Вера Рубин и тёмная материя

0

Лет десять назад я написал свой первый очерк в Америке, напечатанный в газете «Форвертс», очерк о 10 выдающихся еврейских женщинах в науке ХХ века: пяти Нобелевских лауреатах Рите Леви Монтальчини, Герте Терезе Кори, Гертруде Элион, Розалине Яллоу, Марии Гёпперт-Майер, а также пяти выдающихся учёных: Розалин Франклин, Амали Эмми Нётер, Лизе Метнер, Грейс Хоппер, Лине Штерн.

Однако я тогда не знал ещё одного имени — выдающейся еврейки Веры Рубин, американского астронома, которая своими исследованиями представила главные свидетельства в пользу существования во Вселенной тёмной материи, не испускающей электромагнитного излучения и напрямую не взаимодействующего с ним.

Согласно опубликованным в 2013 г. данным, Вселенная состоит на 4,9% из обычной материи, на 26,8% из тёмной материи и на 68,3% из тёмной энергии. Имя Веры Рубин стоит в одном ряду с выдающимися учеными XX века, однако, вопреки неоднократным прогнозам, она так и не была удостоена Нобелевской премии по физике.

Вера Рубин (1928 — 2016гг.) родилась в Филадельфии в семье еврейских эмигрантов из Российской империи. Её отец Пейсах Кобчевский — из семьи перчаточника в Вильно. Он эмигрировал с родителями в Америку в 1904 г., где стал Филиппом Купером и работал инженером в знаменитой компании Bell. Мать Роза Аппельбаум эмигрировала из Бессарабии и работала в бухгалтерии той же компании, где и познакомилась с Купером.

С юных лет Вера увлекалась астрономией, и в этом её поддерживал отец, который помог ей собрать любительский телескоп. В 1948 г. она окончила Вассарский колледж в штате Нью-Йорк со степенью бакалавра искусств по астрономии. Затем она попыталась поступать в магистратуру Принстонского университета и изучать астрономию. Однако в этом ей было отказано, так как до 1975 г. женщинам не разрешали учиться по этой специальности в Принстоне. Вера не сдавалась и продолжила образование в Корнельском университете, в 1951 г. получив степень магистра по астрономии. Докторскую диссертацию Рубин защитила в Джорджтаунском университете в 1954 г. под руководством знаменитого физика Георгия (Джорджа) Гамова, закончившего мехмат и аспирантуру Ленинградского университета и затем отправившегося на три года в научную командировку в Мекку физиков — Геттинген. После возвращения в Ленинград Гамов, которого перестали пускать в Европу, решил сделать это нелегально. Во время отпуска в Крыму он с женой попытался на байдарках доплыть до турецкого берега, но им помешал шторм. Всё же благодаря академику Иоффе и знакомству с Бухариным Гамова в 1933 г. направили советским представителем на конгресс физиков в Брюсселе, где он стал невозвращенцем. О Гамове Рубин отзывалась впоследствии с большой долей юмора. «Он не умел ни писать, ни считать. Он не сразу сказал бы вам, сколько будет семью восемь. Но его ум был способен понимать всю Вселенную».

В докторской диссертации Рубина исследовала пространственное расположение галактик и сделала вывод, что галактики не распределяются беспорядочно по небу, но собираются в определённые группы. Этот важный результат лишь много позже был оценён по достоинству. Получив степень доктора философии в 1954 г., Рубин осталась преподавать в Джорджтаунском университете в должности профессора. В 1962 г. она перешла в Отдел земного магнетизма вашингтонского института Карнеги, где проработала до конца свой жизни. Здесь она начала сотрудничать с Кентом Фордом, который разработал к тому времени самый чувствительный в мире спектрограф. В 1965 г. Рубин получила, наконец, разрешение работать в одной из ведущих обсерваторий мира Паломар (первая женщина, добившаяся такого разрешения). Для исследования она выбрала спиральную галактику Андромеды, наиболее близкую к галактике Млечный Путь (многие здесь, возможно, вспомнят название популярного в своё время романа Ивана Ефремова «Туманность Андромеды»). Оптические спектры звёзд в галактике, полученные Рубин с помощью спектрографа Форда, несказанно её удивили и оказались сенсационными. Звёзды, вместо того, чтобы двигаться по закону Кеплера т.е. уменьшать свою скорость с увеличением расстояния от центра, двигались с одинаковой скоростью независимо от расстояния до центра галактики. Затем Рубин исследовала особенности вращения более двухсот других галактик. Результаты были похожими. Все указывало на то, что либо не работает закон гравитации, либо галактики погружены в облако некоей темной материи (термин, впервые появившийся в теоретической работе выдающегося астрофизика Фрица Цвикки в 1933 г.).

Астрофизик Фриц Цвикки

Астрофизик Фриц Цвикки

Звезды «чувствуют» гравитационное притяжение этой обширной субстанции, которая имеет гораздо больший вес, нежели небесные тела, наблюдаемые при помощи телескопов. Отсюда и их впечатляющая одинаковая скорость вращения вокруг центра галактики. Первые результаты своих измерений Рубин опубликовала в начале 1970-х. Поначалу их приняли скептически. Только к 1980 г. большая часть астрофизиков стала привыкать к мысли, что галактики содержат некую неизвестную материю, которая не светится и не преломляет свет. Она попросту прозрачна и невидима. И её масса в 10 раз больше массы всех видимых в телескопы звезд. «Существование темной материи произвело революцию в нашем понимании Вселенной. Продолжающиеся попытки понять роль темной материи породили новые направления исследований в астрофизике и физике частиц», — считает астроном Эмили Левеске из Университета штата Вашингтон.

За свою работу Рубин была неоднократно награждена: так, она стала второй в истории женщиной, удостоенной золотой медали Королевского астрономического общества. Кроме этого, она была членом Национальной академии наук США и удостоилась национальной научной медали в 1993 г. Недавно НАСА показала снимок, сделанный американским марсоходом с хребта Вера Рубин на поверхности Марса. В течение многих лет Рубин называли возможной претенденткой на присуждение Нобелевской премии по физике, однако этого так и не произошло. Некоторые связывают этот факт с гендерными предрассудками внутри Нобелевского комитета — последний раз «Нобелевку» по физике женщина, Мария Гёпперт-Майер, получила более полувека назад. «Альфред Нобель завещал, что премия по физике признает «самые важные открытия» в этой области. Если темная материя не важное открытие, то я не знаю, что важное», — сказала уже упомянутая Эмили Левеске.

В своей карьере Рубин приходилось пробивать существовавшие гендерные стереотипы и в самой науке. Так, в 1965 г. она стала первой женщиной, получившей доступ к работе на Паломарской обсерватории в Южной Калифорнии. Приехав туда, она обнаружила, что там нет женской уборной. «Она отправилась в свою комнату, вырезала из бумаги юбку и приклеила на дверь ванной. И сказала: ну вот, теперь у вас есть женская уборная», — вспоминала астроном Нета Бакалл в интервью журналу Astronomy.

Рубин называла себя верующей и говорила, что это не мешает ей заниматься наукой. «В моей жизни наука и религия разделены. Я иудейка, и для меня религия — это что-то вроде морального кодекса. Я считаю, что в идеале наука должна восприниматься как что-то помогающее понять наше место во Вселенной», — говорила она. У Веры и её мужа Роберта Рубина было четверо детей, причём все они получили докторские степени в различных отраслях науки. 

Прошло около 50 лет с тех пор как Вера Рубин доказала существование тёмной материи. С того времени появилось много новых доказательств, но несмотря на все усилия физиков выяснить природу и носителей тёмной энергии, до сих пор сделать этого не удалось. Кандидатов на роль тёмной материи много: это, в первую очередь, тяжёлые нейтрино, первичные чёрные дыры, образовавшиеся в первую секунду после Большого взрыва, нейтронные звёзды, белые, чёрные и коричневые карлики, и другие малодоступные для понимания обычного человека фантастические космические объекты Вселенной. Физики пытаются разными способами поймать частицы тёмной материи, которые получили название вимпов (английская аббревиатура Weakly Interacting Massive Particles — слабо взаимодействующие массивные частицы). Специальные чувствительные детекторы располагаются в шахтах глубоко под землёй, и физики ждут сигналов взаимодействия вимпов с детектором. Но пока их нет, и темная материя по-прежнему остаётся загадочной субстанцией. Закончу словами Веры Рубин: «Как Колумбы или викинги мы заглянули в новый мир и увидели, что он загадочнее и сложнее, чем мы себе его представляли. Самые большие загадки Вселенной остаются нерешёнными. Они станут приключениями для учёных будущего».

Все мои очерки и не только на одном кликабельном листе в интернете https://www.facebook.com/yury.shotkin/posts/1550743284956349

ЮРИЙ ШОТКИН

mdhearing-q117_adid-233686_6-4x5_c

Об авторе

Редакция сайта
Одна звездаДве звездыТри звездыЧетыре звездыПять звёзд (ещё не оценено)
Загрузка...

Оставить комментарий

Войти с помощью: 

Notice: Unknown: failed to delete and flush buffer. No buffer to delete or flush in Unknown on line 0