Награду поделили пополам. Первую половину получит Сол Перлмуттер (Saul Perlmutter) из США, а вторую — австралиец Брайан Шмидт (Brian P. Schmidt) и американский учёный Эдам Рисс (Adam G. Riess).

Итак, во вторник, 4 октября 2011 года в 13.45 по московскому времени в Стокгольме Нобелевским комитететом Королевской шведской академии наук были объявлены лауреаты Нобелевской премии по физике 2011 года. Но не будем торопиться с событиями, а рассмотрим все по порядку.

Следует отметить, что Нобелевской неделе предшествовала церемония вручения Игнобелевской премии (или как ее еще называют Шнобелевка). В четверг, 29 сентября 2011 года в Гарварде были названы имена новых лауреатов Игнобелевской премии. Несмотря на «сомнительную славу» премии, получать Ig Nobel Prize из рук лауреатов Нобелевской премии почти все «безумные учёные» прибыли лично и сами описывали свои работы перед 1200 зрителями в зале и бесчисленной аудиторией, наблюдавшей онлайн-трансляцию. Об этом смотри подробнее здесь.

Напомним, что в понедельник, 3 октября 2011 были объявлены лауреаты Нобелевской премии по медицине и физиологии. Ими стали Брюс Бойтлер (Bruce A. Beutler) и Жюль Хоффманн (Jules A. Hoffmann) «за открытия, касающиеся активации врождённого иммунитета», а также Ральф Стайнман (Ralph M. Steinman) «за открытие дендритных клеток и их роли в приобретённом иммунитете». Подробнее об этом можно прочитать здесь.

Шведская газета «Дагенс Нюхетер» уже не первый год публикует свои предположения по поводу кандидатов и второй год подряд обращает внимание на научные работы, сделанные в области квантовой механики. Премию этого года, полагает газета, могли бы поделить трое физиков – француз Ален Аспе, ученый из Австрии Антон Цайлингер и американец Джон Клаузер, которые каждый по своему внесли вклад в описание эффекта квантовой сцепленности – это когда частицы, которые когда-то были частью одной и той же системы, продолжают сохранять контакт друг с другом даже на больших расстояниях – находясь в нескольких километрах друг от друга.

Как поясняет «Дагенс Нюхетер», знания в этой области очень актуальны сегодня для развития супербыстрых квантовых компьютеров.

Другим потенциальным кандидатом на награду в газете считался французского физика Сержа Хароша и исследуемую им область квантовой декогеренции.

Одними из фаворитов научной редакции Радио Швеция стали двое физиков и их исследования в области физики элементарных частиц, посвященной природе нейтрино, Артур Макдональд из Нейтринной обсерватории в Сатбэри, Канада, и Ацуто Судзуки из лаборатории КЕК, Цукуба, Япония.

Согласно прогнозу Thomson Reuters (об этом смотрее подробнее здесь), на премию по физике, среди прочих, претендовали и Эли Яблонович и Саджив Джон за создание материалов с особой структурой – так называемых фотонных кристалов, пропускающих свет заранее выбранных длин волн.

Однако,

полный список претендентов на награду, предложенный для голосования членов Нобелевского комитета в этом году, будет опубликован лишь через 50 лет.

Напомним, что в прошлом году премия в области физики была присуждена работающим в Великобритании выходцам из России Андрею Гейму и Константину Новоселову.

Итак, Нобелевская премия по физике в 2011 году присуждена космологам Солу Перлмуттеру (Saul Perlmutter, Национальная Лаборатория Лоренса в Беркли), Брайану Шмидту (Brian Schmidt, Обсерватория Стромло Австралийского национального университета) и Адаму Риссу (Adam Riess, Университет Джона Хопкинса),

«за открытие ускорения расширения Вселенной путём наблюдения за далёкими сверхновыми».

Все лауреаты родились в США и обучались в американских университетах (Гарвардском и Калифорнийском). Стоит также отметить, что в 2006 году они уже получали престижную азиатскую Премию Шо с формулировкой, совпавшей с рескриптом Нобелевского комитета.

Рис. 1. Сол Перлмуттер (родился в 1959 году), Адам Рисс (1969) и Брайан Шмидт (1967) на церемонии вручения Премии Шо (фото Wikimedia Commons).

Гипотеза о том, что Вселенная расширяется, теоретически обоснована Александром Фридманом в начале ХХ века, а наблюдения Эдвина Хаббла, выполненные в конце двадцатых годов, стали её экспериментальным подтверждением.

Чтобы оценить скорость расширения, астрономам нужно было найти какой-то класс объектов с известной светимостью («стандартных свечей»), которые можно использовать для измерения космологических расстояний. Самыми удобными и надёжными «свечами» оказались сверхновые типа Iа, вспыхивающие в тот момент, когда масса их предшественника — белого карлика — достигает хорошо известного предела Чандрасекара. Поскольку механизм взрыва универсален, все сверхновые типа Ia, находящиеся на одном расстоянии от нас, должны иметь примерно одинаковую светимость в максимуме, а наблюдаемая яркость вспышек, произошедших в разных галактиках, должна свидетельствовать о том, как сильно эти галактики удалены от Земли.

В конце прошлого века две исследовательские группы попытались составить массив экспериментальных данных по сверхновым типа Ia. Одна из них, Supernova Cosmology Project, приступила к работе в 1988-м, и руководил ею г-н Перлмуттер. Другая, возглавляемая Брайаном Шмидтом High-z Supernova Search Team, подключилась к исследованиям в 1994-м.

При обработке собранной информации учёные надеялись обнаружить замедляющееся расширение Вселенной. В получившей большую известность работе 1998 года, ведущим автором которой стал участник High-z Supernova Search Team Адам Рисс, было, однако, показано, что сверхновые типа Ia в галактиках, удаление которых определялось по закону Хаббла, имеют яркость ниже ожидаемой. Другими словами, расстояние до этих галактик, вычисленное по методу «стандартных свеч», превосходило дистанцию, рассчитанную по ранее установленному значению параметра Хаббла.

Отсюда следовало, что Вселенная расширяется с ускорением.

Этот неожиданный результат заставил космологов пересмотреть имеющиеся модели. Напомним: сейчас для объяснения ускоряющегося расширения Вселенной теоретики вводят понятие тёмной энергии.

В сумме две группы исследователей обнаружили более 50 далёких сверхновых первого типа, свет от которых оказался слабее, чем ожидалось. Это был верный признак того, что расширение Вселенной происходит с ускорением.

Две группы перепроверили все возможные ошибки, но получили идентичные результаты.

Так в физике появилась концепция, напрямую влияющая на представления не только о ранних этапах эволюции космоса, но и о его далёком будущем.

Рис. 2. Современные представления об эволюции Вселенной и соотношения материи, тёмной материи и тёмной энергии (иллюстрация The Royal Swedish Academy of Sciences).

Начало новой физики

Благодаря работам нынешних лауреатов стало ясно, что расширение Вселенной не замедляется, как считалось на протяжении почти всего ХХ века, а ускоряется, пояснил РИА Новости старший научный сотрудник Государственного астрономического института имени Штернберга (ГАИШ) МГУ Владимир Сурдин.

«В принципе, теоретики такую возможность (ускорения расширения Вселенной – ред.) предсказывали, но никаких наблюдательных свидетельств в пользу этого не было, поэтому она не пользовалась популярностью. Когда данные появились в 1998 году, то сразу стало ясно – если этот результат найдет независимое подтверждение, то это результат абсолютно "нобелевский», он принципиально меняет наши представления о мире, о динамике развития Вселенной", – сказал в беседе с агентством другой старший научный сотрудник ГАИШ Сергей Попов.

«Гравитация… нашла "соперника» – кроме всемирного тяготения, существует всемирное антитяготение, в данном случае, отталкивание одних галактик от других, что является причиной ускоренного расширения Вселенной", – пояснил Сурдин.

Считается, что ускорение расширения Вселенной связано с существованием в ней так называемой темной энергии – субстанции неизвестной природы, которую только предстоит изучить.

Он пояснил, что в земных условиях изучать природу темной энергии бесполезно.

«Она просто не проявляет себя в таких мелких масштабах, как земной шар. Да и на расстояниях, сравнимых с расстояниями до планет – Марса, Юпитера – она никак себя не обнаруживает. А вот на расстояниях до соседних галактик она проявляет себя», – сказал ученый.

В своей работе нобелиаты-2011 использовали данные, полученные космическим телескопом «Хаббл»; эта информация считается одним из наиболее важных результатов работы телескопа, запущенного на орбиту весной 1990 года.

«С этого открытия началась новая физика», – отметил Сурдин.

Справка NNN: Согласно современным представлениям, доля обычного вещества (протонов, атомных ядер, электронов) в суммарной энергии в современной Вселенной составляет всего 5% (при этом вещества в звездах ещё в 10 раз меньше; бOльшая часть обычной – барионной материи находится в основном в облаках газа). Помимо обычного вещества во Вселенной имеются и реликтовые нейтрино — около 300 нейтрино всех типов в кубическом сантиметре. Их вклад в полную энергию (массу) во Вселенной невелик, поскольку массы нейтрино малы, и составляет заведомо не более 3%. Оставшиеся 90–95% полной энергии во Вселенной — «неизвестно что». Более того, это «неизвестно что» состоит из двух фракций — темной материи и темной энергии, как изображено на рис. 3 (по материалам elementy.ru).

Рис. 3. Согласно современным представлениям таинственная тёмная энергия, составляет по некоторым оценкам 65–70% (и даже до 75%) всей энергии Вселенной.

Галактики потеряют соседей

По словам Сурдина, благодаря работам Перлмуттера, Райсса и Шмидта можно предвидеть будущее Вселенной: ее расширение никогда не прекратится, а будет происходить все быстрее и быстрее.

«В конце концов, маленькие скопления галактик останутся в одиночестве, вдали друг от друга. Это, можно сказать – мрачная, можно сказать – романтическая перспектива, но, во всяком случае, это неожиданная перспектива», – сказал ученый.

По его словам, открытие лауреатов было «сугубо наблюдательным».

«Ученые измеряли расстояния до далеких галактик, это чисто астрономическая работа. В качестве индикатора расстояния использовались вспышки сверхновых звезд. Поскольку взрыв сверхновой – самое яркое событие во Вселенной, то удалось измерить расстояние до Галактик, удаленных от Земли на расстояние до половины возраста Вселенной. И выяснилось, что расширение Вселенной ускоряется», – сказал Сурдин.

Сурдин отметил, что работы нынешних лауреатов – не первый случай, когда чисто астрономическая работа приводит к пересмотру устоявшихся положений в физике. Как пример ученый привел открытие радиопульсаров при исследованиях радиоизлучения во Вселенной, также отмеченное в свое время Нобелевской премией.

«При этом выяснилось, что существуют так называемое нейтронное вещество, нейтронные звезды – то, чего физики в руках не держали, а астрономы им "преподнесли на блюдечке», – сказал Сурдин.

О сотрудничестве астрономов

Перлмуттер, Райсс и Шмидт в своих работах использовали результаты исследований и различных мировых научных коллективов, отметил Сурдин.

«Как и любая астрономическая крупная работа, это кооперативное исследование. Годами накапливается материал, потом кто-то, собрав все вместе, совершает прорыв», – пояснил ученый.

По его словам, в работах по изучению расширения Вселенной использовались, в том числе, работы сотрудников ГАИШ, впервые в мире расшифровавших спектры сверхновых звезд.

«У нас ведется и самый полный в мире каталог сверхновых звезд», – сказал Сурдин.

Он напомнил, что ранее в США было принято решение создать новый телескоп только для обнаружения далеких сверхновых звезд. По словам Сурдина, ГАИШ в проекте участвовал, но создание телескопа приостановлено из-за недостатка финансирования со стороны НАСА.

«Но если этот проект состоится, то мы в нем как равноправные участники будем участвовать», – сказал Сурдин.

Собственно о премии и церемонии присуждения

Премия по физике является одной из пяти, основанных шведским промышленников Альфредом Нобелем более 100 лет назад. Сумма премии в каждой из номинаций составляет 10 миллионов шведских крон (1 миллион евро). Половину премии получит Перлмуттер, а другую половину поровну разделят Райсс и Шмидт. Церемония вручения премии пройдет в Стокгольме и Осло 10 декабря, в день кончины ее основателя – Альфреда Нобеля (1833–1896).

О впечатлениях

Рис. 4. Брайан Шмидт

Приятной неожиданностью назвал присуждение ему Нобелевской премии по физике за 2011 год один из трех лауреатов этого года, профессор Брайан Шмидт.

«Я чувствую себя, приблизительно так же, как во время рождения моих детей – слабость в коленях, много чувств…», – сказал он по телефону членам Нобелевского комитета, которые позвонили лауреату сразу же после оглашения имен обладателей награды.

По словам Шмидта, присуждения ему премии он не ожидал. Говоря о ближайших планах в роли новоиспеченного Нобелевского лауреата, профессор сказал:

«Попытаюсь для начала заснуть (местное время профессора на момент звонка – около 21.00). Отмечать будем завтра, и завтра же у меня занятия со студентами как раз по поводу космологии».

По словам Брайана Шмидта, с которым была налажена телефонная связь прямо во время церемонии, сделав открытие, он в него не поверил и очень долго пытался найти ошибку. Он также отметил, что завтра в университете ему предстоит провести занятие, посвященное как раз ускоренному расширению Вселенной.

Отдельно журналисты поинтересовались, удалось ли комитету связаться с остальными лауреатами и все ли в порядке с их здоровьем. На это глава комиссии ответил, что сообщение лауреатам было отправлено, добавив, что они еще довольно молодые.

Без курьезов не обходится даже Нобелевка

Рис. 5. Сол Перлмуттер.

Американский физик Сол Перлмуттер, получивший Нобелевскую премию по физике в 2011 году, узнал о том, что стал лауреатом премии, от шведского журналиста. Перлмуттер заявил Agence France-Presse, что получил звонок от Нобелевского комитета через час после того, как был объявлен в числе победителей на сайте премии.

По словам Перлмуттера, который проживает в Калифорнии, около трех ночи ему позвонил шведский репортер и поздравил с наградой. После этого физик получил еще около 10 звонков от журналистов, успел свериться с сайтом премии, и лишь через час до него дозвонились представители Нобелевского комитета.

Перлмуттер утверждает, что у комитета не было его верного номера. Представители Нобелевского комитета попросили контакты будущего лауреата у его коллеги, который дал им номер мобильного телефона Перлмуттера пятилетней давности.

А сегодня, 5 октября, комитет назовет обладателя или обладателей Нобелевской премии по химии (ждем вместе горячих новостей).

Верстка и редакция материала статьи выполнена Филипповым Ю.П. по материалам следующих источников