Дэвид Норман Шрамм

Краткая биография

Жизнь и работа

Дэвид Норман Шрамм родился 25 октября 1945 года в Сент-Луисе, штат Миссури. Он изучал физику в Массачусетском технологическом институте, а докторскую степень получил в Калифорнийском технологическом институте, где работал с Уильямом Фаулером и Джеральдом Вассербургом. Уже в начале карьеры Шрамм оказался на границе ядерной физики, астрофизики и космологии.

В 1970-х и 1980-х годах эти области всё теснее соединялись. Физика первых минут после Большого взрыва зависела от ядерных реакций и свойств элементарных частиц, а наблюдаемое содержание дейтерия, гелия и лития сохраняло информацию об условиях ранней Вселенной. Шрамм стал одним из учёных, превративших первичный нуклеосинтез в точный космологический инструмент.

В первые минуты после Большого взрыва температура была настолько высокой, что протоны и нейтроны участвовали в ядерных реакциях. По мере охлаждения образовались лёгкие ядра — прежде всего гелий-4, а также дейтерий, гелий-3 и литий-7. Их предсказанные количества зависят от плотности обычного вещества и скорости расширения Вселенной.

Шрамм и его коллеги систематически сравнивали эти расчёты с астрономическими наблюдениями. Такой подход позволял оценивать космологическую плотность барионов — обычного вещества, состоящего из протонов и нейтронов. Получалось, что видимых звёзд и газа недостаточно, чтобы учесть всё барионное вещество, а барионов в целом недостаточно, чтобы объяснить всю гравитирующую материю. Это стало важным аргументом в пользу небарионной тёмной материи.

Особенно сильной оказалась связь космологии с физикой частиц. Дополнительные лёгкие частицы в ранней Вселенной изменяли бы скорость её расширения, а значит, меняли бы предсказанное содержание гелия. Поэтому наблюдаемое содержание лёгких элементов позволяло ограничивать число лёгких типов нейтрино ещё до высокоточных измерений на электрон-позитронных коллайдерах.

Шрамм был одним из наиболее заметных сторонников такого объединения дисциплин. Его работы помогли сделать космологию областью, где гипотезы о частицах можно проверять не только в ускорителях, но и по химическому составу Вселенной. Позднее измерения на LEP подтвердили существование трёх лёгких активных видов нейтрино, согласуясь с космологическими ограничениями.

Он также занимался сверхновыми, происхождением тяжёлых элементов, тёмной материей и крупномасштабной структурой Вселенной. В Чикагском университете Шрамм стал одной из центральных фигур формирования современной астрофизики частиц.

Шрамм погиб 19 декабря 1997 года в авиакатастрофе, когда пилотировал собственный самолёт. Его обзор по первичному нуклеосинтезу, написанный вместе с Майклом Тёрнером, был опубликован уже после его смерти.

Научное наследие Шрамма особенно хорошо иллюстрирует современный стиль космологии: раннюю Вселенную можно исследовать одновременно с помощью телескопов, ядерной физики и экспериментов по физике частиц. Наблюдение количества нескольких лёгких элементов оказалось способом заглянуть в первые минуты космической истории.