Лиза Рэндалл¶

Лиза Рэндалл (англ. Lisa Randall; род. 18 июня 1962, Куинс, Нью-Йорк, США) — американский физик-теоретик, специалист в области физики элементарных частиц, теории струн и космологии. Профессор Гарвардского университета (с 2001 года). Наиболее известна своими работами по моделям дополнительных пространственных измерений, в частности — моделью Рэндалл — Сундрума. Входит в число наиболее цитируемых физиков-теоретиков современности.

¶Биография

Лиза Рэндалл родилась в еврейской семье в районе Куинс города Нью-Йорк. Её отец работал инженером в компании Grumman, мать была домохозяйкой. С ранних лет проявляла интерес к математике и естественным наукам. Окончила среднюю школу Stuyvesant High School в Нью-Йорке (1980), специализированное учебное заведение для одарённых детей.

В 1983 году получила степень бакалавра по физике в Гарвардском университете. Затем продолжила обучение в Калифорнийском университете в Беркли, где в 1987 году защитила докторскую диссертацию (Ph.D.) под руководством Говарда Джорджи. Диссертация была посвящена нарушениям CP-симметрии в физике элементарных частиц.

После получения докторской степени занимала научные и преподавательские должности:

• 1987–1989 — постдокторант в Калифорнийском университете в Беркли и в Лаборатории имени Лоуренса.
• 1989–1991 — младший научный сотрудник (junior fellow) в Гарвардском университете.
• 1991–1995 — доцент (assistant professor) Массачусетского технологического института (MIT).
• 1995–1998 — ассоциированный профессор Принстонского университета.
• 1998–2001 — профессор Массачусетского технологического института.
• С 2001 года — профессор физики Гарвардского университета, с 2012 года — именной профессор (Frank B. Baird Jr. Professor of Science).

Рэндалл является членом Национальной академии наук США (с 2004), Американской академии искусств и наук (с 2004), Американского физического общества (с 1999). В 2019 году избрана иностранным членом Лондонского королевского общества.

¶Научная деятельность

Основные направления исследований Лизы Рэндалл включают физику за пределами Стандартной модели, теорию струн, космологию ранней Вселенной, тёмную материю и суперсимметрию.

¶Модель Рэндалл — Сундрума

Наиболее известная работа Рэндалл — серия статей, написанных совместно с Раманом Сундрумом в 1999 году. В этих работах была предложена модель с одним дополнительным пространственным измерением, которая решала проблему иерархии — то есть объясняла, почему гравитация на много порядков слабее других фундаментальных взаимодействий.

Согласно модели Рэндалл — Сундрума, трёхмерное пространство (брана), в котором живут все частицы Стандартной модели, находится внутри пятимерного пространства-времени (объёма). Гравитация, в отличие от других сил, может распространяться в пятое измерение. За счёт искривления пятого измерения гравитационное взаимодействие на нашей бране оказывается сильно ослабленным. Модель предсказывает существование гравитонов Калуцы — Клейна — частиц — переносчиков гравитации, которые могли бы быть обнаружены на Большом адронном коллайдере (БАК).

Существуют две основные версии модели:

• RS1 — два трёхмерных «листа» (браны) в пятимерном объёме, одна из которых — «наша» (с частицами), другая — «Планковская» (с сильной гравитацией).
• RS2 — одна брана, а пятое измерение простирается до бесконечности; гравитация локализована вблизи браны.

Модель Рэндалл — Сундрума стала одной из самых цитируемых работ в теоретической физике XXI века и породила множество последующих исследований.

¶Тёмная материя и другие исследования

Рэндалл также активно занимается проблемой тёмной материи. В 2013 году она выдвинула гипотезу, что тёмная материя может взаимодействовать с обычной материей через посредника — частицу, названную «тёмным фотоном». В 2017 году совместно с коллегами предложила модель, в которой тёмная материя состоит из частиц, взаимодействующих через «тёмные» силы, аналогичные электромагнетизму.

В области космологии Рэндалл исследовала инфляцию (стадию быстрого расширения ранней Вселенной) и возможность существования дополнительных пространственных измерений в ранней Вселенной. Она также участвовала в анализе данных с БАК, в том числе в поиске суперсимметричных частиц и гравитонов.

В 2020 году Рэндалл опубликовала работу, в которой предложила объяснение аномалии в распаде B-мезонов (так называемый «B-аномалия»), используя модель с дополнительными измерениями.

¶Популяризация науки

Лиза Рэндалл активно занимается популяризацией физики. Она является автором нескольких научно-популярных книг, адресованных широкой аудитории:

• «Закрученные пассажи: Проникая в тайны скрытых размерностей пространства» (англ. Warped Passages: Unraveling the Mysteries of the Universe's Hidden Dimensions, 2005) — книга о дополнительных измерениях, теории струн и модели Рэндалл — Сундрума. Была переведена на многие языки, включая русский.
• «Тёмная материя и динозавры: Удивительная взаимосвязь событий во Вселенной» (англ. Dark Matter and the Dinosaurs: The Astounding Interconnectedness of the Universe, 2015) — в книге рассматривается гипотеза о том, что тёмная материя могла повлиять на орбиту Солнечной системы, что привело к падению астероида, вызвавшего вымирание динозавров. Книга получила широкий резонанс, хотя гипотеза остаётся спорной.
• «Небесные нейтрино: Как частицы, проходящие сквозь всё, раскрывают тайны Вселенной» (англ. Neutrino, 2020) — книга о нейтрино, их свойствах и роли в астрофизике.

Рэндалл регулярно выступает с лекциями, участвует в телевизионных программах (в том числе в шоу The Colbert Report и Nova), пишет статьи для научно-популярных журналов, таких как Scientific American и The New York Times.

¶Награды и признание

• 1995 — Премия Слоуна (Alfred P. Sloan Research Fellowship).
• 2003 — Премия по физике от Американского физического общества (APS) за выдающиеся достижения в теоретической физике.
• 2006 — Премия Клуге (Kluge Prize) за популяризацию науки.
• 2007 — Премия Лилиан Либер (Lillian Lieber Award) за вклад в популяризацию математики.
• 2012 — Премия Эндрю Геманта (Andrew Gemant Award) от Американского института физики.
• 2013 — Премия «За прорыв в физике» (Breakthrough Prize in Physics) — не присуждена лично, но Рэндалл входила в состав группы, получившей премию за открытие бозона Хиггса (как член коллаборации ATLAS).
• 2019 — Избрание иностранным членом Лондонского королевского общества.
• 2020 — Премия Гуггенхайма (Guggenheim Fellowship).

В 2007 году журнал Time включил Лизу Рэндалл в список 100 самых влиятельных людей мира (категория «Учёные и мыслители»). Она также неоднократно входила в рейтинги самых влиятельных женщин в науке.

¶Критика и спорные моменты

Некоторые коллеги критикуют Рэндалл за чрезмерное увлечение популяризацией науки за счёт собственно научной работы. В частности, её гипотеза о связи тёмной материи с вымиранием динозавров была воспринята многими физиками как спекулятивная и недостаточно обоснованная.

Кроме того, модель Рэндалл — Сундрума, несмотря на свою математическую красоту, до сих пор не получила экспериментального подтверждения. Поиски гравитонов Калуцы — Клейна на БАК не дали положительных результатов, что накладывает серьёзные ограничения на параметры модели. Ряд физиков считает, что дополнительные измерения, если они существуют, должны иметь гораздо меньший масштаб, чем предсказывается в исходной модели.

¶Личная жизнь

Лиза Рэндалл замужем за физиком Чарльзом Холмсом (Charles Holmes), который также работает в Гарвардском университете. У пары есть дочь. Рэндалл известна своим увлечением альпинизмом и горными лыжами. В свободное время она занимается живописью.

¶Источники

• Randall, Lisa. Warped Passages: Unraveling the Mysteries of the Universe's Hidden Dimensions. Ecco, 2005.
• Randall, Lisa. Dark Matter and the Dinosaurs: The Astounding Interconnectedness of the Universe. Ecco, 2015.
• Randall, Lisa. Neutrino. Ecco, 2020.
• Randall, L.; Sundrum, R. «A Large Mass Hierarchy from a Small Extra Dimension». Physical Review Letters, 83 (17): 3370–3373, 1999.
• Randall, L.; Sundrum, R. «An Alternative to Compactification». Physical Review Letters, 83 (23): 4690–4693, 1999.
• Биография на сайте Гарвардского университета (harvard.edu).
• Профиль Лизы Рэндалл на сайте Национальной академии наук США (nasonline.org).
• Интервью и публикации в журналах Scientific American, The New York Times.