Теперь не хватает лишь Нобелевской

Премии российским космологам за прорывные работы ­1980–1990-х годов прошлого века по-прежнему исправно присуждаются.

На сей раз медаль и премия имени Дирака, учрежденная Международным центром теоретической физики в Триесте, присуждена Вячеславу Муханову, Алексею Старобинскому и Рашиду Сюняеву. Официальная формулировка такова: «За вклад в развитие современной космологии». Попробуем объяснить, что это за вклад. У каждого из них он свой, но все трое связаны общей темой и исторической логикой.

Хронологически первой была работа Сюняева и Зельдовича по акустическим осцилляциям — эта работа дала мощный инструмент исследования ранней Вселенной: анизотропию реликтового излучения. Этот инструмент впоследствии подтвердил теоретические выводы Старобинского и Муханова, относящиеся к теории космологической инфляции.

Работе Сюняева с Зельдовичем предшествовала работа Андрея Дмитриевича Сахарова, в которой он показал, что в ранней Вселенной ходят акустические волны с одинаковой фазой (см. статью Рубакова и Штерна в ТрВ-Наука [1]), потом эти волны застывают и отражаются в неоднородностях Вселенной. Но Сахаров делал свои расчеты для неправильной модели Вселенной — холодной и плотной. Сюняев с Зельдовичем применили идею Сахарова к модели горячей Вселенной, которая к тому времени была твердо установлена. Их анализ дал очень важный результат: эффект акустических осцилляций отражается в неоднородностях карты реликтового излучения, которые чувствительны к параметрам ранней Вселенной и в принципе могут наблюдаться. И это сработало через много лет, а через 40 лет подтвердило выводы Старобинского и Муханова.

Алексей Старобинский первым предложил математически обоснованную модель механизма образования Вселенной (из мельчайшего зародыша). Впоследствии этот механизм был назван космологической инфляцией. Модель Старобинского была признана не сразу, но сейчас она дает наилучшее согласие с данными, выглядит самой естественной и не требует введения новых сущностей. По своей природе «мотором», раздувающим Вселенную в модели Старобинского, служит эффект Казимира (в динамическом варианте) — искажение нулевых вакуумных колебаний за счет кривизны пространства. Никаких дополнительных полей-инфлатонов не требуется. Ключевая работа Алексея об этом опубликована в 1980 году.

Вячеслав Муханов очень скоро после выхода работы ­Старобинского сделал еще один важнейший шаг. Он вместе с Геннадием Чибисовым показал, что при космологической инфляции за счет квантовых эффектов рождаются микроскопические неоднородности Вселенной, которые потом растягиваются, усиливаются, сгущаются за счет самогравитации и превращаются в галактики. То есть галактики происходят от микроскопических квантовых флуктуаций вакуума. Эта идея вначале вызвала бурное противостояние части коллег, но вскоре стала общепринятой. Тут надо упомянуть еще Владимира Лукаша, который чуть раньше опубликовал работу по рождению неоднородностей метрики из нулевых флуктуаций вакуума, решив задачу в общем виде.

Вячеслав, независимо решивший ту же задачу, пошел дальше и посчитал в рамках модели Старобинского очень важную характеристику: так называемый спектр неоднородностей. Именно: какие неоднородности имеют больший контраст — больши́е по размеру или маленькие. Оказалось, что большие немного контрастнее. Если говорить в терминах степенного показателя спектра, то одинаковый контраст на разных масштабах будет выражаться значением показателя, равным 1. Муханов вычислил, что в случае инфляции по сценарию Старобинского он должен быть равен 0,96.

Казалось бы, незначительная разница. Но она оказалась вполне измеримой. Измерения космических микроволновых телескопов WMAP и «Планк» в точности подтвердили предсказания Муханова и Старобинского, сделанные за три десятка лет до того. Подтверждение было проведено с помощью эффекта, вычисленного Сюняевым почти за 40 лет до этих измерений.

Конечно, все трое получили уже много разных премий, причем большинство сравнительно недавно — после измерений угловой анизотропии реликтового излучения (впрочем, у Рашида Сюняева немало премий за другие результаты — см. статью в ТрВ-Наука «Государственная премия через 44 года нашла героев» [2]). В иконостасе всех троих не хватает лишь одной премии — Нобелевской. Пока не хватает. Я уверен, что наша космологическая школа ее заслужила.

Борис Штерн