измерения дали ученым в руки множество данных, содержащих ответы на вопрос о том, как ведет себя железо в подобных условиях.

Эксперимент был проведен на лазерной установке National Ignition Facility. Ученые навели лучи 176 лазеров на железный шарик, диаметром в несколько микрометров, покрытый тонким слоем золота. Лучи лазерного света за 30 миллиардных долей секунды поставили такое количество энергии, что железо сжалось под давлением, превышающим в 14 миллионов раз нормальное атмосферное давление. Во время этого сверхбыстрого сжатия ученые измеряли изменения плотности железа и изменения других параметров этого материала.

Столь высокое давление, по расчетам ученых, присутствует в центральных областях ядер каменистых экзопланет, масса которых в три-четыре раза превышает массу Земли. В нашей Солнечной системе нет ни одной такой планеты, однако, такие планеты относятся к самому распространенному типу в нашей галактике. И, согласно некоторым предположениям, некоторые массивные экзопланеты могут по составу и строению быть весьма схожими с нашей Землей.

Подобие некоторых экзопланет Земле служит источником надежд на то, что у этих планет имеется ряд факторов и параметров, делающих их благоприятными для жизни, таких, как магнитное поле, к примеру. Ученые рассчитывают, что новый охотник за экзопланетами, космический телескоп TESS, запуск которого был недавно отложен, найдет сотни подобных планет в непосредственной близости от Солнечной системы.

Несмотря на то, что количество обнаруженных экзопланет уже исчисляется тысячами и это количество будет увеличено в ближайшем будущем, у людей пока еще отсутствуют инструменты, позволяющие даже изучать внешнюю часть экзопланет. А о том, чтобы исследовать то, что происходит в их недрах и говорить пока преждевременно. Поэтому ученым остается только экстраполировать все имеющиеся данные, совмещая их с данными, полученными путем математического моделирования или проведения подобных экспериментов. И результаты данного эксперимента позволят ученым обрести большую уверенность в том, что имеющиеся на сегодняшний день математические модели в какой-то мере соответствуют действительности.

«Проведенный нами эксперимент является одним из экспериментов, результаты которого можно использовать по отношению к любой планете нашей галактики» — пишут ученые, — «И результаты подобных экспериментов станут иметь еще более важное значение, когда мы, вооруженные новыми инструментами, займемся более подробным изучением и каталогизацией планет, находящихся за пределами Солнечной системы».

Последняя теория Стивена Хокинга позволит доказать существование параллельных вселенных

Перед смертью великий ученый в группе с коллегами несколько лет разрабатывал свою «финальную» теорию. Сейчас она проходит рассмотрение в одном из научных журналов, и будет опубликована после проверки. Эта теория должна показать, какими характеристиками должен обладать наш мир, если он является частью мультивселенной. Коллеги Хокинга говорят, что эта работа принесла бы ему Нобелевскую премию, которую он так и не получил при жизни.

Теория называется A Smooth Exit from Eternal Inflation («Плавный выход из вечной инфляции»). Ученые, помогавшие Стивену Хокингу во время работы, говорят, что это может быть самое важное его научное наследие, важнее, чем труды по изучению черных дыр. В своей теории он задает необходимую математику, позволяющую космическому челноку найти следы нескольких Больших взрывов. Ранее большинство физиков и космологов считали, что подтвердить существование мультивселенной из нашей вселенной технически невозможно.

Ученый закончил работу незадолго до смерти. Новая публикация также решит проблему, поставленную Хокингом в его «безграничной» теории 1983 года. Она объясняла, как Вселенная начала существовать в результате Большого взрыва. Согласно теории, Вселенная в долю секунды расширилась от микроскопической точки в прототип того, где мы сейчас живем – благодаря процессу, известному как «инфляция». Но та же теория предсказывала возможность бесконечного числа Больших взрывов, где каждый создавал бы свою Вселенную. Получалась бесконечная мультивселенная, которая ставила математический парадокс. Её не только невозможно измерить, её нет смысла измерять.

Ученые защищались от этой бесконечной мультивселенной, используя антропный принцип. Мол, наша Вселенная такая, какая она есть, потому, что мы в ней живем. Каждое значение мировых констант получилось случайно. В других мирах с другими законами природы мы бы не существовали. Многих физиков такой подход смущает – «если все константы случайны, есть ли смысл пытаться найти логику в характеристиках нашей Вселенной»?

Новая теория Хокинга позволит убрать антропные аргументы, их можно будет использовать только для ограниченного числа параметров (например, для объяснения того, почему инфляция ускоряется медленно). Также, по всей вероятности, число вселенных в мультивселенной оказывается не бесконечным, как полагалось ранее, а ограниченным. А это значит, что их параметры поддаются измерению и вычислению.

Карлос Френк, профессор космологии в Даремском университете, объясняет, что главное достижение теории в том, что её относительно легко подтвердить (по крайней мере, по меркам современной физики). Здесь не нужно строить Большой адронный коллайдер. Достаточно движущегося космического аппарата с детектором, считывающим фоновое излучение, – отпечаток первых секунд после Большого взрыва, – в поиске следов мультивселенной.

Профессор Томас Хертог из Левенского университета в Бельгии, работавший над новой теорией вместе с Хокингом, рассказывает, что он встречался с ученым всего две недели назад, чтобы обсудить последние детали:

Он часто номинировался на Нобель, и должен был её получить. Теперь он не сможет уже никогда.