Андрей Дмитриевич Сахаров и космология

Все знают Андрея Дмитриевича Сахарова как отца водородной бомбы и как общественного деятеля. О его вкладе в фундаментальную науку знает гораздо меньше людей. Нельзя сказать, что этот вклад огромен в количественном плане — он написал на порядок меньше научных статей, чем, например, Я. Б. Зельдович. Однако в ряде своих статей он сильно опередил время, поставил вопросы и дал ответы, которые спустя многие годы определили направления, куда хлынули массы исследователей. В этой серии публикаций мы рассказываем о двух пионерских статьях, повлиявших на развитие космологии. Интересная особенность обеих статей: правильный подход и правильные выводы были сделаны с привлечением предположений, которые в природе на самом деле не реализуются, что было понято позже. Газетный формат не позволяет осветить обе статьи в одном номере, поэтому даем две публикации в разных выпусках газеты. Начнем с более поздней статьи о барионной асимметрии Вселенной.

Почему наш мир состоит только из вещества (без антивещества), и почему вещества так мало?

(«Нарушение СР-инвариантности. С-асимметрия и барионная асимметрия Вселенной», А. Д. Сахаров, ЖЭТФ, Письма в редакцию, 1967, т. 5, вып. 1)

Памятник А. Д. Сахарову в Вашингтоне.
В нашей Галактике антивещества в заметных количествах нет. Иначе, оно бы дало о себе знать, аннигилируя с веществом. Его также нет в Местной группе галактик. Вообще можно сказать, что антивещество в той форме, в которой находится вещество, в наблюдаемой Вселенной практически отсутствует. В любом случае, теоретически невозможно объяснить разделение вещества и антивещества на «острова» во Вселенной. Поэтому существует консенсус по поводу того, что Вселенная содержит только вещество (за исключением небольшой части космических лучей, рождающейся при взаимодействиях частиц высокой энергии). Таким образом, наша Вселенная зарядово несимметрична, чему мы должны быть благодарны: нам не грозит встреча и аннигиляция с антиматерией.
Есть другой примечательный и в каком-то смысле поразительный факт. На каждый барион (протоны вместе с нейтронами и другими, нестабильными частицами, состоящими из трех кварков, называют барионами) во Вселенной приходится более миллиарда фотонов реликтового излучения. Почему этот факт поразителен? Чтобы ответить на этот вопрос, нужен краткий экскурс в термодинамику на уровне первого курса института.
В первые мгновения существования Вселенной температура была настолько велика, что кинетическая энергия барионов и других частиц космической среды была гораздо больше их массы покоя. В столкновениях энергичных частиц интенсивно рождались барион-антибарионные (на современном языке правильнее сказать кварк-антикварковые) пары. В этом плане барионы мало чем отличались от фотонов, и, согласно законам термодинамики, их число в единице объема было почти равно числу фотонов. Вселенная остывала, барионы стали нерелятивистскими и проаннигилировали с антибарионами; их число в единице сопутствующего (расширяющегося вместе с Вселенной) объема «заморозилось». Но и число фотонов в единице сопутствующего объема тоже мало изменилось, несмотря на то, что фотоны еще долго поглощались и излучались. Дело в адиабатичности: в сравнительно медленно расширяющейся Вселенной энтропия в сопутствующем объеме сохраняется, а по порядку величины энтропия равна числу фотонов. Конечно, адиабатичность и сохранение числа фотонов выполнялись неточно: в процессе расширения Вселенной массивные частицы (например, электроны и позитроны) аннигилировали, энтропия, заключенная в фотонах, росла, но лишь в несколько раз, а не на много порядков.
Все это означает, что от барионов после их аннигиляции с антибарионами осталась лишь одна миллиардная часть, хотя изначально во Вселенной была почти равная смесь барионов и антибарионов. Но в том то и дело, что не совсем равная — барионов на одну миллиардную было больше.
Собственно, благодаря этой одной миллиардной мы и существуем: иначе вещество во Вселенной было бы представлено однородным чрезвычайно разреженным протон-антипротонным газом.
Избыток в одну миллиардную — вызов для ученых. Если бы барионов и антибарионов было точно одинаково — это можно было бы объяснить симметрией законов природы (объяснять, правда, было бы некому). Если бы изначально были только барионы — можно было бы списать это на начальные условия или некий принцип запрета. А одна миллиардная — это явно слегка нарушенная симметрия. Каким образом?
Я. Б. Зельдович (слева), А. Д. Сахаров и Д. А. Франк-Каменецкий. Начало 1950-х гг.
Сахаров в своей статье первым адекватно поставил вопрос и дал на него правильные общие ответы, ставшие классическими. Вот эти ответы, выраженные в виде необходимых условий:

• Должна быть асимметрия между миром и антимиром, выражаемая на научном языке как нарушение С- и СР-симметрии.


• Должен нарушаться закон сохранения барионного заряда (иными словами, числа барионов за вычетом числа антибарионов).


• На начальной стадии расширения Вселенной должно быть нарушено термодинамическое равновесие.

 
Прокомментируем эти условия.

Условие 1. Нарушение СР

Допустим, физики двух удаленных миров во Вселенной связались друг с другом по некому мгновенному каналу связи (в рамках этого мысленного эксперимента махнем рукой на специальную теорию относительности) и научились понимать друг друга. Одни спрашивают: что такое левая резьба в вашей документации? Тут нельзя обойтись фотографией, поскольку все равно встанет вопрос, как разворачивать изображение — слева направо, но как объяснить что такое левое и правое? Оказывается, физикам объяснить можно:

Возьмите обмотку с током и такой-то радиоактивный изотоп. Ядра в магнитном поле, создаваемом обмоткой, будут поляризованы. Смотрите, в какую сторону полетит больше электронов от бета-распада ядер. Направьте отвертку в этом направлении и вращайте ее в сторону, куда текут электроны в вашей обмотке. При этом отвертка будет завинчивать болт с левой резьбой.

Такое объяснение удалось сделать потому, что в мире на уровне законов физики нарушена симметрия между правым и левым. Это нарушение невелико, поэтому для объяснения пришлось привлекать довольно тонкие эффекты. Такая симметрия называется Р-инвариантностью. На таком же уровне нарушена симметрия между миром и антимиром, которая называется зарядовой, или С-инвариантностью. В антимире позитроны полетят в противоположном направлении, и отвертка антифизиков в такой постановке будет закручивать правый болт. Поэтому, если физики двух миров сомневаются, что они не в антимирах по отношению друг к другу, то вышеизложенная инструкция не работает.
Такая асимметрия между миром и антимиром достаточно тривиальна и компенсируется заменой правого на левое. Понятно, что если отличие только в этом, то никакого перекоса между барионами и антибарионами в ранней Вселенной не получить. Если мир и антимир одинаковы при замене правого на левое, это называется СР-инвариантностью. Было время, когда считалось, что СР-инвариантность выполняется точно. Но в первой половине 60-х было экспериментально обнаружено нарушение СР-симметрии. А это уже более существенное различие между миром и антимиром, хотя и выраженное очень слабо.
В свете нарушения СР-инвариантности физики разных миров уже могут понять, одинаковы или противоположны их миры в зарядовом отношении. Соответствующая инструкция может выглядеть следующим образом:

Возьмите нейтральные долгоживущие К-мезоны. Они могут распадаться на три частицы, одна из которых — либо электрон, либо позитрон (а две другие — заряженный пи-мезон и антинейтрино или нейтрино). Мы, земляне, называем позитроном такую частицу, которая чаще рождается в этих распадах. Если ваши атомы содержат позитроны, то вы сделаны из антивещества. Встреча с вами нам противопоказана!

Эффект, отличающий мир от антимира, еще слабей эффекта, отличающего правое от левого. Но и начальный перекос между барионами ничтожен — одна миллиардная. В середине 60-х годов, когда А. Д. Сахаров работал над статьей, нарушение СР-инвариантности было доказано. Правда, асимметрии между частицами и античастицами в распадах нейтральных К-мезонов еще не было обнаружено, нарушение СР проявлялось довольно опосредованным образом. Однако автор ссылается на так называемый эффект Окубо — тогда еще теоретическое заключение о том, что нарушение СР должно приводить к маленькой зарядовой асимметрии в каналах распада частиц — так, как описано в инструкции. В целом, к моменту написания статьи для первого условия была достаточно твердая почва под ногами. Этого не скажешь об остальных двух условиях.

Условие 2. Нестабильность протона

Если вначале число барионов и антибарионов было равным, а потом барионов стало чуть больше, значит, барионное число не сохраняется. Это противоречит нашему опыту: никто не наблюдал распада протона, экспериментальное ограничении снизу на его время жизни — 10³² лет, что на 22 порядка больше времени жизни Вселенной. Протон — легчайшая частица, несущая барионное число, и именно практически точное сохранение барионного числа запрещает ему распадаться на более легкие частицы. С другой стороны, нет никаких фундаментальных принципов, требующих абсолютно точного сохранения барионного числа (в отличие от электрического заряда, для которого такой принцип есть). Сахаров предположил, что протон может распадаться на три мюона (именно на три, чтобы сохранялось число фермионов — протон состоит из трех кварков). Чтобы объяснить стабильность протонов в нынешней Вселенной, он сделал следующее предположение:

Взаимодействие, переводящее кварки в мюоны, осуществляется неким промежуточным бозоном, при этом оно принципиально трехчастичное: в одной точке пространства-времени должны провзаимодействовать три бозона.

Это требование подавляет распад протона в наши дни, но в первые мгновения Большого взрыва, когда плотность энергии и плотность частиц огромна, трехчастичная реакция осуществлялась легко, и барионное число нарушалось сильно.
На 60-летии Ю. Б. Харитона. Саров, 27 февраля 1964 г.
В своей философии рецепт оказался абсолютно верным, в конкретном наполнении — нет. С развитием теории элементарных частиц были найдены другие механизмы, реализующие именно этот сценарий: сильное нарушение барионного числа в ранней Вселенной при большой плотности и температуре и практически точное его сохранение в наши дни. Ключевым фактором оказалась большая масса промежуточного бозона, а не трехчастичность реакции — эффект тот же самый, но такой вариант гораздо лучше вписывается в картину, которая прояснилась гораздо позже. В современной картине число фермионов не сохраняется, поэтому распад протона, состоящего из трех кварков, на три мюона вовсе не обязателен, протон может распадаться, например, на позитрон и гамма-квант.

Условие 3. Неравновесность в ранней Вселенной

Галилей на Пизанской башне. Рисунок Сахарова для доклада «Барионная асимметрия Вселенной» на конференции, посвященной 100-летию А. А. Фридмана. Ленинград, 22–26 июня 1988 г.
В вышеприведенном мысленном эксперименте мы не могли призывать инопланетных физиков измерять разные соотношения между массами частиц или анализировать атомные спектры, чтобы определить, живут ли они в мире или антимире, — это скорее всего бесполезно. Есть достаточно глубокий принцип, гласящий, что массы частиц, атомные уровни, и вообще все характеристики явлений, явно не зависящие от времени, одинаковы в мире и антимире. Этот принцип носит название СРТ теоремы, утверждающей, что если сохраняется Лоренц-инвариантность (принцип, лежащий в основе специальной теории относительности) и теория взаимодействия частиц подчиняется неким простым и разумным физическим принципам, то физический мир не меняется при переходе к антимиру, замене правого на левое и обращении времени. Если нарушается СР-инвариантность, то это нарушение компенсируется обращением времени.
Таким образом, все величины, характеризующие стационарные (не зависящие от направления стрелы времени) процессы в мире и антимире, одинаковы, а нестационарные могут быть разными, например, распады частиц могут отличаться.
Система, находящаяся в термодинамическом равновесии, в этом смысле стационарна, даже если она адиабатически медленно расширяется и остывает. При адиабатичности прямые и обратные реакции между частицами, распады частиц и их рождение уравновешены, медленное изменение системы обратимо и работает СРТ теорема, запрещающая перекос между частицами и античастицами. Другими словами, при стремлении к тепловому равновесию система становится всё более и более симметричной; если в ней возможны процессы с нарушением барионного числа, то барионная асимметрия вымывается, а не образуется.
Стационарность должна быть нарушена, и это может сделать, например, распад очень тяжелых частиц на ранней стадии расширения Вселенной, если время обратной реакции их рождения велико по сравнению с темпом остывания.
В середине 60-х единственной обсуждавшейся теоретиками частицей, подходящей на эту роль, был максимон, предложенный М. А. Марковым. По замыслу он имел громадную по меркам физики частиц массу (10^–5 г) и выпадал из термодинамического равновесия практически сразу после начала расширения Вселенной от максимально возможной (планковской) температуры и плотности. Именно это А. Д. Сахаров и предположил в своей работе.
А. Д. Сахаров и И. В. Курчатов. Москва, сентябрь 1958 г.
Примерно через 10 лет в теории появились новые интересные возможности для нарушения стационарности — об этом ниже. Максимоны уже не требуются, есть другие частицы, хорошо вписывающиеся в современную картину.

Последующее развитие

Следующей заметной работой по барионной асимметрии Вселенной была статья В. А. Кузьмина 1970 г. В ней была предложена модель взаимодействий между элементарными частицами, в которой барионная асимметрия образуется при температурах, гораздо ниже планковской. Механизм остался тот же — распады новых тяжелых частиц. Но появляется то, чего нет при планковских масштабах: твердая почва под ногами теоретиков. Дело в том, что при предельных температурах и плотностях сильны эффекты квантовой гравитации — это то, что современной науке пока не по зубам. А при температурах ниже планковской о свойствах Вселенной можно говорить более-менее уверенно, поэтому появилась возможность связать величину асимметрии с параметрами, закладываемыми в модель, и проверить, что наблюдаемое значение — одна миллиардная — действительно может быть получено.
Замечательно, что модель Кузьмина предсказывала новый тип процессов с нарушением барионного числа — переходы (осцилляции) между нейтроном и антинейтроном. Этот процесс экспериментаторы до сих пор ищут, но пока безуспешно.
А. Д. Сахаров и С. Хокинг. Москва, 25 мая 1987 г.
Важный этап развития исследований по проблеме барионной асимметрии был открыт работой А. Ю. Игнатьева, Н. В. Красникова, В. А. Кузьмина и А. Н. Тавхелидзе и независимой работой М. Йошимуры в1978 г. Он связан с построением в середине 70-х годов теорий Большого объединения, в рамках которых все известные силы, за исключением гравитационных, имеют своим происхождением единое взаимодействие.
Правда, наблюдаемые ныне взаимодействия были по настоящему едины лишь в первые мгновения после Большого взрыва при колоссальной температуре. В принципе, объединение взаимодействий можно было бы «прощупать» и в наши дни, но реально оно происходит при сверхвысоких энергиях, недоступных ни современным, ни будущим ускорителям. Однако в теориях Большого объединения барионное число не сохраняется автоматически, поэтому сильным аргументом в их пользу послужило бы обнаружение распада протона. Большое время жизни протона, кстати, как раз и связано с большим масштабом энергий Большого объединения.
У подъезда своего дома. Лето 1987 г.
Если раньше нарушение барионного числа приходилось вводить в рассмотрение исключительно для объяснения барионной асимметрии, то в рамках теорий Большого объединения можно воспользоваться тем, что оно в них и так имеется. В таком сценарии асимметрия образуется при температурах, соответствующих кинетической энергии частиц порядка 10¹⁵ ГэВ. Это на четыре порядка ниже планковского масштаба, но всё равно очень много. Тяжелые частицы, в распадах которых проявляется асимметрия, в этих теориях есть, источники СР-нарушения — тоже, поэтому, казалось бы, всё встает на свои места. И действительно, многочисленные работы конца 70-х — начала 80-х годов показали, что объяснить наблюдаемую барионную асимметрию с помощью теорий Большого объединения можно. Трудностей две. Во-первых, приходится предполагать, что Вселенная когда-то была разогрета до чрезвычайно высоких температур, а это не очень увязывается с теорией раздувающейся Вселенной (космологической инфляции). Эта теория, в которой Вселенная за первые мгновения своего существования раздулась на много порядков величины, естественным образом отвечает на целый ряд трудных вопросов, поэтому является почти общепринятой.
Во-вторых, открытия распада протона, подтверждающего гипотезу о Большом объединении, до сих пор не произошло, несмотря на все усилия экспериментаторов.
Новый поворот произошел в 1985 г., когда В. А. Кузьмин, В. А. Рубаков и М. Е. Шапошников выяснили, что в ранней Вселенной интенсивное несохранение барионного числа происходит в результате уже известных, слабых и электромагнитных взаимодействий. При этом процессы с нарушением барионного числа идут при температурах вплоть до 100 ГэВ (в энергетических единицах), что, конечно, гораздо ниже температуры Большого объединения 10¹⁵ ГэВ. Такой результат открыл несколько новых возможностей для объяснения барионной асимметрии. Одна из них — предложенный в 1986 г. М. Фукугитой и Т. Янагидой лептогенезис — увязывает барионную асимметрию со свойствами нейтрино. Другая, пожалуй, наиболее интригующая возможность — образование барионной асимметрии в результате фазового перехода первого рода, происходившего во Вселенной при температурах около 100 ГэВ (при сравнительно низких температурах именно в процессе фазового перехода первого рода может быть выполнено третье условие Сахарова — отклонение от теплового равновесия). Эта область энергий как раз и изучается в экспериментах на Большом адронном коллайдере, так что результаты его работы позволят выяснить, был ли такой фазовый переход. Если ответ положителен, то перспектива однозначного ответа на вопрос о происхождении асимметрии между веществом и антивеществом на основе будущих экспериментов в физике высоких энергий станет вполне реальной. Именно это направление и конкурирующий с ним лептогенезис стали современным мейнстримом в теме барионной асимметрии.

Андрей Дмитриевич Сахаров. Биографическая справка

Андрей Дмитриевич Сахаров родился 21 мая 1921 в Москве в семье преподавателя физики Дмитрия Ивановича Сахарова, автора многих научно-популярных книг. Его мать Екатерина Алексеевна (до замужества Софиано) была домохозяйкой. Детство и ранняя юность Андрея Сахарова прошли в Москве. Начальное образование он получил дома. В школу пошел учиться с седьмого класса. В 1938 году Андрей Сахаров с отличием окончил школу и поступил на физический факультет Московского университета. В 1942 году, находясь в эвакуации в Ашхабаде, он с отличием окончил МГУ. В сентябре 1942 года был распределён в распоряжение Наркомата вооружений, откуда был направлен на большой военный завод в Ульяновск, где до 1945 года работал инженером-изобретателем и стал автором ряда изобретений в области методов контроля продукции. С 1943 по 1944 год Андрей Сахаров сделал самостоятельно несколько научных работ и послал их в Физический институт АН СССР имени П.Н. Лебедева (ФИАН) Игорю Тамму.
В 1945 году он поступил в аспирантуру ФИАН, в ноябре 1947 года защитил кандидатскую диссертацию. В 1948 году Андрей Сахаров был включен в научно-исследовательскую группу по разработке термоядерного оружия, руководимую Игорем Таммом, где проработал до 1968 года. Вместе Таммом Сахаров стал одним из инициаторов работ по исследованию управляемой термоядерной реакции. Выдвинул идею магнитной кумуляции для получения сверхсильных магнитных полей и идею лазерного обжатия для получения импульсной управляемой термоядерной реакции
. Сахаров - автор нескольких ключевых работ в космологии, работ по теории поля и элементарным частицам. В 1953 году Сахаров защитил докторскую диссертацию и в том же году был избран действительным членом Академии наук СССР. С конца 1950-х годов Андрей Сахаров, считавшийся "отцом" советской водородной бомбы, активно выступал за прекращение испытаний ядерного оружия. В 1957 году он написал статью о вреде ядерных испытаний, в 1958 году выступил (совместно с Курчатовым) против намечавшихся ядерных испытаний. Он был одним из инициаторов заключения Московского договора 1963 года о запрещении испытаний в трех средах (в атмосфере, в воде и в космосе), в 1967 году участвовал в Комитете по защите Байкала. В 1966-1967 годах появились первые обращения Андрея Сахарова в защиту репрессированных, в 1968 году он написал брошюру "Размышления о прогрессе, мирном сосуществовании и интеллектуальной свободе", которая была опубликована во многих странах. С июля 1968 года, после опубликования за рубежом этой статьи, Сахаров был отстранен от работы на "объекте" и уволен со всех постов, связанных с военными секретами. В 1969 году он вернулся к научной работе в ФИАНе. 30 июня 1969 года Сахаров был зачислен в отдел института, где начиналась его научная работа, на должность старшего научного сотрудника — самую низкую, которую мог занимать советский академик.
С 1967 по 1980 год он опубликовал более 15 научных работ: о барионной асимметрии Вселенной с предсказанием распада протона (как считал сам Сахаров, это его лучшая теоретическая работа, повлиявшая на формирование научного мнения в последующее десятилетие), о космологических моделях Вселенной, о связи тяготения с квантовыми флуктуациями вакуума, о массовых формулах для мезонов и барионов и др. С 1970 года защита прав человека, защита людей, ставших жертвами политической расправы, вышла для ученого на первый план. В 1970 году Сахаров стал одним из учредителей Московского комитета по правам человека, высказывался по проблеме загрязнения окружающей среды, за отмену смертной казни, за право на эмиграцию, против принудительного лечения "инакомыслящих" в психиатрических больницах. Андрей Сахаров стал самым известным советским правозащитником. В 1971 году он обратился с "Памятной запиской" к советскому правительству о неотложных вопросах внутренней и внешней политики, в 1974 году опубликовал за границей статью "Мир через полвека", в которой размышлял о перспективах научно-технического прогресса и излагал свое видение устройства мира. В 1975 году Андрей Сахаров написал книгу "О стране и мире". В том же году "за бесстрашную поддержку фундаментальных принципов мира между народами и за мужественную борьбу со злоупотреблениями властью и любыми формами подавления человеческого достоинства" Андрей Сахаров был удостоен звания лауреата Нобелевской премии мира.
В 1976 году Сахаров был избран вице-президентом Международной лиги прав человека. В сентябре 1977 года он обратился с письмом в организационный комитет по проблеме смертной казни, в котором выступил за отмену ее в СССР и во всем мире. В декабре 1979 – январе 1980 года Сахаров неоднократно выступал против ввода советских войск в Афганистан. 8 января 1980 года был принят Указ Президиума Верховного Совета СССР о лишении Андрея Дмитриевича Сахарова всех правительственных наград и премий (ордена Ленина, звания трижды Героя Социалистического труда и постановлением Совета Министров СССР - звания лауреата Сталинской (1953) и Ленинской (1956) премий). 22 января 1980 года Андрей Сахаров без суда был сослан в город Горький (т.к. город был закрыт для иностранцев). В Горьком он находился в условиях почти полной изоляции и под круглосуточным милицейским надзором. Здесь Сахаров провел три длительных голодовки. В 1981 году - семнадцатидневную (вместе с женой Еленой Боннэр) в знак протеста против незаконных действий властей по отношению к его родным, в мае 1984 года - 26 дней - в знак протеста против уголовного преследования Елены Боннэр, в апреле‑октябре 1985 года -178 дней -за право Боннэр выехать за рубеж для операции на сердце.
Сахарова насильно госпитализировали и насильно кормили. С началом перестройки, в декабре 1986 года, по распоряжению Михаила Горбачева Андрей Сахаров был освобожден из горьковской ссылки. Он вместе с женой вернулся в Москву, где продолжил работать в Физическом институте им. П.Н. Лебедева. Теоретический отдел ФИАН, которым после смерти Тамма руководил академик Гинзбург, добился того, что Андрей Дмитриевич остался сотрудником отдела (все семь лет на двери его комнаты в ФИАНе сохранялась табличка с его фамилией). В ноябре-декабре 1988 года состоялась первая поездка Сахарова за рубеж; он встречался с Рональдом Рейганом, Джорджем Бушем, Маргарет Тэтчер, Франсуа Миттераном. Последние годы жизни Сахаров активно занимался правозащитной деятельностью.
В марте 1989 года он был избран народным депутатом СССР от Академии наук, став одним из лидеров группы наиболее радикально настроенных депутатов. Андрей Сахаров был иностранным или почетным членом многих научных ассоциаций. Он был членом Национальной академии наук (США), Американской академии искусств и наук, Американского философского общества, Американского физического общества, Французской академии (Институт Франции), Академии моральных и политических наук (Франция), Академии Дея Линчеи (Италия), Венецианской академии, Голландской академии (Сахаров - ее первый и единственный иностранный член). Он был лауреатом многих международных и национальных премий: Нобелевской премии мира, премии Чино дель Дуко, премии имени Элеоноры Рузвельт, премии "Дом свободы" (США), премии Лиги прав человека (при ООН), премии Международной антидиффамационной лиги, премии имени Бенджамина Франклина (физика), премии имени Лео Сциларда, премии имени Тамалла (физика), премии св. Бонифация; премии мира имени Альберта Эйнштейна и др. Умер Андрей Дмитриевич Сахаров вечером 14 декабря 1989 года от сердечного приступа. Накануне днем на собрании Межрегиональной депутатской группы (II Съезд народных депутатов) состоялось его последнее выступление в Кремле. Похоронен в Москве на Востряковском кладбище. Первой женой Андрея Сахарова была Клавдия Вихирева (1919-1969), уроженка Ульяновска, лаборант‑химик, с которой они поженились в 1943 году. У них родились трое детей — две дочери и сын. С 1972 года Сахаров был женат на Елене Боннэр, с которой познакомился осенью 1970 года. Общих детей у них не было. 21 мая 1992 года у главного входа в Физический институт имени П.Н. Лебедева (ФИАН), где Сахаров работал в 1945-1950 и 1969‑1989 годах, состоялось торжественное открытие памятной доски, посвященной академику Сахарову. Автор памятной доски скульптор Леонид Штутман.
В Москве есть проспект академика Сахарова, а также работает музей и общественный центр его имени. Музей Сахарова существует и в Нижнем Новгороде; это квартира на первом этаже 12-этажного дома, в которой Сахаров жил в течение семи лет ссылки. В Риге, Дубне, Челябинске, Казани, Львове, Хайфе, Одессе, Сарове, Сухуми есть улицы, названные его именем. В Санкт-Петербурге именем Андрея Сахарова названы парк и площадь, на которой ему установлен памятник; такая же площадь есть Ереване, где также установлен памятник Сахарову, а его именем названа средняя школа номер 69. В центре Барнаула есть площадь Сахарова, где проводятся ежегодный День города и прочие городские массовые мероприятия. В Белоруссии именем Сахарова назван Международный государственный экологический университет.
В Иерусалиме есть Сады Сахарова. Именем академика Сахарова названа горная вершина на Алтае. Пик находится на Северо-Чуйском хребте в районе ущелья Шавло. Его имя присвоено одной из горных вершин Кавказа, которую группа альпинистов из Москвы, Северной Осетии, Кабардино-Балкарии, Повольжья, Урала покорила 31 июля 1996 года. В 1979 году именем Андрея Сахарова был назван астероид. В 1988 году Европарламент учредил премию "За свободу мысли" имени Андрея Сахарова, которая присуждается ежегодно за "достижения в деле защиты прав человека и его основных свобод, а также за уважение международного законодательства и развитие демократии". В 1991 году почта СССР выпустила марку, посвящённую Сахарову. С 1992 года проводится Международный фестиваль искусств имени Сахарова.
В 1993 году в Брендейском университете был основан архив Сахарова, который вскоре был переведен в Гарвардский университет. Документы архива относятся к периоду с 1968 по 1991 годы.