• Теги
    • избранные теги
    • Разное607
      • Показать ещё
      Страны / Регионы480
      • Показать ещё
      Компании199
      • Показать ещё
      Формат29
      Показатели7
      • Показать ещё
      Люди96
      • Показать ещё
      Издания20
      • Показать ещё
      Сферы14
      Международные организации34
      • Показать ещё
Бозон Хиггса
Бозон Хиггса
https://vk.com/wall-63337812_105618
https://vk.com/wall-63337812_105618
Выбор редакции
19 февраля, 11:55

[Перевод] Что нужно для квантовой гравитации – так это больше экспериментов

Математика не решит проблемы квантовой гравитации, это смогут сделать только эксперименты В середине 1990-х я изучала математику. Я не была полностью уверена в том, чем я хочу заниматься в жизни, но меня поражала способность математики описывать естественный мир. После уроков по дифференциальной геометрии и алгебрам Ли я посетила серию семинаров от математического департамента, на которых обсуждалась величайшая проблема фундаментальной физики: квантификация гравитации и объединение всех сил природы под одним теоретическим зонтиком. Семинары велись вокруг нового подхода, разработанного Абэй Аштекаром из университета штата Пенсильвания. С этим исследованием я ранее не сталкивалась, и ушла оттуда с полным впечатлением того, что проблема решена, и об этом просто ещё никто не знает. Всё это казалось чистой победой незамутнённого разума. Требования математической связности привели, к примеру, к открытию бозона Хиггса. Без него Стандартная модель для частиц, сталкивающихся с энергиями выше 1 ТэВ, перестала бы работать – а такие энергии доступны на Большом адронном коллайдере. Вероятности не давали бы в сумме 100% и лишились бы математического смысла. Следовательно, при переходе этой энергетической границы должно было появиться что-то новое. Хиггс был простейшей из возможностей, которую могли придумать физики, и они его, естественно, нашли. Читать дальше →

Выбор редакции
07 февраля, 23:51

[Перевод] Может ли природа быть неестественной?

Десятилетия приводящих в растерянность экспериментов заставляют физиков рассматривать поразительную возможность: вероятно, что вселенная не имеет смысла Облачным днём в конце апреля преподаватели физики и их студенты набились в аудиторию, украшенную деревянными панелями, в Колумбийском университете, чтобы послушать доклад Нима Аркани-Хамеда, заметного физика-теоретика, работавшего в институте передовых исследований в соседнем Принстоне. Аркани-Хамед, с длинными, по плечи, волосами, уложенными за уши, демонстрировал двойственные, и, на первый взгляд, противоречивые выводы из результатов недавних экспериментов, проводившихся на Большом адронном коллайдере. «Вселенная неизбежна, – объявил он. – Вселенная невозможна». Впечатляющее открытие бозона Хиггса в июле 2012 года подтвердило почти 50-летнюю теорию того, как элементарные частицы получают массу, что позволяет им формировать такие структуры, как галактики или людей. «То, что его нашли примерно там, где ожидали, явилось триумфом эксперимента, триумфом теории и признаком работоспособности физики», – рассказал Аркани-Хамед толпе. Читать дальше →

04 февраля, 14:30

Записки психиатра. Не спешите со свинцовыми плавками

22 мая 1949 года из окна военно-морского госпиталя с криком "Русские идут!" выбросился Джеймс Винсент Форесстол, первый министр обороны США. Так, не в первый и не в последний раз, страх принёс больше вреда, нежели причина, его породившая. Причём замечено: чем менее осязаема и материальна причина страха, тем сильнее и иррациональнее сам страх. Суровые загадочные русские, мирный непредсказуемый атом, бозоны Хиггса — чем загадочнее, тем страшнее. Термин "радиофобия" впервые прозвучал в 1987 году, после аварии на Чернобыльской АЭС. Правда, в то время он был политизирован и нередко использовался как клеймо для тех, кто побывал в зоне поражения и не на словах испытал действие радиации — мол, нечего сеять панику! В результате многие пострадали и даже погибли, не получив должной помощи, и страх человека перед невидимой грозной силой стал ещё сильнее, укрепив позиции радиофобии и заронив в людях зерно сомнения в словах учёных (с политиками проще, у них работа такая). Ни учебный атомный взрыв в районе Тоцка, ни попытки прорыть атомной лопатой новые русла для поворота вспять сибирских рек такого общественного резонанса в своё время не получили. К слову, именно учёные, работающие непосредственно с радиоактивными изотопами, менее всего подвержены радиофобии. Почему? Во-первых, информированность. Пусть она пришла спустя многие годы и отмечена не одной смертью, но она есть. Вот вы навскидку можете сказать, чем отличаются грей и зиверт? А рентген и электрон-вольт? А они знают. А чем больше информации, тем меньше места для страха — ведь его вытесняет более конструктивная осторожность. Во-вторых, человек с радиофобией просто не выбрал бы себе такую профессию. В-третьих, обычная привычка. Ни один страх не может долго сохранять свою остроту, не будучи подкрепляем. А научная лаборатория, как и атомная станция, всё же отличаются от пристанища маньяка-алхимика или завода Альфреда Нобеля: взрываются первые две гораздо реже. Относительно недавние события в Японии, вызвавшие катастрофу на АЭС, вновь породили волну страха перед радиацией. И если для жителей прилежащих территорий, попавших в зону эвакуации, опасность пострадать от излучения вполне реальна, то страх людей, находящихся за многие сотни и тысячи километров от Фукусимы и уничтожающих йод похлеще, чем алкоголик — найденную заначку, вызывает некоторое недоумение и даже оторопь. Не думаю, что имеет смысл ожидать повышения покупательского спроса на йод. Водка не в счёт — она востребована всегда, вне зависимости от радиационного фона. Даже дозиметры, столь любимые японцами и появившиеся во многих наших интернет-магазинах, не особо прижились. Хотя сама идея была заманчивой, особенно учитывая, что в районе Фукусимы по-прежнему потряхивает. А особенно экзотично это смотрелось бы в автомобильном салоне, когда, выбирая себе иномарку японской сборки, покупатель пенял бы дилеру: дескать, ваши дозиметры откалиброваны неправильно: видите, мой уже взбесился, а у ваших реакция как у покойника с нордическим характером на красотку не первой свежести! Так что обеспечьте скидку, пожалуйста!Весомый вклад в поддержание должного радиофобического градуса вносят активисты "зелёных". Однако, прежде чем поддаваться наведённой ими панике или брать плакат "Верните атом взад, как было!" и вливаться в тусовку на пикетах, примите во внимание следующие соображения. Во-первых, любая партия — это только с виду дружное собрание единомышленников и идейно обогащённых людей. На самом деле это чётко работающий финансово-политический аппарат, чьи руководители точно знают, где и на чём можно подзаработать и где их политический вес можно подороже продать. А у вас-то здесь какой профит? Во-вторых, в качестве активистов любая партия всегда привлекала в свои ряды людей с болезненно заострёнными чертами характера, или психопатов. Их, правда, называли пассионариями, то есть "страстными борцами", но суть от этого не менялась — просто ещё один эвфемизм. Вы же не такой? Вот и не поддавайтесь на провокации. Не отстают от "зелёных" и конкуренты ядерной энергетики: начиная от электростанций, работающих на угле, и заканчивая производителями солнечных батарей. Но если разобраться, то атомная электростанция загрязняет окружающую среду в пять-десять раз меньше той, что работает на угле. Да и с ветряками не всё так чисто и гладко. И с гидроэлектростанциями — взять только изменение климата, затопление городов и посёлков и исчезновение тех видов рыбы, которые ранее в реке водились в изобилии. Но разве здоровая конкуренция принимает такие мелочи в расчёт? А тут такая шикарная возможность поприжать атомную энергетику и пролоббировать что-то своё! Как и любая из фобий, радиофобия имеет свою целевую аудиторию. Как правило, это люди:1. Малоинформированные либо малообразованные. Всё закономерно: недостаток информации влечёт страх перед неизвестным, а следовательно — чуждым.2. Непривыкшие подвергать критическому анализу получаемую информацию. Для них печатное слово, информация из телепередач и, конечно же, слухи — это истина в последней инстанции, откровение не хуже полученных Моисеем заповедей: он-то, небось, с их автором не дискутировал и поправок не вносил!3. Озабоченные своим здоровьем и привыкшие прислушиваться, не кольнёт ли где, не скрипнет, не стрельнёт ли... То есть весь ипохондрический спектр пациентов оказывается в зоне риска, готовый обзавестись дозиметрами и осаждать поликлиники с требованием разбиться в лепёшку, но найти, куда прилип шальной радионуклид.4. Тревожно-мнительные по характеру. Им, что называется, сам бог велел: такая шикарная возможность за что-то попереживать и чего-то поопасаться! Ох, ведь что-то сегодня в воздухе не то! Ох, не к добру вон те тучки!5. Внушаемые. С ними тоже всё довольно просто: стоит паре соседок повздыхать и поохать — и готово, прониклись и побежали в аптеку за йодом, да ещё и пару-тройку других таких же по пути индуцировали.6. Параноидные. У этих уши как локаторы, а глаза как рентген — они везде читают между строк, слышат любой тревожный оттенок испускаемых ветров и уверены: правительство от них что-то скрывает. Как Герасим, который своей Му-Му что-то важное недоговаривал. Что значит — радиационный фон спокойный? Что значит — до нас не дойдёт? Сами-то, небось, уже пьют водку с превентивной целью и хоромы оклеили свинцовыми обоями!Что делать тем, кто чувствует себя недостаточно душевно крепким и идейно подкованным, чтобы противостоять этому недугу?* Прежде всего — постараться получить максимум информации о предмете своих страхов. Возможно, окажется так, что уже только этого будет достаточно, чтобы эти самые страхи изжить. Помните: психоанализ основан на схожих принципах.* Избегайте компании радиофобов. Оно вам надо? Нет, конечно, повод выпить граммов двести водки вполне себе пристойный (но у супруги может быть другое мнение). А ну как йодом начнут поправляться?* Постарайтесь держаться тех, кто критически относится к событиям. Их уверенность не менее заразительна, чем страх предыдущей аудитории.* Если не справляетесь — обратитесь к психотерапевту или психиатру, они помогут избавиться от страха и более конструктивно взглянуть на события.* Сыграйте в компьютерную игру по этой тематике. Здорово помогает проще взглянуть на вещи, главное — не заразиться противоположным состоянием — радиоэйфорией.* Если этого мало, плюньте на всё и купите себе дозиметр. Только не забудьте правильно его откалибровать и научитесь грамотно интерпретировать полученные данные. А вот со свинцовыми плавками спешить не стоит.

20 января, 20:30

Юрий Мильнер: наука для всех, или любопытство может победить

Российский бизнесмен, инвестор, научный филантроп и основатель инициативной группы поиска внеземных цивилизаций Breakthrough Initiatives поделился на страницах популярного англоязычного еженедельного журнала The Economist своими мыслями о том, в каком состоянии находится нынешний уровень интереса общественности к науке и как это исправить. С некоторыми дополнениями и пояснениями приводим перевод этой статьи. Люди пытаются предсказывать будущее как […]

19 января, 10:19

По сравнению с наукой, зарплаты в сфере ИТ до неприличия высоки

Издание Wired рассказало о том, что американские физики бросают науку и переходят работать в ИТ-компании. По мнению автора, это связано с отсутствием интересных задач и относительно низкими зарплатами в академической среде. В это же время крупные компании из Кремниевой долины ищут специалистов, способных решать проблемы в области искусственного интеллекта и нейросетей и готовы платить им «неприлично высокий» оклад. Редакция vc.ru публикует адаптированный перевод материала.

12 января, 09:02

Взгляд на геймдизайн

Издание DTF опубликовало колонку геймдизайнера из инди-команды Ильи Туменко, в которой он рассказал, как важно доверять чутью, разрабатывая игру.Начало Есть такая лженаука — «литературоведение». Это не откровенное разводилово, как, например, торсионные поля или память воды, а скорее безвредная болтовня, претендующая на большее — вроде философии или соционики. Как вы уже догадались, любое «игроведение» — такая же лженаука.С анализом игр всё хорошо до тех пор, пока мы копаемся в статистике, вычисляем идеальный fu-factor для женщин старше 35 лет и изменения в поведении новых когорт после увеличения ценников на оферы. Как только мы отходим от Flurry, закрываем Excel и начинаем рассуждать про эмоции игроков — начинается магия.И в этот момент мы становимся перед выбором: одна наша часть желает всё объяснить, рационализировать, классифицировать и вывести, наконец, «формулу эмоций» или «научное обоснование веселья», и внутри этой части умирает маленький геймдизайнер и рождается литературовед. И чем дальше в эту степь нас занесёт — тем больше маленьких геймдизайнеров мы погубим.Почему они гибнут Объяснить это сложно и — хуже того — от объяснения будет тянуть тем же литературоведеньем, которого я стараюсь избегать. Но я попробую.Смысл и ключевая черта науки — прогнозирование. Химия не была бы наукой, если бы сводилась к смешиванию случайных жидкостей с непредсказуемым результатом. Наукой её делает изучение свойств, позволяющее предсказывать результаты реакций. Физики догадались про бозон Хиггса задолго до Большого адронного коллайдера. Даже психология помогает прогнозировать некоторые патологии без всяких органических признаков ещё в раннем детстве.Вот только «формула веселья» никому не помогает. Так же, как классификация сюжетов и приёмов не помогла ни одному автору написать достойную книгу. И не поможет — потому что это инструмент описания, который в лучшем случае отвечает на вопрос «как это можно разложить по полочкам?», но не подскажет, как с помощью этого сделать что-то новое.Вот мы подумали и вывели формулу типа «эмоции вызывает разница между ожиданием и реальностью». И закрепляем примером: главный злодей большой и сильный, думали не завалим, но завалили. Разница налицо, результат: радость.Вроде бы всё правильно. Вот только, продумывая баланс и алгоритмы босса, ты никогда не вспомнишь эту формулу. Потому что она не прописана в механике принятия решений, а твой мозг устроен не так. Скорее всего, ты выдумал этого босса и его хитрый баланс, потому что вспомнил аналогичное чувство в другой игре или смоделировал его в воображении. В этот момент у тебя не будет мыслей о «разнице между чем-то там» и ничего не изменится после знания этой формулы. Если у тебя и раньше получалось трогать игрока за эмоции — формула не улучшит твой навык. Не получалось — так и знание формулы этого не изменит.Формула бесполезна как синоптик, описывающий погоду только за окном и только в данный момент. Формула может быть не только бесполезна, но и вредна, если её всё-таки попытаются использовать для предсказания.Представьте художника, который сделал отличный концепт. К нему приходит продюсер, который понимает, что концепт хороший. Он уже готов принять работу, но одно мешает — лишнее знание, полученное на каких-нибудь бесполезных курсах или из книжек, прочитанных в очередях. И продюсер говорит, к примеру «уберите щупальца, потому что это фаллический символ, я у Фрейда прочитал». И концепт становится чуточку хуже. А потом приходит маркетолог, менеджер по продукту, технический художник — и вы знаете, что из этого получается.Так же и с геймдизайном. С одним отличием: зная «формулу эмоций», мы можем сделать хуже самим себе. Например, сделали что-то хорошее (крутой сценарий драки с боссом без всяких неожиданных финалов), не сразу подыскали объяснение «почему это хорошо», зато вспомнили формулу, что так делать нельзя. В результате засомневались и испортили всё хорошее, что было сначала.Может прозвучать странно, но это факт:лишнее знание портит хорошие идеи А знать что-то и уметь применять знания — два абсолютно разных качества. Так же, как отделять полезные знания от бесполезных. Но мы вернёмся к выбору и предположим, что не пошли по кривой тропинке литературоведения, а вместо этого спросили себя: как спасти маленьких геймдизайнеров?Тут я буду краток, неоригинален, где-то даже противоречив и совершенно точно бесполезен. Мой ответ: доверять чутью. А поскольку чутье даёт разные ответы в разные моменты — доверяйте сильнейшему чутью, которое было в конкретном вопросе. И, разумеется, пользуйтесь статистикой и аналитикой там, где они применимы (а применимы они не везде).по материалам vc.ruНаш комментарий:Игровой дизайн (также геймдизайн, англ. game design) — процесс создания формы и содержания игрового процесса (геймплея) разрабатываемой игры. Работа с геймдизайном может происходить как через соответствующий документ (англ. design document), так и существовать только в сознании разработчиков игры.Игровой дизайн определяет: набор возможных вариантов, из которых игрок может выбирать во время игры; условия победы и поражения; как игрок контролирует происходящее в игре; как взаимодействует с игровым миром; сложность игры и др.Игры Патриотов

07 января, 12:10

Компьютер выиграл миллион долларов

Мода на рейтинги и хит-парады не обошла и науку. Самые авторитетные журналы Nature и Science назвали лучшие работы 2016 года. Самые громкие, конечно, совпали. Безусловный фаворит - это открытие гравитационных волн учеными из коллаборации LIGO. Несомненно, оно станет выдающимся событием в науке первой половины XXI века и удостоится "каскадом" Нобелевских премий. Кстати, сотрудники Nature оказались оракулами. Еще в начале года они предсказали, что ученым удастся поймать неуловимые гравитационные волны. И если бозон Хиггса физики называют частицей Бога, то гравитационные волны - Священным Граалем космологии. Эти волны были предсказаны Общей теорией относительности Эйнштейна. С тех пор прошло 100 лет, но их так и не удавалось зарегистрировать. Они настолько слабы, что самые сложные, дорогие, изощренные приборы были бессильны. Порой закрадывалось сомнение, а не ошибся ли великий Эйнштейн?

06 января, 21:02

Компьютер выиграл миллион долларов

Гравитационные волны, искусственный интеллект и открытие экзопланеты возглавили хит-парад достижений науки 2016 годаМода на рейтинги и хит-парады не обошла и науку. Самые авторитетные журналы Nature и Science назвали лучшие работы 2016 года. Самые громкие, конечно, совпали. Безусловный фаворит - это открытие гравитационных волн учеными из коллаборации LIGO. Несомненно, оно станет выдающимся событием в науке первой половины XXI века и удостоится "каскадом" Нобелевских премий. Кстати, сотрудники Nature оказались оракулами. Еще в начале года они предсказали, что ученым удастся поймать неуловимые гравитационные волны. И если бозон Хиггса физики называют частицей Бога, то гравитационные волны - Священным Граалем космологии.Эти волны были предсказаны Общей теорией относительности Эйнштейна. С тех пор прошло 100 лет, но их так и не удавалось зарегистрировать. Они настолько слабы, что самые сложные, дорогие, изощренные приборы были бессильны. Порой закрадывалось сомнение, а не ошибся ли великий Эйнштейн? Может, их вообще не существует? Потребовались многие годы, чтобы создать приборы с фантастической чувствительностью. При длине плеча антенны в 4 километра они поймали отклонение в 10 минус 19-й степени метра. Это в 10 тысяч раз меньше атомного ядра. Сегодня это предельная точность измерения, которую до сих пор удавалось достичь на Земле.Второе место в списках журналов отведено Демису Хассабису - разработчику компьютерной программы AlphaGo, выигравшей матч у корейца Ли Седоля, который почти десять лет является чемпионом мира по игре в го. Приз в миллион долларов получил не человек, а искусственный интеллект.Эту победу компьютера можно назвать революцией в области искусственного интеллекта. Если в шахматах уже давно повержены лучшие гроссмейстеры, которые признали, что не могут тягаться с машиной, то игра в го оставалась последней крепостью человека, которую компьютер не мог взять. В отличие от шахмат, где все решает способность просчитывать на максимальное количество ходов вперед, в го в принципе невозможно перебрать все варианты. Каждый ход имеет 200 вариантов, а всего их больше, чем атомов во Вселенной.Как же компьютеру удалось разгромить чемпиона, если его очевидное преимущество - способность считать со скоростью в миллиарды операций в секунду - в игре го мало помогает? Авторам искусственного интеллекта удалось, казалось бы, невозможное: у их детища появилась интуиция. Именно это особенно поражает и асов го, и специалистов программирования. Программа AlphaGo создана на основе нейронных сетей, которые имитируют структуру мозга человека. Сеть соединяет между собой сотни простых процессоров.Бозон Хиггса ученые называют частицей Бога, а гравитационные волны - Священным Граалем космологииТретьим призером оба журнала выбрали открытие самой ближайшей к Земле экзопланеты Проксима b. Она находится от нас на расстоянии всего в 4,3 светового года. Ее расположение относительно своей звезды идеально, чтобы иметь жидкую воду. А это уже дает надежду, что экзопланета обитаема. Прояснить ситуацию ученые попытаются в 2018 году, когда в космос будет запущен мощный космический телескоп имени Джеймса Уэбба.А дальше каждый журнал пошел своим путем, выбрал своих "героев". Nature отметил работу врача Селины Турчи, которая занимается вирусом Зика. Доселе малоизвестный вирус в конце прошлого года произвел на Земле настоящий переполох, вызвав международную пандемию. Проблема состояла в специфике вируса. Он может распространяться, долгое время не выдавая явных симптомов. А потому сложен для выявления. Но Селина Турчи обратила внимание, что по какой-то причине у детей резко выросло число случаев редкого заболевания микроцефалии. У них значительно уменьшался череп и головной мозг. Это открытие стало наводкой для поиска связи между Зикой и анатомическими аномалиями. Оказалось, что вирус напрямую атакует клетки, принимающие участие в развитии мозга, существенно замедляя его рост. К настоящему моменту лекарства от вируса Зика не существует, ведутся клинические испытания вакцины на основе ДНК.Конечно же, в список попала уже ставшая знаменитой технология CRISPR/Cas9 по редактированию геномов. Самым громким ее достижением, по мнению Nature, стала работа китайских ученых, которые впервые применили ее для лечения пациента с агрессивной формой рака легких. У него взяли клетки, выключили в них один из "плохих" генов, затем отредактированные гены ввели в организм пациента. Ученые считают, что такая операция поможет человеку побороть рак.Science выделил метод расшифровки генома, который совсем скоро будет применяться повсеместно, благодаря созданному в этом году портативному устройству. Расшифровка генома на нем занимает всего несколько часов, что делает устройство незаменимым, например, для срочной постановки диагноза и вспышках заболеваний. Ученым удалось секвенировать геномы многих вирусов, микробов кишечника и даже человека. Методом воспользовались даже космонавты на МКС, секвенировав геномы почвенных бактерий.Вообще в уходящем году наблюдался бум генетических исследований. Геномный анализ помог установить, что большинство людей, живущих за пределами Африки, произошло от гоминид, обосновавшихся здесь всего лишь одной из волн миграции - все данные более ранних миграций оказались "затерты" последней. Австралия, как выяснилось, заселялась всего один раз, причем генетические линии предков местных жителей, как и европейцев, отделились от африканцев около 70 тысяч лет назад. Еще одно исследование показало, что около 2 процентов генома жителей Папуа - Новой Гвинеи принадлежит ранее неизвестному виду гоминид.Отметил Science и ученых, которые, экспериментируя со стволовыми клетками, создали в лаборатории мышиные яйцеклетки. Когда они созрели, ученые оплодотворили их и имплантировали самкам. И хотя только три процента эмбрионов выжили, но из них выросли полностью здоровые мыши. Развитие технологии позволит создать новые возможности для искусственного оплодотворения.[link]

20 декабря 2016, 03:55

Ученые ЦЕРН впервые измерили оптический спектр атома антиматерии

Измерение оптического спектра атома антиматерии впервые проведено в Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН). Об этом сообщила пресс-служба ЦЕРН. Подчеркивается, что полученный сотрудниками исследовательской коллаборации ALPHA результат стал итогом более чем 20-летней работы. Ученые "наблюдали спектральную линию в атоме антиводорода, что позволило впервые сравнить световой спектр материи и антиматерии". Выяснилось, что антиводород имеет оптический спектр, аналогичный водороду. Такой результат подтверждает Стандартную модель физики элементарных частиц, согласно которой "водород и антиводород должны иметь идентичные спектроскопические характеристики", отмечают в ЦЕРН. Чтобы исследовать атом антиводорода, его сначала нужно "поймать". "Перемещать и ловить антипротоны или позитроны легко, потому что это заряженные частицы, - пояснил официальный представитель коллаборации ALPHA Джеффри Хэнгст. - Однако когда вы комбинируете обе эти частицы, то получаете нейтральный антиводород, который гораздо труднее поймать. Поэтому мы создали специальную магнитную ловушку". Измерение оптического спектра антиводорода расценивается в ЦЕРН как шаг на пути к "новой эре высокоточных исследований антиматерии". Европейская организация по ядерным исследованиям, созданная 1954 году, является крупнейшей в мире лабораторией физики высоких энергий. В ЦЕРН построены первый ускоритель частиц - синхроциклотрон, Большой электрон-позитронный коллайдер и Большой адронный коллайдер (БАК) - самый крупный и мощный в мире ускоритель элементарных частиц. Ученые центра сделали ряд крупных открытий: обнаружили W- и Z-бозоны, впервые получили атом антиводорода. А в 2013 году в ЦЕРН в результате серии экспериментов на БАК был обнаружен бозон Хиггса - элементарная частица, за счет которой, согласно Стандартной модели, фактически создается вся масса Вселенной.(http://tass.ru/nauka/3888...)

20 декабря 2016, 03:55

Ученые ЦЕРН впервые измерили оптический спектр атома антиматерии

Измерение оптического спектра атома антиматерии впервые проведено в Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН). Об этом сообщила пресс-служба ЦЕРН. Подчеркивается, что полученный сотрудниками исследовательской коллаборации ALPHA результат стал итогом более чем 20-летней работы. Ученые "наблюдали спектральную линию в атоме антиводорода, что позволило впервые сравнить световой спектр материи и антиматерии". Выяснилось, что антиводород имеет оптический спектр, аналогичный водороду. Такой результат подтверждает Стандартную модель физики элементарных частиц, согласно которой "водород и антиводород должны иметь идентичные спектроскопические характеристики", отмечают в ЦЕРН. Чтобы исследовать атом антиводорода, его сначала нужно "поймать". "Перемещать и ловить антипротоны или позитроны легко, потому что это заряженные частицы, - пояснил официальный представитель коллаборации ALPHA Джеффри Хэнгст. - Однако когда вы комбинируете обе эти частицы, то получаете нейтральный антиводород, который гораздо труднее поймать. Поэтому мы создали специальную магнитную ловушку". Измерение оптического спектра антиводорода расценивается в ЦЕРН как шаг на пути к "новой эре высокоточных исследований антиматерии". Европейская организация по ядерным исследованиям, созданная 1954 году, является крупнейшей в мире лабораторией физики высоких энергий. В ЦЕРН построены первый ускоритель частиц - синхроциклотрон, Большой электрон-позитронный коллайдер и Большой адронный коллайдер (БАК) - самый крупный и мощный в мире ускоритель элементарных частиц. Ученые центра сделали ряд крупных открытий: обнаружили W- и Z-бозоны, впервые получили атом антиводорода. А в 2013 году в ЦЕРН в результате серии экспериментов на БАК был обнаружен бозон Хиггса - элементарная частица, за счет которой, согласно Стандартной модели, фактически создается вся масса Вселенной.(http://tass.ru/nauka/3888...)

13 декабря 2016, 14:10

Директор коллайдера FAIR спрогнозировал получение антивещества в 2020-х

Строящийся в Германии исследовательский ускорительный комплекс FAIR, который называют вторым Большим адронным коллайдером, получит возможность создавать антивещество в 2020-х годах, сообщил научный директор FAIR, академик РАН Борис Шарков. «Будет такая возможность, поскольку в нашем проекте антивещество не только ускоряется до колоссальных скоростей, но также и может быть заторможено и сохраняться в специальных ловушках, где могут создаваться атомы и молекулы антивещества», – цитирует ученого ТАСС.

13 декабря 2016, 13:35

Директор коллайдера FAIR спрогнозировал получение антивещества в 2020-х

Строящийся в Германии исследовательский ускорительный комплекс FAIR, который называют вторым Большим адронным коллайдером, получит возможность создавать антивещество в 2020-х годах, сообщил научный директор FAIR, академик РАН Борис Шарков. «Будет такая возможность, поскольку в нашем проекте антивещество не только ускоряется до колоссальных скоростей, но также и может быть заторможено и сохраняться в специальных ловушках, где могут создаваться атомы и молекулы антивещества», – цитирует ученого ТАСС. По словам Шаркова, FAIR выйдет на проектную мощность в 2025 году. Комплекс ориентирован на решение широкого спектра научных задач, таких как, например, моделирование условий создания тяжелых химических элементов при вспышках сверхновых, исследование состояния вещества в первые моменты после Большого взрыва, исследование электромагнитных полей и плазмы, а также моделирование воздействия космического излучения на биологические организмы. Антивещество – вещество, состоящее из античастиц, стабильно в природе не образующееся. Структура его, как показали эксперименты, идентична структуре вещества. FAIR – ускорительный комплекс, создаваемый в Германии на базе Центра по изучению тяжелых ионов имени Гельмгольца. Как сообщала газета ВЗГЛЯД, охладительное кольцо для FAIR спроектировали в новосибирском Институте ядерной физики (ИЯФ) Сибирского отделения РАН. FAIR создается с расчетом на поиск в физике элементарных частиц процессов, выходящих за рамки Стандартной модели (теоретическая модель, описывающая взаимодействие всех элементарных частиц). В реализации проекта участвуют 15 стран, в том числе Россия. Стоимость проекта оценивается в 1 млрд рублей. Стандартная модель – теория строения и взаимодействия элементарных частиц, лежащая в основе соответствующего раздела физики. Согласно ей, процесс формирования любого вещества можно описать как взаимодействие набора элементарных частиц – шесть лептонов, шесть кварков и 12 соответствующих им античастиц. Все они были обнаружены экспериментально. Последнюю – бозон Хиггса – удалось детектировать в 2012 году с помощью Большого адронного коллайдера. Однако, как показали исследования последних лет, Стандартная модель не описывает всех физических процессов. Сегодня ученые во всем мире нацелены на поиск новых явлений, выходящих за рамки Стандартной модели.

02 декабря 2016, 09:00

Почему теряется интерес к науке

Без электроники и антибиотиков, без рентгеновских аппаратов, минеральных удобрений или радиосвязи - без этих и многих-многих других достижений научной мысли вся наша жизнь выглядела бы совершенно иначе. Мы жили бы впроголодь, часто болели, не знали бы. куда деться от скуки. Многие из нас не дожили бы до своих нынешних лет, а многие вообще никогда не […]

29 ноября 2016, 19:02

Подземные повелители тёмных сил

В Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) сообщают о намерении использовать семикилометровый ускоритель для поиска тёмных фотонов — аналога обычных фотонов света, но только отражающихся от тёмной материи и пролетающих через обычную. Звучит достаточно сомнительно — ведь тёмная материя на то и тёмная, что никаких причин подозревать существование для неё какого-то света нет. Однако, по большому счёту, новый эксперимент вызван не любопытством. Во многом у современной физики просто нет другого выхода, кроме активного поиска таких странных частиц.  Как мы узнали, что в тёмной комнате бродят стада тёмных кошек В конце 1990-х сумма наблюдений за далёкими галактиками привела к выводу, что Вселенная примерно на шесть седьмых состоит из тёмной материи и тёмной энергии. Обнаружить их удалось потому, что тёмная материя своим тяготением буквально раскручивает диски галактик вроде нашего Млечного Пути, придавая тому же Солнцу неестественно большую скорость вращения вокруг ядра галактики. А тёмная энергия усиленно расталкивает Вселенную во все стороны — что отражается на том, какую яркость для наших телескопов имеют сверхновые типа Ia. Оба явления, по сути, пока остаются предположениями, хотя и практически общепринятыми. Что-то просто должно было расталкивать Вселенную во все стороны и подкручивать обороты галактикам — что-то, чего мы не видим. А это значит, что тёмная материя и энергия не участвуют в электромагнитном воздействии, не отражают световые волны. На тела из обычной материи вроде нас и нашей планеты может действовать только гравитация от такой тёмной материи, ну и немного — частицы, образующиеся при её распаде. Поиск этого "чего-то" стал настоящей головной болью физиков-экспериментаторов. Всего четверть века назад им казалось, что известны уже почти все частицы мироздания — осталось немного, осталось ещё чуть-чуть. Астрономические наблюдения конца 1990-х буквально отправили их в первую половину XX века. Выяснилось, что на 85% всё вокруг состоит неизвестно из чего, и это "неизвестно что", весьма вероятно, сильно влияет на нашу жизнь. Российские физики вполне серьёзно считают, что распады тёмных частиц могут вызывать рак у населения Земли. Определённо стоит выяснить, так это или нет — и заодно узнать, из чего же в основном состоит Вселенная. Вместо одной кошки — целый зоопарк? Тут же возникли сложности. Стандартные методы поиска, применявшиеся физиками для обнаружения частиц обычной материи, с тёмной решительно забуксовали. На "светлой стороне" учёные открыли даже бозон Хиггса — очень непростую для наблюдения частицу. А вот с тёмными частицами за много лет поисков на ускорителях и детекторах пока "не срослось". Их искали в виде так называемых вимпов — массивных слабо взаимодействующих частиц, которые должны иногда распадаться. При распаде они должны образовать каскад распадов иных частиц, в том числе доступных для наблюдения. А значит, отслеживая такие случайные распады, можно понять, что за вимп её породил. Чтобы найти подобные следы, использовались ядерные детекторы, хорошо защищённые от внешнего фона — размещённые под землёй, чтобы защититься от столкновений с космическими лучами. Однако масса экспериментов (в том числе LUX и   SuperCDMS) никаких вимпов пока не нашли. Стали раздаваться вопросы — а там ли мы ищем? Раздались даже голоса скептиков, утверждающих, что никакой тёмной материи нет, и призывающих к пересмотру и модификациям базовых физических положений. В этот момент резко подскочила популярность возникшей в 2008 году гипотезы, что тёмная материя состоит не из одной частицы, а из многих. В конце концов, видимая часть мира населена целым "зоопарком" из элементарных частиц. Почему тёмная часть мироздания должна быть исключением? Исходя из этой гипотезы была высказана идея, что для тёмного сектора существуют и свои собственные, тёмные фотоны. По мысли части физиков, это аналоги обычного фотона, также являющиеся переносчиком фундаментального взаимодействия — но не одного из известных нам четырёх, а совершенно нового. Первые же прикидки показали, что тёмные фотоны могут смешиваться с обычными фотонами. Если два типа частиц в системе близки по энергии и импульсу, то между ними происходит смешивание, вследствие чего их свойства слегка изменяются. Значит, после смешивания с тёмными фотонами обычные могут как-то влиять на взаимодействие уже известных нам частиц. Более того, наблюдения вроде бы даже указали на возможные следы такого влияния — аномальный магнитный момент, обнаруженный у ряда обычных, "светлых" элементарных частиц.  Держите гроссмейстера В ходе эксперимента NA64 для поиска тёмных фотонов используется довольно простая и отработанная на обычных элементарных частицах схема. Мощный ускоритель (на видео ниже) будет разгонять электроны до определённых энергий, после чего они начнут систематически врезаться в пластинку детектора. Атомы вещества детектора под обстрелом высокоэнергетических электронов начнут испускать обычные фотоны — попросту говоря, светиться в разных диапазонах.  Энергию, которую унесут с собой порождённые бомбардировкой фотоны, физики легко могут точно рассчитать. Но если среди "светлых" фотонов действительно существуют тёмные, они неизбежно унесут часть энергии от "обстрела" с собой. Стенки детектора их не остановят, ведь тёмные фотоны не отражаются обычной материей. А значит, спектр светлых фотонов заметно изменится, они будут "тусклее", менее "энергичными". Поиск новых частиц по "утечкам энергии" — давний метод. Ещё до Второй мировой войны так была найдена утечка при бета-распаде, в результате чего удалось открыть нейтрино. Иными способами сделать это не удалось бы — детекторы, способные поймать эту неуловимую частицу, появились лишь во второй половине прошлого столетия. По сути, это предельно чувствительный метод, в котором можно обнаружить бегство даже тех частиц, что мы пока вовсе не умеем улавливать. Именно это и нужно в случае тёмных фотонов. Из изложенного выше легко понять, почему данная тема предельно интересна не только для физиков, но и для всех нас. Обычные методы прямого обнаружения тёмной материи пока принесли лишь печальные результаты. Нужны новые методы — и тёмный фотон выглядит одним из лучших среди них. Главное — открыв тёмные фотоны, мы можем надеяться даже взаимодействовать с тёмной материей, поставить в отношении неё эксперименты и наконец приоткрыть, как устроен мир в невидимом для нас напрямую секторе. Всё это любопытство не назвать праздным. Если тёмная материя действительно больше обычной, она должна влиять на нас не только как гипотетическая причина рака, но и глобально. Уже давно выдвигаются предположения, что диск из тёмной материи, находящийся в нашей галактике, периодически возмущает кометы и астероиды Солнечной системы, что, как считается, не раз "зачистило" биосферу нашей планеты.

29 ноября 2016, 09:19

Колесо истории и его ось. Александр Зубченко

Как страшно жить на третьем году царствия полной гидности… Европа, б...ть, разваливается буквально на глазах. Мы же туда, с…ка (простите за мой французский), вступить собрались. Всей нацией. За что, извините за выражение, стоял наш прыгучий (во всех смыслах этого слова) европейский майдан?

28 ноября 2016, 16:00

Ох уж эти физики

Область науки, где в последнее время происходят такие громкие события, как открытие гравитационных волн и поиск жизни на Марсе, сегодня гораздо больше привлекает молодёжь, чем в начале 1990-х. Тогда конкурс на физфак МГУ был чуть больше одного человека на место, в прошлом году это цифра была больше 4.  Но что 20 лет назад, что сейчас — физическое образование в России было и осталось базисом, на котором можно построить отличную карьеру, причём мирового масштаба. И выбирать, работать ли на самом большом коллайдере в Швейцарии, усовершенствовать ли поисковые системы в Интернете или вообще открыть своё дело.   Поступая на физфак, они смутно представляли свою будущую карьеру учёных. В годы, когда многие уходили из науки, они, наоборот, её выбрали. Мы поговорили с бывшими однокурсниками выпуска 2000 года, последнего в двадцатом веке, чтобы узнать, зачем они хотели стать учёными и что из этого вышло.  — Представьте себе, что на вечеринку пришли две девушки в одинаковых платьях, что будет? – спрашивает Иван у учеников на занятии в Университете детей. — Поножовщина! – смеётся кто-то из мальчиков. — Зависит от уровня вечеринки, — отвечает Иван. — Не всегда, конечно, поножовщина, но неодобрительные взгляды в сторону друг друга точно будут. И в итоге они разойдутся по разным углам вечеринки, чтобы в этих разных углах быть уникальными в своих платьях. Хорошо, а что будет, если два парня придут в одинаковых нарядах? — Даже, наверно, не будут расходиться, — неуверенно предполагает девочка. — Именно! Они даже весь вечер будут вместе тусоваться, показывая всем, что они похоже одеты. Точно так же ведут себя фермионы и бозоны. Если вы возьмёте два фермиона с одинаковыми характеристиками, вы просто не сможете свести их вместе. Поэтому электроны, а они относятся к фермионам, рассаживаются по разным орбитам. А одинаковые бозоны, напротив, будут спокойно сосуществовать рядом. Это главная разница между бозонами и фермионами. Примерно так Иван рассказывает детям, и не только детям, про Большой адронный коллайдер, бозон Хиггса, чёрные дыры и кварки. В детстве он посмотрел "Девять дней одного года", советский фильм 1961 года, и с тех пор захотел заниматься физикой. Иван родился в городе Надым Тюменской области. Этот маленький городок на Севере, практически у полярного круга, был форпостом газовой отрасли. Отец Ивана тоже в свое время окончил физфак, и разговоры о физике были в семье обычным делом. После школы поступил на физфак МГУ. На третьем курсе Ивана заинтересовала кафедра физики элементарных частиц, часть преподавателей которой работала в Объединённом институте ядерных исследований в Дубне. Там студентам предстояло учиться и жить большую часть времени. Когда Иван поехал на экскурсию в Дубну в 1996 году, она привлекла его своими бытовыми условиями. В отличие от грязной шумной Москвы, это был тихий аккуратный город с велосипедами, урнами на улицах и культурным населением. Иван тогда не очень понимал, чем предстоит заниматься на кафедре. Поначалу заинтересовался работой радиобиологов. Диплом писал по методам распознавания образов для цитогенетического эксперимента. Студентом Иван пытался разыскать разные способы дополнительного заработка. То выманил аттестат из МГУ и поступил после первого курса в Институт нефти и газа имени Губкина, чтобы числиться там первый семестр и получать стипендию, не появляясь. То летом уехал нелегальным гастарбайтером собирать клубнику в Шотландии. Правда, не рассчитал, что там будет холодно, мокро и клубники почти не будет. Потом месяц добирался до Москвы автостопом. Зато благодаря этому опыту заговорил по-английски. Красивая физика и скучный бозон Иван пошёл в аспирантуру туда же, в Дубну, и планировал дальше продолжать исследования в области распознавания образов. Однако попал в эксперимент HERA-B, который базировался в Гамбурге, в самом большом в Германии исследовательском центре по физике частиц. В итоге он задержался там на 4 года, а к биофизике так и не вернулся. HERA-B — это эксперимент на ускорителе HERA. Буква B от слова beauty, так как речь идёт о "прекрасной физике" — то есть физике, изучающей процессы, происходящие с b-кварками. Последние особенно интересны при изучении антивещества и того, чем антивещество отличается от вещества, поэтому под их изучение был создан отдельный эксперимент. Он оставался сотрудником института, получая зарплату за полставки лаборанта и стипендию аспиранта. А в Гамбург Иван ездил как приглашённый ученый, и принимающая сторона оплачивала суточные – 42 евро в день. Командировки были по несколько месяцев. Это позволяло привозить большую часть денег назад, что было совсем неплохо для того времени. Контраст между тем, как была организована научная деятельность у нас и за границей, был огромный. Вплоть до того, что в Дубне элементарно не было бумаги для принтеров, а в Гамбурге она лежала в неограниченных количествах повсюду, и учёные из каждой поездки привозили её пачками в чемоданах. А потом после очередного доклада в институте отправлялись на обязательные для всех субботники.  По мере завершения эксперимента в Гамбурге Иван вместе с остальными дубненскими коллегами начал переключаться на следующий эксперимент, в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) под Женевой. Он назывался CMS (от английского Compact Muon Solenoid – Компактный мюонный соленоид), по названию детектора, на котором он проходил. Сначала создавали оборудование, а Иван присоединился уже на этапе тестирования и установки. Затем началась непосредственно стадия набора данных, сначала — сигналов от космических лучей, потом — от столкновений протонов на коллайдере. Речь идёт о Большом адронном коллайдере — самой крупной экспериментальной установкой в мире. Он представляет собой огромный тоннель с длиной окружности около 27 км, пролегающий на территории Швейцарии и Франции. Подземный ускоритель разгоняет во встречных направлениях пучки протонов до скоростей, приближающихся к скорости света, и сталкивает их. В результате этих столкновений рождаются новые частицы, срок жизни которых порой настолько мал, что длится ничтожные доли секунды. Результаты столкновений регистрируют 7 сложнейших детекторов. При работе над диссертацией Иван решал конкретную проблему. Детекторы, которые используются в эксперименте, — очень точная аппаратура огромного размера. Она позволяет измерять координаты частиц, которые через неё пролетают, с точностью до нескольких микрон. При этом сама аппаратура состоит из большого количества деталей и имеет размер в несколько метров. Когда её собирают вместе, то точность позиционирования отдельных деталей варьируется в пределах нескольких миллиметров — это очень большая погрешность в сравнении с несколькими микронами. Поэтому нужно иметь способ восстановить положение деталей по тем данным, которые там измеряются. Задачей Ивана было определить, для изучения каких физических процессов эта невыровненность оказывается критичной. Эта работа была частью CMS TDR — программы физических исследований CMS. Это два толстых тома с перечнем того, что учёные собирались обнаружить с помощью детектора. "Пока из этого длинного списка получилось найти только бозон Хиггса в самом скучном его варианте", — говорит Иван. "Скучном — потому что это открытие ещё раз подтвердило Стандартную модель, не предложив нового направления, в котором могла бы развиваться физика частиц дальше". Бозон Хиггса — последняя недостающая частица Cтандартной модели. Предсказанный в теории еще в 1964 году британским физиком Питером Хиггсом, на практике он, а точнее — следы его распада — были зафиксированы лишь в 2012 году на Большом адронном коллайдере. "Кстати, ни малейшего отношения к богу бозон Хиггса не имеет, —объясняет Иван. — Словосочетание "божественная частица" прилипло к нему по недоразумению: в первоначальной редакции книги нобелевского лауреата Леона Ледермана название звучало как "Чёртова частица: если Вселенная — это ответ, то каков вопрос". Однако редакторы для приличия исправили слово goddamn (чёртова) на просто god (божественная). Вот слово и прицепилось, причём в прямом его значении". Защитив диссертацию в 2006 году, Иван снова задумался, стоит ли оставаться в науке. На эти сомнения накладывались ещё и бытовые проблемы: во время командировок в Женеве жить приходилось абы где. Арендованное институтом жильё часто оказывалось переполненным, для ночлега приспосабливали балконы и проходные гостиные. До запуска коллайдера оставалось всего несколько лет, и Иван продолжал участвовать в подготовке эксперимента и дальше. Правда, в Женеву стал ездить всё реже — и из-за нерешённых бытовых вопросов, и потому что работу по обработке данных можно было спокойно делать из Дубны. Из науки в жизнь Чем реже Иван ездил в Женеву, тем меньше стал зарабатывать: поездки, как и прежде в Гамбург, приносили основную часть денег. Многие бывшие однокурсники, заканчивая с наукой, находили себе применение в IT. И образование, и работа физика подразумевают неплохие познания в этой отрасли – программировать учёных учили ещё в университете. Иван решил тоже попробовать. Сначала просто хотел устроиться на стажировку в одну из крупнейших компаний в этой сфере, но, увидев его резюме, рекрутеры позвали его на собеседование и предложили работу. Иван переехал из Дубны в Москву, но полностью из науки не ушёл. Он по-прежнему старший научный сотрудник института и по-прежнему участвует в экспериментах в ЦЕРНе. Сейчас, например, занимается поиском чёрных дыр. Одновременно со сменой фокуса Иван занялся популяризацией науки. "Есть такая присказка: не можешь работать — учи, не можешь учить — пиши книги. Я сейчас где-то между учением и писанием книг". Иван ведёт цикл занятий по физике в Университете детей при Политехническом музее, участвует в научных фестивалях, выездных лекциях в других городах и разных мастер-классах. Вёл прямые включения с Большого адронного коллайдера для разных аудиторий в городах России. Популяризация имеет несколько целей: и рассказать о науке широкой публике, и привлечь молодёжь — школьников и студентов — к физике. Аудитории бывают совершенно разные. Например, недавно читал лекцию в Пансионе воспитанниц Министерства обороны. Лёгкость подачи материала — это результат усилий, опыта и тренировок. Что-то позаимствовал у коллег, что-то придумал сам. Когда только начинал, проводил 20-минутные тренировочные выступления, и поначалу они были провальными. Он терял внимание публики даже с научным образованием. Говорил длинно и сложно. "Далеко не сразу я научился смотреть на то, что я делаю, глазами обывателя — это несколько лет практики, проб и ошибок". Новая работа в IT, впервые за долгие годы оседлая жизнь в Москве, популяризация науки, расширение круга общения, а, кроме того, увлечение современным искусством и занятия танго — стали для учёного успешной перезагрузкой. "Мне внезапно оказалось комфортно в таком образе жизни. Я впервые за многие годы чувствую себя дома". "Безопасное вождение на 90% основывается на законах физики, — уверяет Александр, сидя за рулём своего спортивного автомобиля Mazda RX8. — Так что в принципе я работаю по специальности. В этом смысле физическое образование мне помогает и самому понимать многие вещи, происходящие с автомобилем на дороге, и объяснять их другим". Дальше "продвинутый автоинструктор", как он сам себя называет, рассказывает то, что напоминает задачу из учебника физики для 7 класса. "Если вы едете по МКАД со скоростью 90 км/ч, то ваш тормозной путь будет около 30 метров. Прибавьте к тормозному пути время реакции, что в среднем 1 секунда, за которую ваш автомобиль пролетит 25 метров, прежде чем вы нажмёте на тормоз. Получится остановочный путь в 55 метров. При этом дистанция до следующего автомобиля у вас, к примеру, 5 или 10 метров, как у многих водителей. О каком безопасном вождении может идти речь?" Поступая на физфак МГУ, он и представить себе не мог, что откроет собственную школу безопасного вождения. Александр родился в подмосковном наукограде Пущино, важном в России биологическом научном центре. С детства увлекался музыкой и играл на гитаре, но поступать в музыкальное училище не решился, потому что сомневался, что из этого можно будет сделать профессию. Да и родители, оба биохимики, были против музыкальной карьеры. Выбирать будущую профессию Саша стал методом исключения. "Биология и химия — скучно, историю я вообще не любил, с русским у меня хоть и было хорошо, но какая из этого профессия?" После отметания всего того, что он любил, остались математика и физика. Поступив в МГУ, Александр продолжал играть на гитаре и даже пошёл в рок-колледж. Играл в группах, которые исполняли и авторские вещи, — блюз, рок и металл — и перепевали хиты. Первые деньги так и заработал — по выходным приезжал в родной город и выступал там с группой в кабаках. "Пели Гэри Мура, Dire Straits, "Металлику", "Машину времени" и всё, что было тогда популярно. Чуть позже меня даже начали приглашать в студии звукозаписи играть гитарные партии разным исполнителям". Получалось, что музыкой, вопреки опасениям, даже удавалось зарабатывать на жизнь. Физика при этом шла обязательным и неизбежным фоном. На третьем курсе Александр выбрал кафедру физики низких температур и сверхпроводимости. "Здание кафедры стояло особняком и выглядело уютно, да и научный руководитель мне сразу понравился. Мы до сих пор дружим". В аспирантуру пошёл, чтобы избежать армии и сделать приятное родителям. Кроме музыки, которая всё же не вселяла уверенности, не было чётких интересов. А аспирантура давала ещё время подумать, и при этом являлась вполне понятной деятельностью. Следующие три года Александр работал над будущей диссертацией и даже совершил открытие. "Мы с научным руководителем обнаружили, что при низких температурах физические свойства материи меняются. Полупроводники не являются ферромагнетиками, то есть не примагничивают, как обычный магнит. Но мы обнаружили, что, если в некоторые полупроводники добавить совсем немного железа, всё меняется. Это никак не меняет свойства полупроводника при комнатной температуре, однако при низких температурах, приближающихся к абсолютному нулю, возникает квантовый переход и полупроводник становится ферромагнетиком".  Несмотря на то что Александр с удовольствием занимался исследованиями и работой над диссертацией, физика не увлекала его так, как музыка, но и с музыкой не всё было гладко. После аспирантуры ещё были попытки как-то устроить музыкальную карьеру, но они не увенчались успехом. В итоге в 2003 году Александр, как и многие выпускники физфака, устроился в IT-компанию. "Кстати, как только я начал работать, через две недели мне звонят и говорят, что у Антонова прослушивание и нужен гитарист. Где вы были 2 недели назад?" Академик за рулем Автомобиль появился в жизни прозаично и как средство передвижения, а стал тем, что перевернуло всю биографию. Началось всё с того, что на последнем курсе Саша с другом решили сброситься и купить на двоих ржавую "шестёрку", чтобы не трястись в автобусах каждые выходные по дороге в Пущино. После года за рулём, как положено, начались небольшие аварии. "Это известная вещь: при стаже от года до трёх у всех, как правило, начинается период аварийности. Первый страх проходит, и появляется уверенность на дороге, переходящая в завышенную самооценку". Всё это Александр испытал на себе и решил пойти на курсы экстремального вождения, чтобы научиться водить как следует. "Я как будто заново влюбился — интерес к автомобилю вытеснил интерес к музыке, и я ушёл в вождение с головой". Начал читать книги по безопасному вождению, брал частные уроки у других инструкторов, общался со спортсменами, даже поехал учиться на курсы в Европу. Пока разбирался в предмете, сам превратился в ходячую энциклопедию. Как-то решил сесть за компьютер и набросать на странице 10 правил безопасного вождения. В итоге страница разрослась до сотни – с рисунками, графиками, таблицами и главами. "Я сам не понял, как так вышло, и отправил всё это родителям почитать, так как они учёные и сами постоянно публикуются. И тут они мне говорят: "Сын, а ты знаешь, что ты книгу написал? Её надо издавать!" Александр был крайне удивлён, учитывая, что всегда не любил писать сочинения, а тут целая книга получилась. Она была напечатала в издательстве "Третий Рим" в 2008 году. С тех пор вышли ещё 4 книги. Параллельно основной работе Александр стал давать уроки безопасного вождения. Началось с просьб знакомых, потом сарафанное радио приводило новых клиентов. После работы в костюме Cerutti и с портфелем Ferre садился в машину и превращался в инструктора. Ему это страшно нравилось. Доходило до того, что начал прогуливать работу — говорил, что уехал на встречу с клиентом, а сам давал урок. Чем дальше, тем больше автомобильное хобби превращалось в главное дело, а официальная работа только отвлекала. "Я занимался тем, что приносит реальную пользу людям здесь и сейчас. А кого моя работа в IT делала счастливее? Мы продавали сервера в различные "дочки" РАО ЕЭС, никому от этого не было ни жарко, ни холодно. Что я оставил бы после себя? Я понял, что занимаюсь не своим делом, и ушёл". В 2011 году Александр открыл свою школу вождения. Сделал сайт, напечатал визитки, арендовал учебный класс и автодром. Придумал название — Kaminsky Driving Academy. Поначалу учил сам. Многие приходили учиться после того, как прочитали его книги. Сейчас в школе занимаются люди в основном уже с правами — это и девушки, желающие научиться правильно парковаться, и полицейские, которым нужно научиться экстремальному вождению, и личные водители важных персон. Александр постоянно повторяет, что законы физики одинаковы для всех и если водитель их не учитывает, то постоянно подвергает свою жизнь риску. "Большинство людей, к сожалению, садятся за руль, не осознавая, что в их руках оружие массового уничтожения. Автомобиль — это не роскошь и не средство самоутверждения — это тонны железа, летящие на большой скорости". Когда Александр видит, что после обучения человек начинает грамотно водить, он понимает, что, возможно, спас ученику жизнь. Принося пользу людям и получая отдачу здесь и сейчас, он чувствует, что он на своём месте. "А до открытия бозона Хиггса мне нет дела. Пока это теоретическая абстракция, не более того". "Вокруг существует масса интересных вещей помимо профессиональной деятельности, — говорит Андрей. — Я давно увлекаюсь походами, а последнее хобби — это садоводство. Начал с малого — посадил кусты малины и смородины. За огурцы и помидоры пока не берусь — это пока для меня сложно". Вырастить огурцы на даче сложно, а построить прибор для изучения атмосферы на Марсе — возможно. Последние несколько лет Андрей работает в Российской академии наук и занимается непосредственно разработкой и созданием научных приборов для космических исследований. Впрочем, учась в физико-математическом классе московской школы, он слабо представлял, кем хочет стать. Родители хоть и работали инженерами и отец всегда что-то паял и мастерил дома, но они никогда не заставляли сына идти в технический вуз. В 11-м классе Андрей ходил на подготовительные курсы в Московский институт электроники и математики и поступил туда, ещё учась в школе. Когда вопрос был таким образом решён, он попробовал вслед за друзьями поступить ещё и на физфак МГУ — и поступил. Выбрал МГУ, потому что престиж университета перевесил. "Хотя общее направление обучения было понятно, представление о том, чем мне предстоит заниматься, было очень приблизительное". Карманные ускорители Когда пришло время выбирать специализацию, Андрея заинтересовала кафедра биофизики, довольно популярная в то время среди студентов. Однако после собеседования с комиссией Андрея туда не взяли, и он пошёл на кафедру общей ядерной физики. Под крылом кафедры Андрей работал на небольшом ускорителе, который в своё время создал его научный руководитель. "Не все ускорители такие огромные, как в Дубне или в ЦЕРНе. Тот был длиной метра три и имел небольшую энергию ионов — всего 10 киловольт". Андрей с научным руководителем исследовали взаимодействие лёгких ионов, в частности, водорода и дейтерия, с кремнием. Такие исследования имеют вполне практическое применение в микроэлектронике. Диссертация Андрея была посвящена изучению воздействия ионных пучков на различные материалы. После защиты появилась возможность поучаствовать в строительстве нового для России типа ускорителя – и Андрей остался работать в Научно-исследовательском институте ядерной физике при МГУ (НИИЯФ). "Мой научный руководитель долгое время работал в Южной Корее и привёз оттуда идею ускорителя нового типа, уникального для России. Работа шла непросто, так как очень много было завязано на железо, которое делалось с нуля. Кроме того, оборудование, необходимое для создания ускорителя, стоит дорого. Поэтому параллельно приходилось решать и непростые финансовые вопросы". Одновременно со строительством нового ускорителя Андрей с коллегами проводил в стенах своего института работу по вводу в строй ещё одного ускорителя. "В частности, мы работали над его безопасностью. Заложили все окна и двери свинцом. Дверь весит около тонны, ездит на колёсиках. Большинство ускорителей в той или иной степени представляют собой радиоактивную опасность для окружающих". Несмотря на то что работа в НИИЯФ была постоянной, Андрей иногда посвящал своё время зарабатыванию средств на стороне. "Сама по себе зарплата в институте не очень большая, но к ней приплюсовываются деньги от различных грантов и проектов, и в целом жить можно". Погода на Марсе Несколько лет назад Андрей начал работать в Институте космических исследований. "С одной стороны, в лаборатории уже сложилась команда, да и проработал я там в общей сложности более 10 лет, а с другой — в ИКИ мне предложили новую для меня деятельность". А именно — участвовать в разработке приборов для исследования космоса. Один из проектов, к которому Андрей подключился уже на этапе его воплощения, – это разработка спектрометра для аппарата TGO (Trace Gas Orbiter, или Орбитальный аппарат для исследования малых составляющих атмосферы). На основе измерений, выполненных этим прибором, сделают выводы о газовом составе марсианской атмосферы. TGO – часть российско-европейского проекта "ЭкзоМарс". Аппарат запустили в марте этого года с космодрома Байконур. 16 октября Trace Gas Orbiter отделил от себя модуль "Скиапарелли", который через три дня совершил неудачную посадку на поверхность Марса и разбился. Сам TGO, вместе со спектрометром, над которым работал Андрей, цел и невредим, и уже передаёт данные на Землю. Он пробудет на орбите несколько лет. Сейчас Андрей работает над другим проектом – разрабатывает спектрометр для исследования парниковых газов в атмосфере Земли. Парниковый эффект, в котором важную роль играют водяной пар, углекислый газ и метан, постепенно приводит к изменению температуры атмосферы нашей планеты. С помощью спектрального анализа учёные хотят подробнее изучить состав земной атмосферы. Иван, Александр и Андрей учились вместе и выбрали разные пути. Но никто не пожалел о том, что в сложные девяностые решил заняться физикой. Тем более вряд ли об этом когда-то пожалеют сегодняшние школьники. Особенно когда на занятиях электроны в платьях стараются держаться подальше друг от друга.   

26 ноября 2016, 08:35

Российский коллайдер поможет в подготовке к полету на Марс

Коллайдер из Российской Федерации, который разработали в Дубне, будет применяться для исследования влияния радиации на электронику. Данная научная работа очень важна для будущих планируемых полетов на планету Марс. Кроме этого с помощью российского коллайдера планируют проводить тесты на способность лечения онкологических заболеваний. Подмосковный коллайдер принято считать глобальным проектом. На участие в исследованиях свои заявки подали двадцать шесть стран мира, куда входят Германия и Соединенные Штаты Америки, а также примерно сто разнообразных институтов. На данный момент на программу было выделено двадцать миллиардов российских рублей, и только третья часть из них представлена российскими гражданами.

11 ноября 2016, 15:00

Загадки физики микромира

 24 октября в Центральном Доме журналиста прошла очередная постановка ProScience Театра. С темой «Загадки физики микромира» выступил Дмитрий Казаков – известный физик, доктор физико-математических наук, профессор, сотрудник Объединенного института ядерных исследований. Вечер вел журналист Никита Белоголовцев. Никита Белоголовцев: – Добрый вечер, уважаемые дамы и господа! Я рад приветствовать вас на очередном представлении нашего ProScience Театра, уникального формата, мы можем позволить себе такое слово. Где мы разговариваем о науке и не только о науке. Сегодня у нас второе представление осеннего сезона, и я благодарен тем, кто сегодня здесь, с нами. Сегодня мы будем говорить о физике микромира, точнее, говорить будет Дмитрий Казаков, и под ваши аплодисменты он выходит на сцену! Дмитрий Игоревич, прошу вас, выходите к нам. Для того чтобы понять, что нас сегодня ждет, несколько фактов о главном герое сегодняшнего вечера. Мария Блохина: – Дмитрий Игоревич Казаков родился в 1951 году. В 1974 году он окончил физический факультет Московского государственного университета, спустя три года защитил кандидатскую диссертацию, а в 1988 году стал доктором физико-математических наук. С 1975 года Дмитрий Казаков работает в Лаборатории теоретической физики Объединенного института ядерных исследований в Дубне, свою научную карьеру он начал с должности младшего научного сотрудника, а сейчас возглавляет отдел теории фундаментальных взаимодействий. Также он заведует лабораторией фундаментальных взаимодействий в Институте теоретической и экспериментальной физики имени А.И. Алиханова и кафедрой фундаментальных и прикладных проблем физики микромира в Московском физико-техническом институте. Никита Белоголовцев: – Огромное спасибо. Дмитрий Игоревич, все ли верно? Прекрасно. Первый вопрос, который я хотел вам задать уже давно: практически всю вашу научную карьеру вы провели в Дубне, легендарном для российской науки месте. С появлением других научных центров, того же Сколково, изменился ли статус этого места? Стало ли вам проще или сложнее работать, можно ли говорить о какой-то конкуренции научных центров в России или это журналистские штампы, а вы, ученые, на них не очень-то обращаете внимание? Дмитрий Казаков: – Видите, какое дело. Наука все-таки специализирована. В Дубне у нас – ядерный центр, в Сколково – нанотехнологии и что-то другое. Мы не конкуренты друг другу, скорее, дополняем друг друга. Но молодые люди, которые приходят либо к нам, либо к ним – вот тут мы боремся. Никита Белоголовцев: – А насколько активно боретесь? Какие аргументы у вас есть кроме некоторого легендарного статуса, бэкграунда и всего остального? Дмитрий Казаков: – Мы пытаемся привлечь молодых людей теми исследованиями, которыми мы занимаемся, тем пафосом, который еще остался в физике высоких энергий и физике элементарных частиц, и тем, что мы являемся по-настоящему международной организацией. Сейчас, конечно, кого-нибудь уже трудно удивить каким-то международным статусом, но, поверьте мне, когда ваш институт является частью сети научных исследований, когда вы сегодня можете работать в Дубне, завтра – в СЛАК в США, послезавтра – в Женеве, а потом еще где-то, и все это крутится вместе – это совершенно нестандартная жизнь, мне кажется, она очень привлекательна. И это то, чем мы привлекаем людей. Никита Белоголовцев: – Немного наивный вопрос: если сегодня ты можешь работать в Вашингтоне, завтра – в Женеве, то зачем послезавтра работать в Дубне? Дмитрий Казаков: – Дело в том, что, когда мы едем куда-то на работу, это связано с научной командировкой. С выполнением каких-то научных исследований. Вы едете работать или сотрудничать, а потом возвращаетесь в свой родной институт. Почти у всех физиков, которые работают в этой области, есть свой родной институт. И мы просто друг к другу ездим, сотрудничая. Экспериментаторы ездят на большие установки и работают на них. Теоретики ездят с более короткими визитами, общаются друг с другом. Это такая нормальная научная жизнь. Никита Белоголовцев: – Еще вопрос к вам как к человеку, который видел и работал и с советскими, и с российскими учеными: есть ощущение, что изо всех сил нам, людям, которые наблюдают за наукой немного со стороны, стараются создать ощущение некоторого ренессанса российской науки. Что молодые люди не уезжают, молодые люди снова заинтересовались фундаментальной наукой, снова туда идут, научные центры снова выигрывают конкуренцию на рынке труда… Есть ли у вас ощущение, что это так? Дмитрий Казаков: – Нет, у меня нет ощущения ренессанса. Мне кажется, что степень уважения к науке во времена, когда я начинал работать еще в СССР, была выше. Мне кажется, что сейчас это не так. Никита Белоголовцев: – Это обратимый процесс или так сложилось и по-другому уже не будет? Дмитрий Казаков: – Это международная ситуация такая. Даже в странах, которые мы считаем благополучными, отношение к науке тоже несколько изменилось. Часто говорят о материальной составляющей, что зарплаты ученых не сильно высоки, но мне кажется, что это не самое главное. Все-таки отношение общества несколько потребительское стало. Даже от науки стали требовать быстрого выхода чего-то прикладного. И в той области, которой я занимаюсь, остаться фундаментальным, когда мы не обещаем, что завтра это будет в вашем доме, стало больше требований. Статус науки несколько упал. Конечно, это очень обидно для ученых, но, с другой стороны, к этому надо приспосабливаться. Никита Белоголовцев: – Хорошо, давайте, приспособимся к сегодняшнему нашему формату. Я бы хотел попросить вас коротко сформулировать – о чем у нас пойдет речь в сегодняшнем представлении? Дмитрий Казаков: – Сегодняшнее выступление свое я озаглавил «Загадки физики микромира». Что я понимаю под микромиром, потому что биологи, например, понимают под словом «микромир» мир букашек. Для меня микромир – это то, что начинается в глубине атома. Атом и мельче. Никита Белоголовцев: – Правильно ли я понимаю, что в физике микромира произошло же довольно важное событие, когда ваши коллеги сформулировали более-менее полно всю Стандартную модель? Некоторый поиск, которым занимались многие поколения до, если не завершился, то, по крайней мере, приостановился? Дмитрий Казаков: – Приостановился – не то слово. Завершился очень важный этап, который открыл новые перспективы, можно так сказать. Вообще, действительно, в течение последних 50 лет – трудно сказать, откуда отсчитывать – произошло грандиозное событие, потому что, по сути дела, была сформулирована современная теория микромира. Я почти все застал – когда я был студентом, ее еще не было. Сейчас она есть. Она завершилась, как принято говорить, открытием бозона Хиггса, но еще осталось много загадок и тайн. Вот об этих загадках и тайнах я бы хотел сегодня поговорить. Потому что оказалось, что несмотря на то, что мы очень много чего узнали и поняли, перед нами открываются фантастические вещи, и главным сегодняшним моментом, как мне кажется, оказалось объединение физики микромира и космологии, то есть теории эволюции всей Вселенной. Одна бесконечность – это плод микромира, до масштабов 10–16 см, если мы в состоянии понять, что это такое, потому что обычно люди меньше микрона не могут себе представить, до галактических расстояний. Никита Белоголовцев: – Ну что же, давайте начинать. Я заранее благодарю вас, Дмитрий Игоревич. Вы сделали треть работы ведущего, фантастически озаглавив разделы вашего выступления. Дмитрий Казаков: – Я хотел сказать, что знания, которые мы почерпнули за последние годы, получены в основном из опытов, которые состоят в том, что мы сталкиваем разные частицы. Удивительная вещь: если мы хотим узнать, как устроены ваши часы, например, их можно разломать и посмотреть, что там внутри, как устроено. Когда мы сталкиваем разные частицы – например, два электрона – рождаются сотни частиц. Эти сотни частиц не находятся внутри электрона. То, что есть в часах – вы это можете найти. А того, что туда не вложили, вы не найдете. Внутри электронов эти сотни частиц не находятся. Практически единственный источник наших знаний – столкнуть какие– нибудь частицы, чтобы оттуда что-то родилось. То, что рождается, рождается из энергии. Знаменитая формула Эйнштейна E=mc2 здесь как раз работает. M – это масса тех частиц, а е – это та энергия, с которой мы столкнули два электрона. И вот так мы все познаем. Сталкивая частицы, мы изучаем продукты их распада. И дальше ставится огромнейший детектор, который либо кто-то видел, либо присутствовал на лекции моего коллеги Михаила Владимировича Данилова в этом же зале, который рассказывал про экспериментальную сторону всей этой картины физики микромира. Рассказывал, как Стандартная модель создавалась экспериментаторами. Он прекрасно все это рассказал о том, как это экспериментаторы делают. Мы с ним обычно пикируемся – он говорит «экспериментаторы», а я говорю «теоретики»… Никита Белоголовцев: – Друзья, все архивные выпуски ProScience Театра есть на сайте «Полит.ру», можете насладиться постфактум заочным противостоянием экспериментаторов и теоретиков. Дмитрий Казаков: – Я это очень рекомендую. Он как раз все это рассказывал – как, сталкивая, дальше все это изучают. Частицы детектируются в огромных детекторах, современный Большой адронный коллайдер в Женеве работает, буквально сейчас работает. Есть детекторы, которые больше этого зала по размеру. И когда мы что-то хотим узнать, мы обращаемся к этим данным. Дальше это все нужно осмыслить, а сначала это все нужно придумать. И тут как раз наступает черед теоретиков. И первая загадка, которая стоит перед теоретиками, состоит в том, что природа зачем-то создала три копии нашего мира. Мы живем в нашем мире, видим все, что есть вокруг нас. Все это, как было известно еще древним грекам, сделано из атомов. С начала прошлого века стало известно, как устроен атом – внутри него есть ядро и электроны, которые вращаются вокруг него. Ядро состоит из протонов и нейтронов. Казалось бы, мы знаем, из чего состоит весь наш мир – из этого. А оказалось, что – нет. Что природа создала три копии. Все эти протоны, нейтроны, электроны – это все первая копия. Первое поколение. Но есть еще второе и третье. Зачем-то есть копии. Кстати, тут надо отдать должное – теоретики об этих копиях не думали. А экспериментаторы открыли вдруг новую частицу. Это была копия электрона – тяжелый электрон, назвали его мюоном. Открыли его в 1936 году. И никто не понимал – зачем? А потом оказалось, что всё имеет копию. Вот вам первая загадка: зачем природа сделала копию? Мы говорим о том, что была создана стандартная теория физики элементарных частиц. Вот она здесь представлена. Я выбрал картинку, которая больше всего похожа на таблицу Менделеева, как ее показывают в школе – есть элемент, есть масса этой частицы, есть ее так называемые квантовые числа. Одно из этих чисел – электрический заряд. Вот вы видите все частицы, которые нам известны. На самом деле их не так уж много. Так вот, первая копия – то, из чего мы с вами состоим, – это вот эта первая колонка. Тут кварки, u- и d-кварки, из них сделаны протоны и нейтроны. Вот ту два кварка – верхний и нижний, их называют «up» и «down», здесь – электрон, есть еще частица – нейтрино, я о ней, может быть, немного расскажу. Все, что вокруг нас – это вот тут, больше нам ничего не нужно. Но природа почему-то сделала еще одну копию и еще одну. Если мы движемся в этом направлении, то оказывается, что каждая последующая частица ничем не отличается от предыдущей, кроме массы. Например, возьмем этот электрон, а вот это – мюон. У него все те же самые свойства, который у этой частицы, просто он в 200 раз тяжелее. А вот это – частица τ (тау), она еще в 300 раз тяжелее. Спрашивается, зачем природе это нужно? Еще возник вопрос: а вообще сколько этих копий? Исторически так и получалось – что эти копии набирались постепенно. Еще пара слов о том, что изображено на слайде. Это – поколения. Первое, второе и третье. Это как бы материальные частицы, из них все сделано. На самом деле все сделано только из первого поколения. Но кроме этого есть так называемые силы. На обыденном уровне мы понимаем, что сила на что-то действует, что-то толкает, притягивает. Но на самом деле есть как базовые, фундаментальные силы, так и силы вторичные. Например, сила трения – это вторичная сила. И оказалось, что базовых сил очень мало, их еще называют фундаментальным взаимодействием. И оказалось, что сила связана с другими элементарными частицами. Сила – это есть обмен частицами. И таких вот базовых сил – четыре или пять, как считать. Вот тут частицы, которые переносят силы – вот это вот фотон переносит электромагнитное взаимодействие, глюон переносит сильные, вот эти частицы, их называют промежуточные векторные бозоны, они переносят слабые взаимодействия, это вот хиггсовский бозон и гравитоны. И вот это – материальные частицы, а это – частицы, переносчики сил. На самом деле, этот «зоопарк» очень маленький. Так вот, возвращаясь к поколениям – как их открывали? Вот кварки. Сначала было три кварка, и люди думали, что все состоит из трех кварков. К первым двум – u- и d- – добавился еще один, он был очень странный кварк, его так и назвали «странный кварк». Вообще, кварковая модель была рождена людьми, которые любили не только физику, но и вообще культуру. Термин «кварк» возник из творчества Джеймса Джойса – в «Поминках  по Финнегану» были строчки «Три кварка для мастера Марка, / Три кварка, три кварка, три кварка». Напоминает совсем другое, правда? Другой автор модели назвал их «тузами». И было как раз «три карты, три карты, три карты». Было «три туза», но прижилось «три кварка». Кстати, эту работу не опубликовали в журнале, сказав: «Что это за карточная игра?» Так вот, было три кварка, и все было прекрасно, пока не открыли четвертый, с-кварк. Его назвали «charm» – «очаровательный» или «очарованный» кварк. И тогда на ум пришли другие литературные строчки, уже из Мандельштама: «Играй же на разрыв аорты / С кошачьей головой во рту, / Три чорта было – ты четвертый, / Последний чудный чорт в цвету». Последний очарованный цветной кварк. Никита Белоголовцев: – Здесь хочется спросить после этого фантастического литературного буйства: кто же был тот зануда, кто развал «верхний» и «нижний» кварки? Дмитрий Казаков: – Просто, чтобы их как-то различать. Один – верхний, другой – нижний. А потом началось это буйство. После четвертого «очарованного» пятый назвали «бьюти» или «bottom». А последний назвали «Т», или «top», или «truth». Вот они тут, все шесть. Эти кварки принадлежат к трем поколениям. Они абсолютно одинаковы, кроме массы. Массы у них различаются колоссально, кстати сказать. Последний кварк открывали и закрывали несколько раз, потому что все думали, что вот-вот откроем, и никак не могли открыть, пока не построили специальный ускоритель в Америке, с которым его все-таки открыли. Данилов как раз про это рассказывал. Но я все про другое: зачем природе это все нужно? Эти три поколения кварков? И нет ли четвертого и пятого, и вообще – как это все устроено? Надо сказать, что у лептонов история похожа. Лептоны тоже находятся в разных поколениях. Это электрон, мюон и таон. И есть три нейтрино. Нейтрино – это частица – партнер электрона, такая неуловимая, с очень маленькой массой, про которую мы не знаем, какая она. Эту неуловимую частицу придумали, чтобы не нарушать закон сохранения энергии. Просто придумали, что есть такая частица. Вообще, в те времена, 1930-е годы, ввести новую частицу в обиход – это было безумием. А сейчас – сколько хочешь можно такого делать. Вообще, совершенно поменялся подход к этому делу. Так вот, нейтрино, которые раньше не могли наблюдать, а сейчас наблюдают, оказалось, что их тоже три. Все замкнулось. Три поколения кварков, три поколения лептонов. Кстати сказать, нейтрино, вроде бы никому не нужное, оказалось чрезвычайно важно для нас с вами. Потому что ядерные процессы в Солнце, благодаря чему Солнце горит, идут благодаря нейтрино. Оказалось, все в тему. Любопытно посмотреть, как эти частицы экспериментаторы открывали и что предсказывали теоретики. Надо сказать, что с-кварк, открытый в 1974 году, был совершенной неожиданностью, ни один теоретик просто так его не предсказывал. Хотя были те, кто говорил, что с тремя кварками дело не пойдет, теория будет плохой. Почему «плохой» – я еще поговорю. А дальше началось: одно открытие за другим. 1974, 1977, потом потребовалось почти 20 лет, чтобы «достать» до тяжелого кварка. А последняя частица открыта в 2000 году – прошлый век завершился с открытием всех частиц. А переносчики взаимодействия – вот они, это частицы нового века. Фотон мы всегда знали, гравитон до сих пор не открыт, и вот хиггсовский бозон. Это частица нового века. С ее открытием говорят, что мы открыли все, что есть. Но всегда стоял вопрос: а может, есть какие-то новые частицы, которые еще почему-то не открыты? И тогда теоретики задумались – может, есть какой-то принцип, который говорит: «Частиц должно быть столько-то». Вообще, когда создается теория, она создается не с бухты-барахты, а из каких-то принципов. Например: экспериментально мы знаем, что электрический заряд сохраняется. Если происходят какие-то процессы, то заряд никуда не девается, атом нейтрален. У него заряд протона компенсируется зарядом электрона. И мы знаем, что атом как был, так он и есть, никуда этот заряд электрический не убегает. Заряд – это сохраняющаяся величина, это экспериментальный факт. Спрашивается, можно ли придумать принцип, который объясняет, почему электрический заряд сохраняется и из этого принципа что-то предсказать? Оказалось – да, и очень просто. Из курса школы вы знаете, что есть комплексные числа. Знаете? Никита Белоголовцев: – Аккуратно отвечу – ну да… Дмитрий Казаков: – Комплексное число можно записать как модуль и фазу. Оказывается, что в физике наблюдаются только модули. Квантовая механика, которая пришла на смену классической, сказала нам, что амплитуда вероятности процесса есть квадрат модуля волновой функции. Надеюсь, что эти научные термины не страшные. Так вот, модули наблюдаются, а фаза не наблюдается. Это означает, что если вы меняете фазу, это никак не сказывается на наблюдаемых. У нас есть некий принцип, состоящий в том, что нужно построить такую теорию, в которой можно менять фазу – это некое преобразование – не меняя наблюдаемых. Что значит, что вы меняете фазу? Это значит, что эту фазу можно менять по кругу, это такая периодическая функция. У нас наблюдается, выражаясь научным языком, инвариантность наблюдаемых относительно изменения фазы по кругу. Изменения по кругу – это группа симметрий, опять же научный термин. Это преобразования движения по окружности, от них ничего не зависит. Отсюда следует, что надо написать такую теорию, в которой можно делать эти преобразования и ничего не будет меняться в уравнениях. Зададимся вопросом: давайте потребуем, чтобы сохранялся электрический заряд, то есть чтобы была инвариантность относительно изменения фазы, потребуем, чтобы наша теория в пределах маленьких скоростей не противоречила обычным уравнениям Ньютона F = ma. Потребуем, чтобы специальная теория относительности выполнялась. Эти три принципа туда заложены. Спрашивается, можно ли написать теорию? Говорю – да, это теория Максвелла. Он выводил ее довольно сложно, обобщая все эксперименты, какие-то конструкции рисовал… Теперешний молодой человек может сказать: нет, давайте потребуем, чтобы работали уравнения Ньютона, чтобы специальная теория относительности работала и чтобы относительно этой фазы ничего не менялось. И пожалуйста – вот вам сходная теория Максвелла. То есть принцип, заложенный в этом, выдает нам сразу уравнение и строит нашу модель. Сохранение электрического заряда – это есть следствие этой инвариантности относительного движения по кругу. То есть мы заложили инвариантность, получили сохранение заряда. Стандартная модель вся построена так. Только мы ее обобщили. Мы сказали: не только электрический заряд сохраняется, сохраняются еще и другие заряды, которые связаны с другими видами взаимодействия частиц друг с другом. И все они построены по этому принципу. Все они инвариантны относительно какого-то преобразования. Только преобразование чуть-чуть более сложное. В случае, например, слабых взаимодействий это не один круг, а как бы три преобразования. А в случае сильных взаимодействий – восемь преобразований. Значит, ключевым вопросом становится: а какие преобразования выбрать? И априори это непонятно. И вот теоретики ломают головы, предлагают разные варианты, а потом пытаются сделать расчеты, чтобы проверить выводы. И если они совпадают с экспериментом, говорят – да, мы угадали, все правильно. Стандартная модель так и рождалась: пытались подбирать разные преобразования, говоря строгим языком – группы преобразований, чтобы построить теорию элементарных частиц. Стандартная модель элементарных частиц основана на трех видах взаимодействий – сильном, слабом, электромагнитном, – каждое из которых описывается определенной симметрией. Вообще, язык симметрии – это главный язык, который используется физиками элементарных частиц. Слово «симметрия» бытовое, вы можете смотреть симметрию отражений, например. В зеркале мир такой же, как не в зеркале? Кстати, вопрос к вам: если поставить зеркало, там такой же мир или нет? Ответ из зала: – Нет. Дмитрий Казаков: – Правильно, оказывается, электромагнитные взаимодействия – такие же, что в зеркале фотон летит, что не в зеркале, все то же самое. И сильные взаимодействия совершенно одинаковые. А в слабых взаимодействиях – нет, там частиц налево вылетает больше, чем направо. А в зеркале – наоборот. Оказалось, что зеркальный мир несимметричен. А кто бы мог подумать! Например, Ландау верил, что мир симметричен. А потом ему подсунули результаты эксперимента – смотри, не симметричен! Он думал пару дней и придумал: «Знаю, что надо сделать! Надо в зеркале частицу заменить на античастицу. И все будет симметрично». Когда в зеркале отражение то же самое, это называется четностью. А мир оказался нечетным. А вот если заменить частицу на античастицу, тогда все будет так. Это называется комбинированная четность. Но эта хитрость с частицей и античастицей прожила недолго, экспериментаторы пришли и говорят: «Нет, и это нарушается!» Вот, кстати, чего природе надо, почему она так все нарушает? Что-то ей не нравится. Но оказалось, что это важно для нашего с вами существования. Так вот, про симметрию. Симметрия – это основа того, как мы все это пишем. И спрашивается: а все эти поколения, если я сказал, что есть поколения, может, тоже нужно придумать какую-то симметрию, которая сказала бы: да, для этой симметрии нужно, чтобы было три поколения, четыре. Мы говорим – глюон. Глюоны – это переносчики сильных взаимодействий. Их восемь штук. Почему столько? Потому что группа симметрий su(3), а оттуда сразу говорится – восемь штук. А вот фотон – один, потому что группа u(1) – все логично. А вот поколений – три. Спрашивается, нет ли такой симметрии, которая даст нам поколение? Не нашли. Сколько ни ищут – не получается. И получается, что экспериментаторы находят поколение, а теоретики сидят и репу чешут – как же так? И загадка остается: так сколько их? И оказывается, что это можно проверить. Не знаю, стоит ли говорить про бозон Хиггса? Потому что, с точки зрения того как я рассказываю, он связан с тем, что группа симметрий нарушается. Оказывается, что наш мир не идеален. Наверное, это даже и неплохо – вроде все симметрично, но где-то немножко скособочено. Человеческий глаз так даже лучше смотрит, когда немного симметрия нарушена. На лицо вот так смотришь – вроде не симметрично, но что-то в этом есть. В природе на Модильяни похоже – что-то немного скособочено. И бозон Хиггса эту симметрию слегка нарушает. Оказалось, что это очень интересное явление, когда симметрия нарушается. Недаром Нобелевскую премию дали людям, которые это явление придумали. Теперь – силы, которые есть в природе. Я говорил, что есть четыре силы: гравитация, электромагнитная, сильная и слабая. Теперь обмен хиггсовским бозоном тоже можно представить как некую пятую силу в природе. Люди иногда ищут разные силы в природе – и хиггсовский бозон играет большую роль в физике элементарных частиц, в частности, как и силы в природе. А силы, как я сегодня уже говорил, это обмен. Представьте себе, что вы стоите и кидаете друг другу мячик. Если у вас легкий мячик – у вас слабое взаимодействие, мячик потяжелее – сильное взаимодействие. И частицы «кидают» друг другу «мячики» – кванты этих сил. И оказывается, что фундаментальные силы так устроены, и все проистекают из принципа симметрии. Все можно предсказать. Вот тут нарисованы пять этих сил в виде красивых картинок, которые называются диаграммы Фейнмана. Вот эта желтая частица – частица материи, например, электрон. Они обмениваютсяфотоном. Вот так описывается электромагнитная сила. А если они обмениваются этими частицами – это слабое взаимодействие, а это – сильное. Видите, все устроено похоже, одинаковым образом. И оказывается, что это все, что есть в природе. Все многообразие явлений описывается такими простейшими картинками. На основе единого принципа все это достигается. Но мы все равно не ответили на вопрос: зачем природе понадобились эти копии? И оказывается, можно экспериментально проверить, сколько копий существует. На ускорителе рассеиваются электрон и позитрон, они сталкиваются, и рождаются нейтрино – эти самые легкие частицы. И можно посчитать, сколько этих нейтрино рождается. Это связано с так называемой шириной распада, не буду объяснять, что это такое. И оказывается, что число рожденных частиц имеет определенную ширину. Вы измеряете ширину и получаете число рождающихся сортов нейтрино. Ширина имеет совершенно конкретный вид, который экспериментально находится. Получается, что поколений – три, и мы их все уже открыли. И четвертого нет. И теперь мы знаем, что их три, нет ничего дальше, и теперь возникает вопрос: как объяснить, что их три? Позже скажу, давайте прервемся. Никита Белоголовцев: – Хорошо! После этого блестящего выступления я не могу не задать вам вопрос. Мы знаем, что поколений три, мы заполнили недостающую клеточку, открыв в 2012 году бозон Хиггса. Понятно, что есть еще некоторые вопросы, мы поймем, наверное, когда– нибудь массу нейтрино, закроем недостающие клеточки. Но если мы понимаем модель, если мы понимаем, как оно работает, зачем нам изучать все это дальше? Для того чтобы удовлетворить любопытство в деталях, или мы ждем чего-то, что все равно изменит наше представление об этой науке? Дмитрий Казаков: – Прежде всего, если ничего другого не находится, а только уточняются детали, то это какой-то пессимистический сценарий, вроде как скучновато становится. Никита Белоголовцев: – Нет, можно же удовлетворенно выдохнуть, сесть и сказать, что мы все сделали! Дмитрий Казаков: – Можно, конечно, так сказать. Но для молодого поколения исследователей услышать «ребят, мы за вас все уже сделали» – это конец. Ну, мы думаем, конечно, что это не так. Почему мы так думаем? Те загадки, которые остались, вроде бы подсказывают нам, что это не конец. Забегая вперед, скажу, что самым сильным ударом по нам оказались данные, которые поступили лет пять назад, когда мы узнали, что есть темная материя, которой в четыре раза больше, чем обычной материи. И которая не вписывается в нашу Стандартную модель. Никита Белоголовцев: – Перед тем как перейдем к следующей части, вопрос, который и вас тоже, наверное, занимает, и он не может не возникнуть: есть ощущение, что чем больше узнают ученые о том, как все устроено вокруг нас, тем сложнее это хоть как-то использовать, и оно все больше и больше становится некоторой «вещью в себе». Если понятно, как жизнь человека могут менять какие-то базовые открытия, то чем дальше мы уточняем, например, Стандартную модель, тем больше стоит вопрос: а зачем мы это делаем и может ли в этом быть что-то еще, кроме удовлетворения человеческой жажды познания? Нет у вас ощущения, что чем дальше наука движется, она парадоксально становится тем более далекой и не такой, может быть, востребованной у 99% процентов человечества, которые этим не занимаются? Дмитрий Казаков: – Этот вопрос дискутируется все время, и на него трудно дать однозначный ответ. Я попробую дать несколько ответов. Первый ответ такой: предвидеть очень трудно, «как ваше слово отзовется». Когда делали опыты с электричеством, еще два века назад, никто не мог представить, что это такое. Есть известная история, когда к какому-то ученому пришли налоговики и стали спрашивать, чем это он тут занимается. А тот ответил, что, мол, погодите, вы с этого электричества еще будете налоги собирать. Никита Белоголовцев: – По-моему, это был Фарадей. Дмитрий Казаков: – В общем, кто-то из великих. Я хочу сказать, что неизвестно, чем это все отзовется. Когда рождалась квантовая механика, никто не мог подумать, что изобретут какие-то лазеры и так далее. Вполне может быть, что те открытия, которые сейчас кажутся никому не нужными, вскорости очень даже понадобятся. Во-вторых, это процесс познания, который движется любопытством людей. Мы же смотрим на галактики и не думаем, что это очень важно для нас, для того, как мы здесь сейчас живем. Нет, мы просто наводим телескопы и пытаемся понять, как это все устроено, потому что это чрезвычайно любопытно. Так же, как и микромир – он любопытен. Вообще, наукой движет любопытство, а не материальные выгоды. Это просто любопытно, и тогда вопрос «Зачем это нужно?» не ставится. Нет, я понимаю, что общество должно ставить перед собой такой вопрос: «Содержать ли этих ученых, которые такими делами занимаются?». Побочный продукт производства научного знания во много раз окупает затраты на содержание ученых. Я приведу пример: в Женеве работает огромнейший ускоритель. Вообще, там существует огромный международный центр ядерных исследований. ЦЕРН – это Европейская комиссия ядерных исследований, организованная в 1954 г европейскими странами, поскольку ни одной стране невозможно было это сделать в одиночку. Кстати, в 1956 году в СССР был организован аналогичный центр. Это Дубна, такой же международный центр, чуть-чуть с другими задачами, но очень близкими. Каждая страна платит часть своего валового продукта в ЦЕРН. Деньги уходят на постройку Большого адронного коллайдера, он стоит несколько миллиардов долларов. И выяснилось, что за время работы института побочный технологический продукт во много раз окупил бюджет этой организации. Потому что научные исследования всегда требуют прорывных технологий, они стимулируются – а раз так, то промышленность работает, и это все окупается. Так что не надо упрекать ученых, что они занимаются невесть чем. Но любопытство все равно движет учеными, и жизнь показывает, что сегодня об этом никто не знал, а завтра это уже становится совершенной реальностью в жизни. Например, темная материя. Никита Белоголовцев: – Прежде чем мы перейдем к разговору об антиматерии: понятно, когда вы отсылали нас к школьным знаниям, это всегда сложный для больших ученых момент, потому что никогда не известно, когда упадет планка и знания закончатся. Но тем не менее как вам кажется, наступят ли когда-нибудь времена и должны ли они наступить, когда бозон Хиггса, например, попадет в школьные учебники по физике или в учебники по теории познания? Или человечество – в широком смысле слова, обыватели – остановились на каком-то уровне представления о том, что вокруг, и дальше ему идти не надо, может, это лишнее? Дмитрий Казаков: – Ну, как же не надо. Сейчас в школе дети сидят и на кнопочки нажимают, а ведь раньше в школе по счетам учили. Все движется вперед, знания движутся. Никита Белоголовцев: – Это понятно! С появлением компьютеров или заменой старой черной доски на электронную современные дети не стали больше знать про устройство атома, вот я о чем. Дмитрий Казаков: – Люди, которые занимаются популяризацией науки, задумываются над тем, как должна меняться система преподавания науки в школе. Новые знания, которые достигаются, должны ли проникать в школьную программу? Ответ – да, должны. Хотя это очень трудно. Но необходимо. Потому что останавливать науку на том, что знали еще древние греки – что мир состоит из атомов, – это, извините, безнравственно по отношению к молодому поколению. Надо двигаться дальше. И это не только в физике. Вы же должны рассказывать про генетику? Надо же двигаться дальше. А вот как – это сложно. Никита Белоголовцев: – Иначе все боятся ГМО. Дмитрий Казаков: – Не знаю, чего они будут бояться, если не рассказывать. Говорить надо! Никита Белоголовцев: – Хорошо, давайте двигаться к антиматерии. Дмитрий Казаков: – Хорошо. Да, я еще забыл сказать, что число поколений можно вычислить, наблюдая космический микроволновой фон. Оказывается, что из космологии тоже можно вычислить, сколько поколений Стандартной модели существует, и ответ – тоже тройка. Так что знания, которые мы приобрели, изучая рассеивания частиц на Большом адронном коллайдере и на его предшественнике – электрон-позитронном коллайдере, и знания из космологии сомкнулись на том, что этих поколений три. Другая загадка – антиматерия. Раньше люди про это ничего не знали. Когда я говорю «раньше», это где-то 1900 год. Антихрист был, антиматерии не было. И английский физик Поль Дирак написал свое уравнение при описании электрона, оно называется «уравнение Дирака». Он написал это уравнение где-то в 1920 году и обнаружил, что нем есть решения с отрицательной энергией. Чего у частицы быть не может. И тогда он сказал, что это не частица с отрицательной энергией, а античастица. Он первым предсказал существование антиматерии, сказав, что есть античастица как решение уравнения, которое он написал для электрона. Сначала решили, что это протон. Потому что у электрона электрический заряд «минус», а у протона – «плюс». Но другие умные люди сказали – нет, это не протон. Потому что у частицы и у античастицы одинаковая масса, если выполняются некие базовые принципы. Протон не годится. Стали искать, и в 1931-м был открыт позитрон, античастица к электрону. И потом поняли, что у всех частиц есть античастицы, это общее свойство. Тогда возникает вопрос: а куда это все подевалось? Почему мы с вами не видим античастицы? Можно сказать, что, может быть, мы их видим, но не обращаем внимания? Я возражу: нет, мы их не видим. Потому что если частицы и античастицы друг с другом встретятся, то они с помощью магнитного взаимодействия провзаимодействуют и превратятся в фотоны, ничего больше не останется. Возникнет колоссальная вспышка света. Поскольку мы этих вспышек не наблюдаем, то это означает, что мы не наблюдаем античастиц. А уверены ли мы, что они все-таки есть в природе? Конечно, уверены. На ускорителях мы все время их наблюдаем, и из космоса к нам летят космические лучи, где полно частиц и античастиц. Все это есть. Но мы с вами, мир вокруг – все состоит только из частиц. Никаких античастиц здесь не наблюдается. И возникает вопрос: если теория их предсказывает, и они наблюдаются в разных космических лучах, то почему вокруг нас их нет? Куда они подевались все, где антиматерия? Никита Белоголовцев: – Провоцируете задать драматически вопрос: «И где же они?!» Дмитрий Казаков: – Да, и где же они? В стандартной модели должны быть антикварки, антилиптоны, должна быть зеркальная симметричная картинка. А что мы знаем про кварки? Они образуют протоны, а протоны образуют атомные ядра. Значит, если у нас есть антикварки, они должны образовывать антипротоны, а антипротоны должны образовывать антиядра, и должны быть антиатомы, антилюди, антиземляне, анти– Солнце… Но их почему-то нет. И куда все подевалось? Если мы говорим, что при столкновении частицы и античастицы получается фотон, то во Вселенной можно оценить число фотонов и число частиц материи и посмотреть, какое между ними соотношение. Это число является загадкой, его толком никто объяснить не может. Возможны два ответа на вопрос, куда все подевалось. Один ответ такой: материя полетела туда, а антиматерия полетела туда. Наш мир состоит из материи, а где-то там он состоит из антиматерии. И вроде все ничего, но вопрос такой: «А что, они никогда не встречаются друг с другом в космосе? А что было бы, если антиЗемля встретилась бы с Землей?» Ну, был бы сумасшедший взрыв. А мы его не наблюдаем. Объяснить, что все это разлетелось так, что теперь не встречается, тоже довольно странно. Поэтому физики принимают такое объяснение: когда произошел Большой взрыв и рождались частицы, то по какой-то причине число родившихся частиц и античастиц не равнялось друг другу. Потом они встречались друг с другом, аннигилировали, но, поскольку их было не одинаковое число, то какое-то количество осталось. И мы – это то, что осталось. Как в песне: «Потому что на десять девчонок по статистике девять ребят». На десять частиц – девять античастиц, одна частица выжила. Никита Белоголовцев: – А почему космические лучи приносят нам остатки антиматерии? Дмитрий Казаков: – Когда частицы сталкиваются, они опять рождаются, частицы и античастицы. Точно так же как и на ускорителях. Но в совершенно мизерных количествах. Никита Белоголовцев: – И вот эти остатки и долетают в космических лучах? Дмитрий Казаков: – Они долетают, но могут родиться где-то в другой галактике и прилететь сюда. Земля состоит из огромного количества частиц, но здесь нет античастиц. Есть остатки. Интересно посчитать: экспериментально известно, что во Вселенной приблизительно 400 фотонов в кубическом сантиметре. А барионов – это протоны и нейтроны по сути дела –0.25*10– 6. То есть в одном кубическом сантиметре – одна миллионная. Число фотонов – огромное, число барионов – очень мало. То, что у нас здесь сконцентрированы эти атомы, означает, что остальная Вселенная пустая. Потому что Солнце, планеты, газ, водород, который занимает межгалактическое пространство, по отношению ко всему объему Вселенной – это совершенный мизер. Никита Белоголовцев: – Правильно ли я понимаю, что вы толкаете меня, а я упираюсь, к выводу: материи и антиматерии было невероятно много, и она аннигилировала в каких-то невероятных масштабах? Дмитрий Казаков: – Совершенно верно. Никита Белоголовцев: – А симметрия была какой-то крохотулечной? Дмитрий Казаков: – Дисбаланс между материей и антиматерией – одна на 10– 10. Я забыл, как это число на человеческом языке называется. Меньше миллиардной. Оказалось, что такая вот вещь произошла. Спрашивается: как природа с такой точностью организовала такой дисбаланс между материей и антиматерией? Откуда вообще взялся этот дисбаланс? По идее, Стандартная модель должна ответить на этот вопрос. Как материя и антиматерия стали вести себя по-разному? Над этой проблемой многие думали и думают. Про некие условия первым написал Андрей Дмитриевич Сахаров в 1967 году. Он сказал, что для того, чтобы материи и антиматерии стало неодинаковое количество, нужно, чтобы выполнилось одно из условий: чтобы во Вселенной нарушилось тепловое равновесие. Что это такое? Когда все остывает или нагревается, одинаковые процессы идут и туда и сюда. Если какое-то превращение идет в одном направлении, то и в обратном оно идет. Пока есть тепловое равновесие, то все идет во всех направлениях. Это называется инвариантность относительно обращения времени. Эта симметрия по отношению ко времени должна нарушиться. Второе условие, о котором он сказал: должно не сохраняться барионное число. Действительно, если бы число барионов и антибарионов было одинаковым, ничего бы не произошло. Но это перекос какой-то будет. А в стандартной модели барионное число сохраняется. И мы не понимаем, почему. Ведь надо, чтобы нарушалось. То есть чего-то не хватает. И третье условие, которое придумал Ландау: нарушение этой комбинированной симметрии. Надо, чтобы она тоже нарушалась. И эксперимент говорит, что она таки нарушается. И как бы это осмыслить и описать? Нужно выполнение этих трех условий, чтобы была барионная асимметрия Вселенной, которая есть, никуда не денешься. Но думается, что ответ на эти вопросы лежит не в стандартной теории, а в теориях, которые идут гораздо дальше, чем она. Эти теории называются красиво: теории Великого объединения. Кто с кем объединяется? Максвелл объединил электричество и магнетизм, сказав, что это одна сила и называется она электромагнитной силой. Еще у нас есть слабые и сильные взаимодействия. Люди думают о том, что раз они построены по единому принципу, неплохо было бы, чтобы они тоже объединились. В единую силу. А дальше мы думаем, что еще неплохо с гравитацией объединиться. И чтобы вообще возникла единая теория всех сил. И в этой теории, которая все объединяет, все условия выполняются: барионное число не сохраняется, комбинированная четность нарушается, и интересно, как это все проявляется на ускорителе, когда мы пытаемся найти ответ на вопрос – есть ли теория общего объединения? Оказывается, что мировые константы, с которыми мы привыкли иметь дело, в физике элементарных частиц не являются константами. Потому что их надо измерить, а измерять надо при определенных условиях, и это зависит от того, как мы функцию измеряем. И получается, что вместо констант у нас получаются функции, которые зависят от того расстояния, на котором мы измеряем. А то, что мы называем константами, есть их значение в какой-то точке. Ну, вот так все устроено, что у нас есть всякие кривые. И всякое взаимодействие характеризуется силой этого взаимодействия, мы это называем константой взаимодействия. Эта константа именно такая, зависит от того, с какого расстояния мы ее померили. И очень интересно построить график того, как она меняется в зависимости от расстояния. И константы трех взаимодействий здесь нарисованы: это взаимодействие сильное, это – слабое, а это – электромагнитное. Если их измерять на таком вот расстоянии, а потом двигаться вглубь, на все меньшие расстояния, то они начинают двигаться и потом объединяются в одну точку. Это мы можем теоретически рассчитать и это можно экспериментально проверить. И получается, что все константы трех взаимодействий, сливаются в одну точку, что говорит нам о том, что, может быть, это просто есть единая сила? А потом она расщепилась? Как ветка дерева, когда вы от ствола двигаетесь к листьям и мелким веткам, а можете от листьев двигаться к стволу. Так вот, мы пытаемся двигаться к стволу и найти эту единую силу. Никита Белоголовцев: – Я правильно понимаю, что нахождение этой единой силы позволит смоделировать ситуацию Большого взрыва? Дмитрий Казаков: – Энергия, при которой это происходит, или расстояние, это уже почти расстояние или почти энергия, где происходил Большой взрыв. Осталось дотянуться еще пару порядков. Конечно, на ускорителе до таких энергий не дотянуться, поэтому, если мыслить себе такие энергии, то только во Вселенную надо идти. Но сам факт наличия такой единой теории говорит о том, что у нее есть экспериментальные следствия. И таким экспериментальным следствием является распад протона. Оказывается, протон, из которых мы с вами сделаны, в этих теориях распадается. Распадается, но живет примерно 1032 лет. Для сравнения: возраст Вселенной – это примерно 109 лет. То есть он живет – можно не беспокоиться. Никита Белоголовцев: – Небольшой запас у нас есть. Дмитрий Казаков: – Да. Но как это проверить, ведь ждать 1032 лет невозможно, правда, пока этот протон распадется? Поэтому поступают другим образом: берут 1032 протонов – весь этот зал если наполнить водой, то столько протонов в нем и будет – и за год должен распасться один. Мы берем бочку размером с этот зал, наливаем чистейшей воды, обкладываем детекторами и год ждем, и смотрим, чтобы один распался. Он распадается на пи-мюзон и позитрон, а это – бочка. Я в ней стою внутри. Эта бочка закопана глубоко под землю в Японии, 40 метров в высоту, 15 в диаметре, туда налита чистейшая вода, японцы искали там распад протонов – и можете себе представить, не нашли! Зато они нашли там нейтринные осцилляции и получили Нобелевскую премию, тоже неплохо. Теперь хотят бочку сделать больше, время жизни отодвинуть. Никита Белоголовцев: – Дмитрий Игоревич, вопрос: если мы предполагаем, что все протоны появились более-менее в одно время, то у них и «срок годности» должен истекать более-менее в одно время? Дмитрий Казаков: – Нет, ну это же законы квантовой механики, есть только вероятность распада. «Время жизни» – это как у радиоактивных элементов, есть только вероятность распада. Это то время, за которое статистически должна распасться половина того, что есть. Мы можем говорить только о вероятности. Половина того, что есть, распадается. Это называется период полураспада. Время жизни – это период полураспада. Так что это было бы прямым подтверждением теории Великого объединения, но такого подтверждения не получилось. Теперь про Стандартную модель хочу сказать. В Стандартной модели нужно, чтобы нарушалась комбинированная четность. И оказывается, что в Стандартной модели она нарушается только в одном месте. Когда заряженные частицы друг с другом взаимодействуют с помощью слабых взаимодействий, то они обмениваются так называемыми w- и z- бозонами. И происходит так называемое «перемешивание» – они начинают переходить один в другой, а формулы перехода выражаются через синусы и косинусы, такая простая формула. Синусы и косинусы – это какие-то функции. И оказалось, если предположить, что поколений не одно, а два или три, то матрица перемешивания все время увеличивается. И оказалось, что, начиная с третьего поколения, в этой матрице появляется некий комплексный параметр – фаза. И эта фаза приводит к нарушению комбинированной четности. Нарушение происходит в третьем поколении. Это один из вопросов – зачем нам нужны эти три поколения. А чтобы комбинированную четность нарушить. Чтобы мы с вами жили. Если бы она не нарушилась, то не было бы барионной асимметрии Вселенной, все бы аннигилировало, и нас с вами тут бы не было. Так что, может быть, три поколения природа придумала таким хитрым образом. Кстати сказать, за эту матрицу люди тоже Нобелевскую премии получили. Никита Белоголовцев: – Тоже японцы? Дмитрий Казаков: – Тоже японцы. Ну, со второй загадкой я закончил. Повторяю, что попытка объяснить барионную асимметрию Вселенной приводит к тому, что, по всей вероятности, Стандартная модель все-таки недостаточна, нужно что-то новое. И вот это новое мы пытаемся найти. Попытка найти распад протона – один из примеров того, что люди пытаются найти. Но есть и другие следствия этих теорий, они очень интересные, но очень трудно экспериментально подтверждаемые, поскольку новые частицы, которые предсказываются этими теориями, очень тяжелые. Никита Белоголовцев: – Позвольте несколько простых вопросов и один сложный? Простые вопросы о популярных заблуждениях и о мыслях, которые возникают у обывателей всегда, когда они слышат об антиматерии в тех или иных ситуациях. Вопрос такой: не подходит ли человечество к какой-то опасной грани, за которую нельзя заступать? Это же сейчас мы можем производить какое-то очень малое количество антиматерии, но ведь может быть, очень скоро мы можем подойти к ситуации, когда произведем больше антиматерии и поставим себя на грань исчезновения? Насколько такие взгляды далеки от реальности? Дмитрий Казаков: – Когда наука развивается и создает что-то такое грандиозное, то каждый раз такие вопросы возникают. Никита Белоголовцев: – Но ведь эти вопросы не беспочвенные. Изобретение пороха, например, не давало человечеству возможности уничтожить себя целиком. Дмитрий Казаков: – Ну да, а потом химики придумали отравляющие газы, а ядерное оружие поставило всех на грань уничтожения. Иногда спрашивают, можно ли из кварков сделать бомбу похлеще водородной? Если рассуждать формально, то мы считаем, что энергия, которая заключена, скажем, в атомном ядре – она связана с энергией связей частиц в атомном ядре. В протоне кварки связаны еще сильнее, то есть там еще больше энергии заключено. Если ее оттуда освободить – вот вам еще новый источник. Никита Белоголовцев: – Здесь вопрос не в целенаправленном создании оружия на основе законов микромира, а в том, можно ли создать условия в процессе изучения, которые будут потенциально опасны для существования Вселенной? Дмитрий Казаков: – Ну вот мы сталкиваем на Большом адронном коллайдере два протона с колоссальной энергией. Они сталкиваются – и рождается масса всяких частиц. Мы как бы разбиваем этот протон, освобождаем эту энергию. Спрашивается, не может ли она высвободиться так, что будет неконтролируемой? Нет. Такого не происходит и не может произойти, потому что по закону сохранения энергии сколько вложили, столько и получили, тут природу обмануть нельзя. В этом смысле от того, что на коллайдере мы что-то сталкиваем, – если законы, которые мы знаем, правильные, а нам кажется, что они правильные, – ничего такого родиться не может. Недавно, когда БАК запускали, говорили, что родятся черные дыры, поглотят Землю и прочее. Надо сказать, что ученые восприняли этот вопрос всерьез. Стали делать расчеты и смотреть, что там может родиться. Существующие теории говорят о том, что никаких черных дыр там родиться не может. Но была идея, что, может быть, есть некие более интересные теории, которые могут привести к рождению этих самых дыр. И в этих теориях ученые попытались сделать расчеты и выяснили, что даже если в эти теории и поверить, то все безопасно. Все под контролем, и бояться нечего. Но, вообще говоря, познавая природу, мы можем наткнуться и на неожиданность. Поэтому, конечно, все делается аккуратно. Никита Белоголовцев: – Второй из простых вопросов: после создания Большого адронного коллайдера у обывателей стала популярной точка зрения, что надо просто подождать, будет построен еще Гигантский адронный коллайдер, научимся делать более четкие детекторы, сильнее сталкивать и рано или поздно все поймем. Вопрос только в том, как будут развиваться технологии. Вот здесь где ошибка? Дмитрий Казаков: – Современная ситуация в физике элементарных частиц такова, что, действительно, прогресс сейчас двигают технологии. Всяких теоретических идей насчет того, что можно смотреть и что могло бы там быть – их хватает, вопрос упирается в то, что можно совершить технологически. Кстати, насчет коллайдеров: сейчас работает Большой адронный, он – самый большой из существующих в мире, но уже сейчас обсуждается постройка ускорителя в несколько раз большего. У БАКа энергия 13 тераэлектронвольт, а в обсуждаемом – 50 и 100. Есть такой комитет по будущим ускорителям, они регулярно обсуждают разные вопросы, так вот сейчас обсуждают технологическую возможность постройки на 50 и на 100. Кроме этого, есть высокоточные эксперименты под землей, есть неускорительные эксперименты в космосе. Все движется технологиями. Но если говорить об идейной стороне этого дела, то ведь может так оказаться, что вы построите какую– нибудь установку, а она ничего не найдет. Сейчас с Большим адронным коллайдером происходит интересная ситуация: его только-только запустили и открыли бозон Хиггса. Был всеобщий восторг, и все говорили, что следующим шагом будет открытие суперсимметрии. Но ее нет. И ничего нет. Если строить новый ускоритель, то на какие энергии его строить и что он должен открыть? Затратить 10 миллиардов долларов и ничего не открыть? Очень обидно. Никита Белоголовцев: – Да уж. Теперь философский вопрос: меня всегда занимало, как устроен мозг ученых? Они же ежесекундно отвечают на вопросы «как?» и «каким образом?». «Где нарушилось барионное число?», «Какие условия должны соблюдаться для того, чтобы оно нарушилось?», «Какое соотношение фотонов к барионам?» и так далее. Но при этом у ученых получается избегать вопроса «почему?». «С какой стати оно произошло?», «Почему оно вообще так начало происходить?». Скажите, вы действительно умеете этого вопроса избегать или он у вас возникает, но на него невозможно ответить? Как можно думать о возникновении Вселенной и просчитывать миллионы сценариев, не задавая себе вопрос «Почему она вообще возникла?» Дмитрий Казаков: – Почему возникла Вселенная? На это я отвечать не буду. А вот вопрос «Почему Стандартная модель устроена так, как она устроена?» мы, конечно, пытаемся себе задать. То есть когда мы пытаемся написать какую-то теорию, мы пытаемся сформулировать принцип, который либо подтвержден экспериментально, либо эстетически привлекателен. Например, вся электродинамика Максвелла следует из принципа инвариантности относительно независимости от фазы. Вы можете назвать это эстетическим аргументом, что от фазы не зависит, но из одного этого принципа раскручивается вся теория. Если мы сумели углядеть, понять какой-то принцип, то ответ будет «потому что вот такой принцип, из него все раскручивается». Почему стандартная модель такая? Что-то из принципа, а что-то нам подсказывает эксперимент. Если есть выбор – такой, такой и такой варианты, то эксперимент подсказывает, какой же вариант. Иногда мы и сами понимаем, почему такой, а иногда не понимаем, тогда обращаемся к эксперименту. Вообще, мечта теоретика – из какого-то единого принципа вывести ВСЕ! Даже если вычисление очень трудоемко. Но так не получается. Есть вещи, которые неизвестно откуда следуют. Вот мы пытаемся понять, почему три поколения, но пока не можем. «Почему?» – самый сложный вопрос, потому что «Как?» – это все-таки технический вопрос. Никита Белоголовцев: – Да, вопрос «Почему?» рано или поздно приводит в философию. Дмитрий Казаков: – Знаете, мы ведь пытаемся понять, как устроена природа. Был такой гениальный физик Ричард Фейнман, в СССР были изданы «Феймановские лекции» по физике. И он написал автобиографическую книгу «Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман?». В книге есть такой эпизод: он сидел в каком-то захолустье на съемной квартире и думал о том, как устроены слабые взаимодействия. Никита Белоголовцев: – Ну да, что еще делать физику в захолустье? Дмитрий Казаков: – Да. Там уже было понятно, какое взаимодействие, но не понимали, какой стоит оператор. И был выбор из четырех операторов. Экспериментаторы говорили то так, то так. И вдруг его осенило! Еще у него была квартирная хозяйка, которая все время предлагала ему что-то сделать. А он выгонял ее, потому что ему нужно было до конца осознать, что он надумал. И он писал: «И я понял, что я – единственный человек в мире, кто сейчас это понял, кого осенило. Только я!» Правда, потом оказалось, что одновременно и другой человек это тоже понял. Никита Белоголовцев: – Возможно, у него не было такой квартирной хозяйки. Дмитрий Казаков: – Наверное. Вообще, я его понимаю – иногда, когда я решил задачу и понимаю, что никто больше сейчас этого не сделал, ощущение просто фантастическое! (Аплодисменты.) Никита Белоголовцев: – Давайте еще немного о ваших фантастических чувствах? Несколько фактов о Дмитрии Казакове, прошу вас! Мария Блохина: Факт первый: Дмитрий Казаков не просто увлечен наукой, он живет в ней, это его жизнь, а не профессия.  Факт второй: ученый получает удовольствие от занятия наукой, но также он умеет получать истинное удовольствие и от жизни. Когда он с коллегой физиком Михаилом Даниловым вместе бегает на лыжах или спускается с гор по целине, то испытывает огромное наслаждение, а бутылка хорошего и тонкого вина повышает этот интерес к жизни. Факт третий: Дмитрий Игоревич считает, что наука позволяет ученым прожить несколько жизней, ибо они работают и живут в разных странах, что позволяет наблюдать многообразие мира, богатство природы и культуры. Ученый уверен, что наука – это способ познания тайн природы, а что может быть более притягательным, чем тайна! Никита Белоголовцев: – Предлагаю на этой возвышенной ноте переходить к финальному лекционному фрагменту. Дмитрий Казаков: – Последняя загадка, о которой я хочу сегодня поговорить – это загадка темной материи. Еще лет 5–6 лет назад о темной материи было известно, но широко она не обсуждалась. Вся идея о том, что есть темная материя, зародилась в 1934 году. Как говорил Райкин,  «один чудак» наблюдал движение галактик в скоплениях и говорил, что галактики движутся слишком быстро. Это свидетельствует о том, что надо предположить существование темной материи. Этого чудака звали Цвикки, такой швейцарский астроном, который переехал потом в США. Особенно его никто не слышал, пока факты не начали постепенно накапливаться. Оказалось, что движение небесных тел, которые астрономы хорошо знают – звезд, галактик – описываются обычными уравнениями Ньютона, которые в школе изучаем. Никакая теория относительности, особенно в этом месте, неважна, потому что это медленное движение небесных тел. Но оказалось, что они движутся немного быстрее, чем дают эти уравнения. И тогда заговорили, что либо надо менять уравнения Ньютона, либо надо добавить немного материи. И появилась идея, что надо добавить темную материю. Но никто не знал, сколько надо этой материи. И это долго продолжалось, пока не стали изучать тепловые флуктуации микроволнового космического излучения. Вот эту таблицу иногда называют «Энергетический пирог Вселенной». Вот это – вся энергия Вселенной. Красная – это обычная материя, в основном, водород и гелий, который есть в природе. Планеты тут вообще никакой роли не играют. Видно, что этот маленький фрагментик – около 1% – тут звезды, нейтрино, некие тяжелые элементы. А вот 25% – это темная материя. Это следует из данных по космическому микроволновому излучению. И вот тут народ всерьез задумался. Если этой материи раз в 5–6 больше, чем обычной материи, то что же это такое? В Стандартной модели, которую мы изучали, таких частиц нет. А почему? Вообще, что такое темная материя? Это материя, которая не светит. Не испускает свет, как обычная материя. Мы не можем ее видеть путем излучения света. В Стандартной модели все частицы имеют электрический заряд. А раз так, то они испускают свет. Исключения составляют нейтрино, но они очень легкие и этой материи составить не могут. Кроме этого, частицы из этой материи должны выжить со времен Большого взрыва, они не должны распадаться. Вы можете сказать – а вот хиггсовский бозон? Свет не испускает, нейтральная частица. Но он распадается в доли секунды, а нужна стабильная нейтральная частица. Такой частицы в Стандартной модели нету. Поэтому – вроде мы все описали, но описали всего лишь процентов пять материи во Вселенной, а еще 25% не описали.  Скажу еще о том, как наблюдают темную материю. Наблюдают ее гравитационными эффектами. Вот на графике отложены расстояния от центра Галактики в килопарсеках. Для сравнения: Солнце находится от центра Млечного Пути примерно в восьми килопарсеках. Если бы работали стандартные законы Ньютона, то скорость движения звезд должна была бы описываться такой кривой. А экспериментальные точки почти выходят на так называемое «плато» – плоскую кривую вращения звезд. Возникает вопрос: в чем же дело?  Объяснить это расхождение можно, если предположить, что внутри галактики есть темная материя. Вот это наша галактика, спиральная, как Млечный Путь, а вокруг нее – «гало» из темной материи, где бегают ее частицы. И они давали бы такой эффект. И оказалось, что тысячи и тысячи галактик всюду ведут кривые таким образом. И, если предположить существование темной материи, то все эти кривые хорошо описываются. Кстати сказать, для галактик это справедливо, а вот наши планеты, которые вращаются вокруг Солнца – тут никакой темной материи не нужно. Если использовать формулу «центробежная сила равна силе тяготения», то получается вот такая кривая, и все планеты Солнечной системы прекрасным образом ложатся на эту кривую. Видите, оказывается, что в нашей Солнечной системе темная материя никакой роли не играет. А вот для галактики, для Млечного Пути, например, она играет очень важную роль – она способствует тому, что планеты вращаются так, как нужно. Вот эта кривая вращения звезд – это расстояние до центра галактики, это скорость, вот эта кривая. А вот эта звездочка – это наше Солнце. Оно вращается со скоростью 220 км/с. Для сравнения – Земля вращается вокруг Солнца со скоростью 30 км/с. Можно сказать, что 220 км/с – это быстро, но на самом деле это тихоходы. Потому что если сравнивать со скоростью света 300 тысяч км/с, то это просто стоять на месте. Вращение Земли хорошо описывается законом всемирного тяготения, а вот как вращается Солнце вокруг центра галактики, законом всемирного тяготения не описывается, потому что оно вращалось бы со скоростью 175 км/с, а оно вращается 220. Это объясняется наличием темной материи в нашей галактике. Вот нарисован как бы профиль ее, эти белые точки – это темная материя, а желтенькое пятнышко – это наше Солнце. Находится на расстоянии 8 килопарсеков от центра. Вообще, наша галактика имеет такой вот вид – в середине такой шар, а дальше – диск. И Солнце где-то тут. Можно посчитать, исходя из этих кривых, какова плотность темной материи. Она оказывается такой, что на Земле в этой кружке будет 5 частиц темной материи. Зависит еще от массы частицы – если взять массу где-то в 100 протонов, то будет вот такой подсчет. Эти частицы нас пронизывают насквозь, и мы никак не можем их засечь. Вот так, считается, все устроено. Гало такое вокруг галактики, в нем эта частица живет, и она не может улететь из гало, потому что гравитация притягивает ее назад, и в то же время остановиться она не может, потому что для этого надо потерять энергию. А потерять энергию она не может, потому что для этого надо высветить фотон. А высветить она не может, потому что она темная. И вот эта бедняга носится по галактике со времени ее возникновения. На самом деле есть еще один хитрый эффект, который говорит, что есть темная материя: этот эффект называется линзирование. Представьте, что перед вами находится темная материя и то, что за ней вы не видите, а за ней есть звезда. Но напрямую вы эту звезду не видите, потому что экранирует. Но путь  света, который летит от этой звезды, искривляется согласно теории относительности. И он как бы притягивается этой темной галактикой. И вы видите что-то вроде кольца. Он как бы огибает эту темную материю. И получается такое как бы кольцо. Таких «линз» во Вселенной известно довольно много, и это тоже свидетельствует в пользу существования темной материи, ее гравитирующего характера и прочего, что есть. Предполагается, что  поскольку темной материи по массе в пять раз больше обычной материи, то она сыграла важную роль в образовании галактик и их скоплений, вообще больших структур во Вселенной. Есть такая компьютерная симуляция – как это все образовывалось, вот был первоначальный горячий газ в момент Большого взрыва, и постепенно он дошел до образования таких структур. И наша галактика – это одна из таких точек на этой диаграмме. И поскольку темной материи очень много, она в гравитации играет главную роль, то сначала эти структуры образовала темная материя, а потом обычная материя в эти ямы попадала. И мы в такой «яме» живем. Но спрашивается, что же за зверь такой – темная материя и откуда она взялась? Есть два варианта: первый вариант – это какие-то очень большие тяжелые тела. Потухшие звезды какие-то, что-то такое колоссальное, огромное. Но вроде бы таких объектов нет, мы их не наблюдаем. Тонкий вопрос, как их наблюдать, но консенсус в том, что их нет. А второй вариант – что это, наоборот, микрочастицы, которые носятся в этом самом гало. И если это микрочастицы, то возникает вопрос: что это за частицы? Поскольку в Стандартной модели просто так такой частицы нет, то люди придумывают разные объяснения. Вот тут они представлены, но мы не понимаем, правильно это или нет. Эту частицу все ищут, разными способами: на ускорителях, под землей. И один из вариантов, что это так называемые суперсимметричные частицы. Потрачу пару минут на объяснение, что же это такое. Люди давно поняли, что все частицы, которые есть, можно квалифицировать, используя понятие собственного орбитального момента. Каждая частица – она вроде волчка, у нее есть свое вращение, оно называется спин. И оказалось, что все кварки и лептоны имеют один и тот же спин. Он равен ½ в единицах магнетона Бора так называемого. А все переносчики взаимодействий, наоборот, имеют целый спин – единицу. А хиггсовский бозон имеет нулевой спин. То есть все частицы делятся на частицы с целым спином и полуцелым спином. С целым спином называются бозоны, полуцелым – фермионы. И эти частицы ведут себя совершенно по-разному. Вся материя у нас – фермионы, а переносчики – бозоны. И одни в другие перейти не могут, потому что спины – сохраняющаяся величина, она уже есть, никуда ей деться невозможно. Если частица летит, то как бы она куда ни превращалась, этот спин от нее никуда не денется. И тогда математики стали думать о том, что бог с ними, с частицами, это все некие преобразования в пространстве и времени. То, что составляет предмет специальной и общей теории относительности. Почему бы нам не написать что-то более общее? И оказалось, что можно. Два человека в Физическом институте имени Лебедева Академии наук – Гольфанд и Лихтман – нарисовали такое преобразование в 1967 году. Никто не заметил, все поплевали и разошлись. Потом – в 1972 году – то же самое возникло в Европе, потом – в Америке. И постепенно все начало накапливаться, плотину прорвало и люди сказали: «Гениально!» Обозвали эти преобразования суперсимметрией, и в чем оказалась суть этих преобразований? Что бозоны переходят в фермионы – частицы с целым спином переходят в частицы с полуспином, оказалось, что это возможно. И оказалось, что можно построить такую теорию, замечательную тем, что у каждой частицы есть партнер, чей спин отличается на половинку. Эти частицы назвали суперпартнерами. Наша стандартная модель – кварк, лептон, бозон Хиггса, гравитон – а вот это их партнеры. Их даже так называют: кварк – скварк, лептон – слептон, глюон – глюино, фотон – фотино. И оказывается, что среди этих частиц есть такие, которые идеально подходят под темную материю. И люди стали говорить, что надо срочно открыть суперсимметрию. И сейчас БАК день и ночь ищет суперсимметрию! После бозона Хиггса это задача №2. Пока он ее не нашел, и руки уже начинают опускаться. Но частица темной материи – это самая легкая суперсимметричная частица, ее обычно называют нейтралино. И, может быть, это и есть частица темной материи. Она на этот случай идеально подходит – стабильная, без заряда, с массой… Никита Белоголовцев: – Я правильно понимаю, что нейтрино – это что-то критически маленькое, массу чего мы до сих пор лишь предполагаем, а нейтралино – это что-то еще более маленькое? Дмитрий Казаков: – Нет, нейтралино – это тяжелая частица. Она ведет себя как нейтрино, но она тяжелая, как предполагают, она раз в 100 тяжелее протона. Предполагается, что эти суперсимметричные частицы должны рождаться: протоны и электроны, кто сталкивается, потом рождаются разные частицы, в том числе – эти суперсимметричные частицы, они образуют облака вокруг Вселенной из этих нейтралино. Их принято обозначать N͂0. Думаем, что такая частица есть. Надо ее как-то найти. Спрашивается – как найти частицу темной материи? Есть три способа. Первый: взять ускоритель и столкнуть два протона и два кварка, и эти частицы родятся на ускорителе. И надо только суметь их детектировать в детекторе. Почему «суметь»? Потому что раз у них нет электрического заряда, они в магнитных полях не отклоняются, никакого трека не оставляют, их очень трудно заметить. Их можно заметить только по дисбалансу энергии. Другой способ: эта частица прилетает на Землю и ударяет в мишень. Представьте, летит как ядро какого-нибудь атома серебра. И атом после такого попадания дергается. Отскок надо мерить: берется огромная емкость из какого-нибудь благородного газа типа ксенона, помещается под землю, чтобы убрать фон, и ловят отскок этих атомов. Должен наблюдаться отскок, рассеивание. Частица должна ударить и улететь, а атом должен как-то отскочить. И третий вариант: когда две таких частицы в гало столкнулись и родили два кварка или электрон и позитрон. В космических лучах должно быть некое «колено». Эту частицу ищут и в космических лучах, и в бочках, и на ускорителях. Но пока нигде не нашли. Теоретики предлагают варианты, но экспериментаторы пока ничего не подтвердили из этих вариантов, поэтому загадка темной материи остается, и она актуальна. Можно говорить, что, может быть, теории Великого объединения и нет, может, суперсимметрии нет, но темная материя уж точно есть. Конечно, есть скептики, которые говорят, что надо модифицировать гравитацию, но в основном все склоняются к тому, что свидетельства о существовании темной материи достоверны. Поэтому надо найти такую частицу, и это – главная головная боль теоретиков и экспериментаторов. Очень хочется надеяться, что разгадку этой загадки мы увидим. Никита Белоголовцев: – Судя по тому, как быстро все происходило в последнее время – в рамках истории науки, конечно, – то можно надеяться. Огромное спасибо! (Аплодисменты.) Никита Белоголовцев: – Сложно хоть что-то спрашивать после такого фантастического объема информации. Тем не менее, перед тем как мы перейдем к вопросам из зрительного зала, попрошу вас порекомендовать что-то, что можно посмотреть или почитать тем, кто хочет дальше продолжить получать информацию. Разумеется, кроме архива ProScience Театра на сайте «Полит.ру». Дмитрий Казаков: – Думаю, что люди, которые интересуются наукой и всякими популярными книжками, активно осваивают интернет. Есть сайт «Постнаука.ру», мы с коллегами записали там очень много роликов, много разного материала. Есть также Академия постнауки, где мы с коллегами читаем по вечерам популярные лекции. Никита Белоголовцев: – Мне кажется, что все уже обнаружили у вас на лацкане пиджака значок «Постнауки». Дмитрий Казаков: – Да, я принадлежу к клубу «Постнауки». В начале ноября я буду там читать лекции по физике частиц. Еще немного хотел сказать о книжках. Есть такой автор Даниил Данин, у него есть книжки из серии «Жизнь замечательных людей» о Резерфорде и о Боре, но книжка, которую я читал еще в школе, называлась «Неизбежности странного мира» – старая, но замечательная книга с рассказом о квантовой механике. Прекрасно написана, но доходит она только-только до начала физики частиц, но все равно очень увлекательно. Среди людей, которые создавали физику частиц, нужно еще раз назвать Ричарда Фейнмана – у него есть книга «Характер физических законов». Перевод еще издательства «Мир», тоже давно, там еще есть несколько его лекций, в том числе – Нобелевская лекция. Известные ученые часто пишут популярные книжки. Например, нобелевский лауреат Вайнберг написал книжку под названием «Мечты об окончательной теории». Она переведена относительно недавно, очень любопытно ее почитать. Конечно, свежее может быть вскорости опровергнуто, но почитать любопытно. Еще интересно про пространственное измерение. Это тоже большая загадка – в скольких измерениях мы живем, потому что на вопрос «Почему мы живем в трех измерениях?» мы не умеем ответить. А вот теория струн «любит» жить в десяти измерениях, там можно ответить «Почему десять?» Потому что согласованная математическая конструкция получается в десяти, а в трех не получается. Десять – это пространство плюс время, девять пространственных и одно время. Американский физик Лиза Рэндалл – фанат всего многомерия, она написала книжку «Закрученные пассажи», ее перевели недавно. Я не вполне разделяю ее точку зрения, но забавно и интересно написано. Еще наш астрофизик Борис Штерн написал замечательную книжку «Прорыв за край мира». Он там описывает Большой взрыв – как это все родилось и как мы это можем понять. Там построены очень интересные аналогии с жизнью человечества на некоей выдуманной планете. Замечательная книга, мы поздравляем Борю с этим успехом. Никита Белоголовцев: – Книжка Штерна – абсолютный бестселлер, если я не ошибаюсь. Друзья, прямо сейчас вы можете задать любые вопросы. Есть ощущение, что появиться их могло очень много. Спрашивайте! Вопрос: – Добрый вечер! Хотелось бы понять: изучая основы физики микромира, вы ощущаете, что все возникло не само собой, а был некий создатель всего этого? И три копии, про которые вы говорили, были созданы с некоторой задумкой? И мы все возникли не из теории Дарвина? Спасибо. Дмитрий Казаков: – Про возникновение жизни я говорить не буду, не моя тема. Скажу про неживую природу. То, как мы сейчас себе все мыслим – мы отсчитываем время от момента Большого взрыва, из которого начала рождаться та Вселенная, которую мы наблюдаем. Сначала были элементарные частицы, потом в какой-то момент из них начали образовываться составные частицы, потом – атомы, элементы и так далее. Дальше все уже понятно, но начальный толчок – откуда это все возникло, и была ли заданная программа и кем заданная? Думаю, что на этот вопрос мы никогда не ответим – была ли кем-то заданная программа. Там, куда продвигается знание, любое знание, мы не находим никакого творца. Доходя до какого-нибудь края, мы все думаем, что, может быть, он предопределен каким-то творцом? Есть шутка, что господь бог сидит и видит, что физики дошли до чего-то: «Ага, давайте, добавим в уравнение еще один член!» Мы не пытаемся ответить на вопрос «Откуда все возникло?», хотя идем все дальше и вглубь в понимании того, как это все развивалось. Есть некие теории, которые говорят о том, что не было начала у Вселенной. Вселенная сжимается и разжимается – мы обсуждаем, что сейчас у нее очередное расширение, а потом она начнет сжиматься. Вообще, момент Большого взрыва все равно остается мистическим. Мы дошли до десять минус в какой-то степени секунды, а дальше мы все равно не проникли. Ученые не ставят вопрос о том, чтобы найти создателя, а ищут объективную реальность. Вопрос: – Меня зовут Александр. Хотел спросить про гравитон: какие мощности и сколько времени нужно, чтобы его открыть? Какая масса по сравнению с другими частицами у него должна быть? Какие открытия могут быть после этого открытия в сфере гравитационного взаимодействия? Дмитрий Казаков: – Мы сейчас, когда описываем взаимодействия единым образом, в это единое описание включаем и гравитацию. Если сравнивать гравитацию и электромагнетизм: в электромагнетизме есть фотон, электромагнитные волны, квант этих волн – фотон. Если переносить на гравитацию, мы говорим, что должны быть гравитационные волны, и квант этой гравитационной волны – гравитон. Масса частицы, этого кванта, обычно связана с радиусом взаимодействия. У электромагнитных взаимодействий бесконечный радиус. А радиус – это единица, деленная на массу. Нулевая масса – это бесконечный радиус. С гравитацией мы себе мыслим так же: что есть бесконечный радиус гравитационного взаимодействия, поэтому масса гравитона равна нулю. Есть ли доказательство, что масса действительно равна нулю? Не может ли она быть очень маленькой, но не нулевой? То, что она очень маленькая – это факт. Иначе не были бы такие радиусы взаимодействия. Окончательного экспериментального доказательства нет, что масса отлична от нуля. Но теоретическая схема, теоретические заложенные принципы говорят, что она обязана равняться нулю. Так же, как у фотона, потому что это следствие той самой симметрии. Симметрия требует нуля. Но симметрия может быть немного нарушена, поэтому абсолютно быть уверенными нельзя. Вот у фотона масса ноль, и отсюда – распространение на любые расстояния. Так же, мы думаем, и у гравитона. Из теории Эйнштейна следует, что его масса – точно ноль. Теперь – можно ли наблюдать гравитон? Опять же, аналогия с электромагнетизмом. Мы наблюдаем электромагнитные волны, это свет, который мы с вами видим. Можем ли мы наблюдать квант, отдельный фотон, в эксперименте? Да, можем, это фотоэффект, за который Эйнштейн получил Нобелевскую премию. Теперь о наблюдении гравитационных волн. Вы слышали, наверное, что в прошлом году было объявлено, что наблюдали гравитационную волну. Грандиозное открытие. Причем сейчас уже не один случай, а три. Правда, нужно на другой установке или другим способом это проверить. Сейчас вот ждем, что другая установка подтвердит. Ни у кого не было сомнений, что эти волны есть, но вот наконец появилось экспериментальное подтверждение. Сто лет прошло с появления эйнштейновской теории. Теперь квантование. Можно ли наблюдать квант так же, как мы наблюдаем квант света? Это связано с силой взаимодействия. Чем сильнее взаимодействие, тем легче наблюдать. Если сравнить интенсивность электромагнитного взаимодействия и гравитационного взаимодействия: возьмем два электрона и поместим их на какое-то расстояние друг от друга. Между ними возникает кулоновское взаимодействие. (Закон Кулона из школьной программы.) И между этими же электронами возникает и гравитационное взаимодействие, потому что они имеют массу. И можно сравнить, каково отношение электрической силы к гравитационной по закону Кулона. Оказывается, это отношение 10– 43 в пользу электромагнитной. Настолько слабее гравитационное взаимодействие для электронов. Гравитационное взаимодействие можно прочувствовать только тогда, когда большие массы либо когда мы находимся на фантастически малых расстояниях. Нужна очень сильная гравитация, чтобы наблюдать гравитоны. В обыденных экспериментах физики частиц гравитон наблюдать нельзя, слишком слабое взаимодействие. Можно наблюдать там, где сильная гравитация – в черных дырах, например, она сильная. Да, и наблюдение гравитационных волн – это первое прямое подтверждение существования черных дыр. Наверное, там можно пронаблюдать какой-то эффект гравитона. Но должен сказать, что квантовая теория гравитации до сих по не построена. Есть проблемы. Никита Белоголовцев: – Мы поверим вам на слово. Вопросы? Вопрос: – На одном из графиков у вас было нарисовано, что есть антиматерия и темная энергия. Дмитрий Казаков: – Да, я не сказал про нее. Вопрос (продолжение): – Все изучают антиматерию, а что такое темная энергия? И еще: немного про бозон Хиггса, что это такое? Спасибо. Дмитрий Казаков: – Сначала отвечу про энергию. Когда нарисовали этот энергетический баланс из данных по микроволновому фону, там ввели разделение на материю и энергию. Материя – это состояние вещества, по сути дела, которое подчиняется обычным законам. У вещества есть уравнение состояния, что давление пропорционально плотности. Чем больше плотность, тем больше давление. Любое вещество подчиняется такому закону. Коэффициент пропорциональности разный, но закон – прямой. Чем больше плотность, тем больше давление. А есть некая субстанция, ее назвали темной энергией, где закон противоположный. Там стоит знак «минус». Оказывается, что когда изучается расширение Вселенной, то по законам общей теории относительности галактики разбегаются. Есть такой закон расстояния, что скорость разлета тем больше, чем больше расстояние. Закон Хаббла. Галактики равномерно убегают, это такое равномерное расширение Вселенной. И было замечено, что некоторые далекие галактики убегают быстрее, что-то их толкает. И если мы в теории Эйнштейна хотим описать этот разлет, который быстрее нормы, то надо добавить так называемую «космологическую постоянную» в эти уравнения. Эта космологическая постоянная и есть эта темная энергия. Это плотность вакуума, по сути дела. Если вакуум, в который все погружено, имеет некоторую плотность, то это и есть темная энергия. Это не есть обычное вещество, у него нет обычного закона состояния, уравнения состояния. Самое простое – описать одним коэффициентом в уравнениях Эйнштейна. Эйнштейн сначала его не ввел, потом у него получалось решение, которое его не удовлетворило – он его ввел, потом у него получилось, что Вселенная не расширяется, потом появились данные, что расширяется – он его опять убрал. А теперь с этой темной энергией получается, что коэффициент этот надо вводить, и никто не понимает, чему он равен и почему он такой. Это большая загадка, эта темная энергия. А в баланс Вселенной она вносит 70%. Про хиггсовский бозон. Прежде всего, это элементарная частица, которая имеет массу, электрический заряд, равный нулю, собственного момента движения – спина – у него нет, то есть это такая частица, которая взаимодействует слабым образом и является переносчиком взаимодействия. Почему ему уделялось так много внимания? Эта частица была предсказана теоретически и была введена теоретиками с совершенно конкретной целью. В физике частиц наблюдался некоторый парадокс: когда мы изучали, как частицы себя ведут, писали уравнения, которыми они описываются, наблюдали всякие симметрии – мы поняли, какие симметрии, поняли, какие уравнения, поняли, как преобразуются все эти частицы. Казалось бы, мы все понимали. Но эти уравнения требовали, чтобы переносчик был без массы. Как фотон. В то же время переносчики слабого взаимодействия – это w- и z- бозоны. Это массивные частицы, мы знаем их массу. Возникает противоречие: с одной стороны, мы знаем, что уравнения правильные, они правильно все описывают, с другой стороны, они требуют безмассовых частиц, а частицы имеют массу. Этот парадокс никак не могли разрешить. И тогда появились работы, за которые были даны Нобелевские премии, где было предложено ввести в теорию некую новую частицу. И пусть эта частица взаимодействует с остальными частицами. И что тогда может произойти? Эта частица своим появлением в этих уравнениях может немного нарушить симметрию, и это разрешит появление массы – то, чего мы и хотели. И все будут счастливы. Казалось бы – да, так и надо сделать. Но этому мешали математические теоремы, которые трудно объехать. В физике частиц это называется теорема Голдстоуна, иногда – теорема Намбу – Голдстоуна, в статистической механике это называется «теорема об острие клина» Боголюбова. И говорит она вот о чем: если вы немного нарушите симметрию, то у вас обязаны появиться безмассовые частицы. Сколько симметрию нарушили, столько частиц и появилось. Но у нас нет в природе безмассовых частиц, потому что безмассовая частица – это бесконечные расстояния, на которых она действует, мы должны были бы ее наблюдать. Получается – мы ввели дополнительное поле, симметрию нарушили – обязаны появиться безмассовые частицы. А коли таких частиц нет, то – плохо, значит, так нельзя. И тут додумались до следующего: те безмассовые частицы, которые появились, это на самом деле фиктивная степень свободы, это не физические частицы. И они в некой комбинации как раз и работают таким образом, что их нет в физическом спектре, в физическом спектре все частицы с массой. И этот механизм того, как эти безмассовые частицы, как мы говорим, «съедаются», назвали «механизм Браута – Энглера – Хиггса». Браут и Энглер написали одну статью, а Хиггс написал другую. Одновременно. Но Хиггс еще сказал, что помимо этого должна появиться еще одна массивная частица. И вот ее называют бозоном Хиггса. Это побочный эффект этого механизма. Просто механизм приводит к тому, что переносчики слабых взаимодействий получили массу, все хорошо, но помимо этого как побочный продукт  еще есть некая квантовая частица. В статье Хиггса про нее было написано, в статье Браута – Энглера не было. Поэтому он вошел в историю. Эту частицу открыли. Никита Белоголовцев: – Огромное спасибо, Дмитрий Игоревич! На этом наше представление подходит к концу, в качестве небольшого постскриптума – театр начинается с вешалки, носите, как память. Как значок, конечно, не получится, но для пиджака пригодится. Спасибо всем, кто был сегодня с нами, все фотографии есть на сайте «Полит.ру», огромное всем спасибо, до новых встреч.  

Выбор редакции
31 октября 2016, 15:45

От «Моцарта шахмат» до бозона Хиггса: мировые шедевры научного кино впервые покажут в Ульяновске и Димитровграде

С 9 по 13 ноября в Ульяновске и Димитровграде впервые пройдет фестиваль актуального научного кино ФАНК. Жителей региона ожидают показы фильмов о науке и технологиях, покорившие зрителей в разных странах мира, а также научные лекции и мастер-классы от популяризаторов науки. ФАНК организован сетью информационных центров по атомной энергии (ИЦАЭ) при...

25 октября 2016, 14:00

Дмитрий Казаков в ProScience Театре. Фоторепортаж

 24 октября в Центральном Доме журналиста прошла очередная постановка ProScience Театра. С темой «Загадки физики микромира» выступил Дмитрий Казаков – известный физик, доктор физико-математических наук, профессор, сотрудник Объединенного института ядерных исследований. Вечер вел журналист Никита Белоголовцев. О том, как это было — фоторепортаж Наташи Четвериковой. Под микромиром в физике подразумевается мир внутри атома. В последние десятилетия главным источником знания для физиков стали опыты по столкновению частиц. Ученые пытаются создать Теорию Великого объединения, которая будет включать все виды фундаментальных взаимодействий. Возможной экспериментальной проверкой предложенных вариантов теории может стать обнаружение распада протона, который предсказывают теоретики. В природе существует четыре типа фундаментальных взаимодействий: гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое. Электромагнитное взаимодействие – это взаимодействие между частицами, имеющими электрический заряд. Гравитационное взаимодействие – взаимодействие между массами. Ему посвящена общая теория относительности Эйнштейна. Сильное (ядерное) взаимодействие удерживает протоны и нейтроны в ядрах атомов. Слабое взаимодействие тоже происходит в атомном ядре, оно действует на более коротких расстояниях, чем сильное, и с меньшей интенсивностью. На сегодняшний день в рамках Стандартной модели объединены три взаимодействия: электромагнитное, сильное и слабое взаимодействия. Согласно Стандартной модели все вещество состоит из 12 частиц: шести лептонов (электрон, мюон, тау-лептон и три нейтрино) и шести кварков. Еще есть 12 античастиц. Все три взаимодействия имеют своих переносчиков – бозоны. Фотон – это бозон электромагнитного взаимодействия. Слабое взаимодействие переносят W- и Z-бозоны, сильное взаимодействие обеспечивают восемь глюонов. Наконец, существует бозон Хиггса, благодаря которому частицы обретают массу. (например, фотон – это бозон электромагнитного взаимодействия). А вот гравитационное взаимодействие пока объединить с остальными не удалось. Помимо проблемы с гравитацией, Дмитрий Казаков привел примеры других нерешенных задач. Например, почему природе понадобилось три "поколения" элементарных частиц? Для существования мира было бы достаточно всего двух кварков, электрона и электронного нейтрино. Тем не менее существуют еще два аналогичных набора частиц. Еще одна загадка физики микромира – это антиматерия. Античастицы рождаются вместе с частицами на ускорителях, но мир вокруг нас не содержит антивещества. Возникает вопрос – почему? Ученые сходятся во мнении, что число частиц и античастиц изначально не равнялось друг другу. Они встречались, аннигилировали, при этом из-за неравенства какие-то частицы остались. Можно сказать, что "мы" – то, что осталось. Ответить на вопрос, что служит источником барионной асимметрии Вселенной, должна теория великого объединения, включающая все взаимодействия. Разные варианты такой теории сейчас предлагают физики-теоретики и проверяют на ускорителях и детекторах физики-экспериментаторы. В частности, такой проверкой будет распад протона, если его удастся зарегистрировать. Третья загадка физики микромира – это темная материя и то, из чего она состоит. это материя, которая не излучает свет, стабильная и нейтральная частица. Но такой частицы в Стандартной Модели нет! Есть два основных варианта, из чего состоит темная материя. Первый — это огромные и тяжелые макро-объекты. Вторая версия — это, наоборот, микрообъекты. Все ищут эту частицу, и один из вариантов — это суперсимметрия. В отличие от некоторых других загадок микромира, темная материя точно есть, ее остается только открыть. Следующая постановка ProScience Театра состоится 21 ноября. О мышлении расскажет кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Института проблем передачи информации РАН Александр Панчин.

19 сентября 2015, 18:38

Вопрос науки. Перезапуск коллайдера на новых мощностях

В ЦЕРНе работают над проектом SHIP, направленным на поиск частиц темной материи. Наступила вторая стадия эксперимента. Протоны движутся на пять метров в секунду быстрее, чем на первом этапе. Что означают пять метров в секунду в терминах скорости протонов? Из чего состоит темная материя? И почему современная теория об устройстве Вселенной не предусматривает частиц, из которых она могла бы состоять? Будьте в курсе самых актуальных новостей! Подписка на офиц. канал Россия24: http://bit.ly/subscribeRussia24TV Последние новости - http://bit.ly/LastNews1 Вести в 11:00 - https://bit.ly/Vesti11-00-2015 Вести. Дежурная часть - https://bit.ly/DezhChast2015 Большие вести в 20:00 - http://bit.ly/Vesti20-00-2015 Вести в 23:00 - https://bit.ly/Vesti23-00-2015 Вести-Москва с Зеленским - https://bit.ly/VestiMoskva2015 Вести в субботу с Брилёвым - http://bit.ly/VestiSubbota2015 Вести недели с Киселёвым - http://bit.ly/VestiNedeli2015 Специальный корреспондент - http://bit.ly/SpecKor Воскресный вечер с Соловьёвым - http://bit.ly/VoskresnyVecher Поединок - https://bit.ly/Poedinok2015 Интервью - http://bit.ly/InterviewPL Реплика - http://bit.ly/Replika2015 Агитпроп - https://bit.ly/AgitProp Война с Поддубным - http://bit.ly/TheWar2015 Военная программа Сладкова - http://bit.ly/MilitarySladkov Россия и мир в цифрах - http://bit.ly/Grafiki Документальные фильмы - http://bit.ly/DocumentalFilms Вести.net - http://bit.ly/Vesti-net Викторина с Киселевым - https://bit.ly/Znanie-Sila

11 июня 2015, 11:17

Центр физики элементарных частиц и астрофизики создали в Новосибирске

В состав нового научного подразделения вошли 13 лабораторий. Директором Центра стал Александр Долгов — профессор Университета Феррары. Финансирование нового центра выделяется в рамках проекта по вхождению российских вузов в топ мировых рейтингов "5-100".

Выбор редакции
29 января 2015, 18:33

Опубликован самый полный набор данных о свойствах бозона Хиггса

Большой адронный коллайдер, который принёс миру массу удивительных открытий, готовится к новому запуску при гораздо более высоких энергиях. Тем временем физики продолжают анализировать данные, полученные в ходе первого запуска. Так, недавно к публикации в издании European Physical Journal C была принята итоговая статья с описанием результатов изучения свойств кванта поля Хиггса, который больше известен обывателям как бозон Хиггса или, благодаря СМИ, как Частица бога. Если первая статья описывает массу частицы и согласованность этого показателя с прогнозами Стандартной модели, то другая статья, принятая к публикации в то же издание, сравнивает такие свойства бозона Хиггса, как спин и чётность. Физики отмечают, что открытие бозона Хиггса и точное описание его свойств являются прямым подтверждением истинности Стандартной модели — общепринятой фундаментальной теории, описывающей взаимодействия между строительными блоками материи. Будучи сформулированной в 1970-х годах, эта теория до сих пор является самым точным описанием некоторых процессов Вселенной, несмотря на то, что она имеет явные недостатки. Сотрудники проекта CMS объединили данные, полученные в ходе наблюдения за несколькими распадами бозона Хиггса, чтобы получить максимально точное значение его массы. Оказалось, что она составляет 125,02 ± 0,30 ГэВ, с относительной погрешностью 0,2%. На большинство вопросов физики надеются найти ответы в ходе второго запуска Большого адронного коллайдера (фото Wikimedia Commons). При этом погрешность можно условно разделить на две составляющие — систематическую (около ± 0,15 ГэВ) и статистическую (± 0,26 ГэВ). Это означает, что при следующем запуске коллайдера можно будет получить ещё более точные измерения массы бозона Хиггса, так как с ростом числа данных статистическая составляющая погрешности будет становится всё меньше. Вычисление массы кванта хиггсова поля позволяет довольно точно определить и другие его свойства. К примеру, из симметрии Стандартной модели вытекает, что бозон Хиггса обладает нулевым спином, позитивной чётностью и нейтральным электрическим зарядом. Однако другие важные параметры, такие как сила взаимодействия "частицы бога" с другими частицами Стандартной модели, определить сложнее. Как сообщается в пресс-релизе ЦЕРН, учёные надеются сделать это в ходе следующего запуска БАК. Бозон Хиггса распадается на множество различных частиц, включая фотоны, Z-бозоны, W-бозоны, тау-лептоны, b-кварки и мюоны. Во время следующего запуска коллайдера физики планируют также проследить за процессом данного распада и, возможно, найти брешь в Стандартной модели, которая могла и не описать с высокой точностью всё, что происходит с бозоном Хиггса в коллайдере. По крайней мере, исследователи всего мира очень на это надеются.

Выбор редакции
21 октября 2014, 20:30

За гранью. Искусственный взрыв

За гранью. Искусственный взрыв Выпуск от 21 октября 2014 Теоретическая физика - в идейном кризисе. Единой теории, логично объясняющей факт существования материи, до сих пор не существует. Проверить гипотезы может помочь Большой адронный коллайдер. Но авторитетные ученые предупреждают - в результате таких экспериментов Земля может мгновенно исчезнуть, блеснув на мгновение в Космосе. Будьте в курсе самых актуальных новостей! Подписывайтесь на офиц. канал Россия24: http://bit.ly/subscribeRussia24TV АвтоВести - http://bit.ly/AvtoVesti Эксклюзив - http://bit.ly/ExclusiveRussia24 Большой тест-драйв со Стиллавиным - http://bit.ly/Bolshoi_TestDrive Свежие новости - http://bit.ly/ActualRussia Hi-Tech - http://bit.ly/Hi-TecH Путешествия - http://bit.ly/Puteshestviya ProРоссию - http://bit.ly/ProRossiu Утро России - http://bit.ly/UtroRussia24 Наука - http://bit.ly/Наука2_0 Документальные фильмы - http://bit.ly/DocumentalFilms Познавательные фильмы - http://bit.ly/EducationalFilms

Выбор редакции
21 августа 2014, 02:50

Суперсимметрия и кризис в физике

... не прошло и полгода! (с)№7 2014, Рубрика: Физика элементарных частицЭто было одной из ночей 2012 г., уже переходящей в утро. Мы допивали по третьей чашечке кофе, когда видеосвязь соединила наш кабинет в Калифорнийском технологическом институте с расположенной вблизи Женевы лабораторией CERN. На экране монитора мы увидели коллег из группы «Бритва» — одной из множества групп физиков, занятых анализом данных с детектора CMS на Большом адронном коллайдере. «Бритва» была организована для поиска экзотических соударений, которые должны были предоставить первые подтверждения суперсимметрии — описывающей материю теории, возраст которой сегодня насчитывает уже 45 лет. Эта теория должна была прийти на смену стандартному толкованию физики элементарных частиц, позволив решить глубинные проблемы в физике и объяснить природу загадочной темной материи Вселенной. Несколько десятилетий поисков не дали суперсимметрии ни единого экспериментального подтверждения. В CERN руководитель группы «Бритва» Маурицио Пьерини (Maurizio Pierini) бросил короткий взгляд на график с новыми данными, и с расстояния в девять временных поясов мы увидели, как удивленно поднялись его брови: вот она, явная аномалия. «Только взгляните на это событие», — сказал Пьерини, словно констатируя рядовой факт. Под словом «событие» он имел в виду одно из триллионов столкновений пары протонов, происходящих внутри детекторов БАК. Не прошло и нескольких минут, как мы получили детальные данные регистрации этого столкновения на свой лэптоп. Суперсимметрия — это изумительно красивое решение фундаментальных проблем, которые мучили физиков на протяжении более чем четырех десятилетий. Она давала ответы на целый ряд важных вопросов. Почему частицы имеют массы, которые они имеют? Почему силы имеют силы, которые они имеют? Короче говоря: почему Вселенная выглядит так, как она выглядит? Кроме того, суперсимметрия предсказывает, что Вселенная заполнена скрывающимися до настоящего времени частицами-«суперпартнерами», которые позволят решить загадку темной материи. Не будет преувеличением сказать, что большинство физиков на нашей планете, занимающихся физикой элементарных частиц, полагают, что суперсимметрия, должно быть, верна, — эта теория очень убедительна. Физики долго надеялись, что БАК наконец-то позволит обнаружить этих суперпартнеров, дав тем самым веские доказательства, что суперсимметрия — это действительно адекватное описание Вселенной. Когда мы получили данные этого интересного соударения, мы сразу же увидели, что, похоже, держим в руках неопровержимое свидетельство суперсимметрии. Мы увидели, как два сгустка частиц очень высокой энергии движутся в одном направлении и отскакивают от чего-то невидимого — возможно, от суперпартнера? Однако уже скоро мы заметили большой красный пик в данных. Может быть, это ложный сигнал из-за сбоя в детекторе? Так оно и оказалось — еще одно разочарование в нескончаемых, похоже, поисках суперсимметрии. Фактически результаты первого цикла экспериментов на БАК исключили почти все самые изученные версии суперсимметрии. Отрицательные результаты породили если не полномасштабный кризис в физике элементарных частиц, то по крайней мере обширную панику. Следующая серия экспериментов на БАК начнется в начале 2015 г. с максимальными энергиями, которые возможны на этом ускорителе, что позволит ученым, работающим на детекторах ATLAS и CMS, обнаружить (или же исключить) даже более массивных суперпартнеров. Если в конце этой серии ничего нового не обнаружится, фундаментальная физика столкнется с дилеммой: или выбросить в мусорную корзину работу целого поколения физиков из-за отсутствия свидетельств того, что природа играет по нашим правилам, или же активно продолжить работу в надежде, что когда-нибудь где-нибудь еще более мощный ускоритель позволит получить доказательства, что все это время мы были правы. Конечно же история науки насчитывает множество примеров долгих поисков, закончившихся триумфом. Свидетельство тому — открытие на Большом адронном коллайдере долгое время остававшегося неуловимым бозона Хиггса. Но на сегодня большинство физиков-теоретиков, занимающихся физикой элементарных частиц, нервно грызут ногти в ожидании, когда новые данные с БАК вот-вот проверят на прочность фундамент величественного здания теоретической физики, возведенного в течение минувших 50 лет.Подробнее читайте на страницах журнала "В мире науки" №7-8_2014

Выбор редакции
13 января 2014, 16:24

Идеи, меняющие мир. Рольф Хойер

Идеи, меняющие мир. Рольф Хойер Выпуск от 10.01.2014 Автор: Эвелина Закамская Бозон Хиггса, пожалуй, самая загадочная частица. Если бы ее не существовало, то элементарные частицы не имели бы массы в состоянии покоя, а значит, не было бы атомов, из которых состоит вся материя во Вселенной. О крупнейшем научном открытии десятилетия рассказывает генеральный директор ЦЕРНА (Европейской организации ядерных исследований) Рольф Хойер. Идеи, меняющие мир. Бертран Пикар: http://youtu.be/TX3ggqyc6Lg Идеи, меняющие мир. Джон Перкинс: http://youtu.be/1dpJFEVWXcA Идеи, меняющие мир. Автор глобальной перестройки - Джин Шарп: http://youtu.be/G2gSQAjcFgk АвтоВести - http://bit.ly/AvtoVesti Эксклюзив - http://bit.ly/NewsExclusive Большой тест-драйв со Стиллавиным - http://bit.ly/Bolshoi_TestDrive Свежие новости - http://bit.ly/NewsRussia24 Hi-Tech - http://bit.ly/Hi-TecH Путешествия - http://bit.ly/Puteshestviya ProРоссию - http://bit.ly/ProRossiu Утро России - http://bit.ly/UtroRussia Наука - http://bit.ly/Наука2_0 Документальные фильмы - http://bit.ly/DocumentalFilms Познавательные фильмы - http://bit.ly/EducationalFilms

Выбор редакции
21 февраля 2013, 01:00

Данные, полученные о бозоне Хиггса, говорят о конце Вселенной

Источник перевод для mixednews – CowancheeБозон Хиггса может помочь нам понять, как Вселенная появилась 13.7 миллиарда лет назад, и возможно – как она закончитсяУчёные всё ещё анализируют полученные данные об открытом в прошлом году бозоне Хиггса, но судя по всему, он несёт неутешительные сведения, гласят отчёты исследователей.«Если вы используете весь аппарат известной на сегодняшний день физики и проведёте несколько прямолинейных вычислений, то новости окажутся плохими», говорит Джозеф Ликкен, физик-теоретик из Национальной лаборатории Ферми в Батавии, штат Иллинойс.«По всей видимости, Вселенная, в которой мы живём, имеет врождённое свойство нестабильности, и в некоторой точке, отстоящей от сегодняшнего дня на миллиарды лет, она исчезнет», говорит Ликкен, который также входит в команду Большого адронного коллайдера в Европе.«Вычисления говорят нам, что через много десятков миллиардов лет во Вселенной разразится катастрофа. В некоторой точке появится маленький пузырь того, что можно было бы назвать «альтернативной вселенной», а затем он начнёт расширяться и уничтожит нас», объясняет Ликкен, добавляя, что этот процесс будет развиваться со световой скоростью.Учёные придерживались идеи о долговременной стабильности вселенной задолго до открытия бозона Хиггса, но последовавшие после открытия вычисления предполагают, что когда его масса приблизится к критическому значению в 126 миллиардов электрон-вольт – судьба вселенной будет предрешена.Однако эти вычисления требуют знания массы бозона с абсолютной точностью в пределах 1 процента, а также точной массы связанных субатомных частиц.«Если изменить эти параметры Стандартной модели физики частиц на крошечное значение, мы получим совершенно другой конец вселенной», говорит Ликкен.Разумеется, Земля, скорее всего, исчезнет задолго до того, как бозон Хиггса начнёт своё апокалипсическое наступление на вселенную. По расчётам физиков, Солнце переработает все свои запасы водорода примерно через 4.5 миллиарда лет и стремительно расширится, скорее всего, поглотив в процессе Землю.Ссылка

27 июля 2012, 15:41

Краткое руководство по применению бозона Хиггса в застольной беседе

Оригинал взят у std121 в Краткое руководство по применению бозона Хиггса в застольной беседеhttp://science.compulenta.ru/692043/Краткое руководство по применению бозона Хиггса в застольной беседе Дмитрий Целиков Итак, учёные, работающие с крупнейшим в мире ускорителем, объявили об открытии субатомной частицы, которая выглядит удивительно похожей на долгожданный бозон Хиггса. СМИ всего мира сбились с ног, разъясняя, что это значит, публике, со школы не державшей в руках учебник по физике. Британская The Guardian даже предложила читателям выучить набор фраз, которыми надлежит пользоваться в присутствии ничего не понимающих родителей, всё понимающих физиков или равнодушных к происходящему верующих.Если вы действительно хотите произвести впечатление, то выражайтесь примерно так: «Бозон Хиггса является элементарной скалярной частицей, впервые постулированной в 1962 году как возможный побочный механизм, с помощью которого гипотетическое повсеместно присутствующее квантовое поле — так называемое поле Хиггса — придаёт массу элементарным частицам. Если быть более точным, в Стандартной модели физики элементарных частиц существование бозона Хиггса объясняет происхождение спонтанного нарушения электрослабой симметрии в природе».Джо Инкандела (коллаборация CMS) и Фабьола Джанотти (коллаборация ATLAS) объявляют об открытии нового бозона, который сильно напоминает частицу Хиггса. (Здесь и ниже фото CERN / CMS Collaboration.)Людям, честно пытающимся понять, почему физики прыгают от радости, но очень слабо знакомым с наукой, можно предложить такое объяснение: «Всё состоит из атомов, внутри атомов находятся электроны, протоны и нейтроны, которые, в свою очередь, состоят из кварков и других субатомных частиц. Учёные долго ломали голову над тем, каким образом эти крошечные строительные блоки Вселенной приобретают массу, ведь без массы частицы не могли бы удерживаться вместе и в мире ничего бы не было: все частицы продолжали бы лететь со скоростью света».Если вопросы не иссякнут, продолжайте так: «В 1960-х годах английский физик Питер Хиггс и две независимые от него и друг от друга исследовательские группы из Бельгии и США выдвинули гипотезу о существовании частицы, создающей особое "липкое" поле, которое тормозит остальные частицы. Эксперименты, проведённые в Европейском центре ядерных исследований (CERN) на Большом адронном коллайдере, в ходе которых элементарные частицы сталкивались на огромных скоростях и распадались на другие частицы, позволили обнаружить намёк на существование частицы, которая очень похожа на предсказанный бозон Хиггса».Далее не забудьте рассказать о том, что хиггсовская частица входит в огромное количество уравнений, лежащих в основе теорий, которые объясняют существование мироздания в том виде, в каком мы его имеем здесь и сейчас. Если бы гипотеза о бозоне Хиггса оказалась ошибкой, все эти теории пришлось бы кардинальным образом пересмотреть. В то же время вам следует отметить, что характеристики обнаруженной частицы слегка расходятся с предсказаниями Стандартной модели физики элементарных частиц. Это даже хорошо, ибо тем самым появляется возможность новых открытий, в том числе в рамках теории суперсимметрии, которая говорит о том, что частицы существуют не в парах (материя — антиматерия), а в четвёрках.О важности открытия можно судить и по высказыванию Мартинуса Велтмана, лауреата Нобелевской премии 1999 года, который в своё время заявил, что до обнаружения бозона Хиггса в рамках Стандартной модели сделать больше ничего нельзя.Франсуа Энглер (слева) и Питер Хиггс принимают поздравления.Затем подуставший собеседник, скорее всего, поинтересуется, какая из этого следует выгода. Если он не страдает слабоумием и хотя бы немного образован, ему не надо объяснять, что жизнь человека не ограничивается исключительно практической деятельностью, а потому не имеет смысла требовать этого от науки. Но заданный вопрос имеет право на существование, и вы можете с чистой совестью сказать, что прямых практических следствий у этого открытия нет. Но косвенным образом именно поиск бозона Хиггса в значительной степени перевернул нашу жизнь. Дело в том, что этим занимались тысячи учёных и вспомогательный персонал со всего мира. Им надо было сделать более эффективным процесс обмена информацией — так появилась Всемирная паутина, то есть всем нам знакомый Интернет. Кроме того, приходилось обрабатывать огромные объёмы данных — в результате была разработана технология распределённых вычислений, когда задачу, непосильную для одного компьютера, решают сотни и тысячи машин, разбросанных по всему миру. Наконец, поиск бозона Хиггса позволил сделать важные шаги в развитии методов захвата солнечной энергии, рентгенографии и протонной терапии, используемой в онкологии.Что же касается теоретического значения, то открытие бозона Хиггса способно пролить свет не только на вопросы физики элементарных частиц, но и на космологические проблемы, связанные с инфляционной моделью, барионной асимметрией, тёмной материей, ускорением расширения Вселенной.После этого уже не стыдно говорить о том, что Большой адронный коллайдер «съел» около $10 млрд.Питер Хиггс поздравляет Фабьолу Джанотти.В продолжение разговора, между делом, можете упомянуть, что 83-летний Питер Хиггс жив и сильно стесняется, когда бозон называют его именем. В то же время он как старый атеист не согласен и с обозначением бозона как «частицы Бога», в шутку предложенным физиком Леоном Ледерманом.Изо всей великолепной «шестёрки» учёных, постулировавших хиггсовскую частицу, скончался (да и то лишь в 2011-м, в 82 года) только бельгиец Роберт Браут. Его соратник Франсуа Энглер (79 лет) вместе с Хиггсом присутствовал в ЦЕРНе на объявлении исторических результатов. Живы и участники третьей группы — американцы Джеральд Гуральник (75), Карл «Дик» Хаген (75) и британец Том Киббл (80). Нобелевскому комитету предстоит трудная задача, ведь премию разрешается разделить только между тремя лауреатами. А почтить вниманием следует также заслуги тех, кто руководил экспериментами на Большом адронном коллайдере и анализом полученных данных. (И то, что Хиггс, Энглер и Браут в 2004-м получили Премию Вольфа, вторую по престижности после Нобелевской, не должно играть никакой роли, ибо наград мало не бывает.)К счастью для жюри, американец Филип Андерсон (88 лет и тоже жив), предложивший то, что позднее стало называться механизмом Хиггса, Нобелевскую премию уже получил — в 1977-м.Овация. Победно вскинул руку научный директор CERN Лин Эванс.Кстати, церемония (точнее, всего лишь семинар) в ЦЕРНе (и об этом тоже можете рассказать) совпала с проведением в Линдау (ФРГ) 62-й встречи лауреатов Нобелевской премии. Конечно, участники конференции не смогли обойти стороной это событие. Дэвид Гросс, награждённый в 2004 году, напомнил, что открыт не бозон Хиггса, а хиггсовская частица: «It’s not THE Higgs boson but A Higgs». Чтобы доказать, что это именно бозон Хиггса, предсказанный простейшим вариантом Стандартной модели, исследователям надо измерить (что вполне возможно в течение следующих трёх месяцев работы БАКа) две вещи — спин и скорость распада относительно массы парной частицы.Три месяца спустя БАК будет остановлен для планового ремонта на два года, а затем сможет работать на более высоких энергиях. Что дальше? Участники конференции указали друг другу на тот факт, что полученные результаты не только усиливают позиции Стандартной модели, но и поднимают новые вопросы. Г-н Гросс высказался в том духе, что впереди исследования «хиггсовского сектора». По его словам, коллайдер охватил пока лишь 2% событий, подлежащие регистрации в течение всей программы экспериментов, для которой его построили. Лучше всего, говорит г-н Гросс, свойства новой частицы прояснили бы столкновения электронов и позитронов, но осуществить это на БАКе очень трудно. Прекрасный повод для создания нового ускорителя!В центре — генеральный директор CERN Рольф Хойер.Подготовлено по материалам Ассошиэйтед Пресс, Франс Пресс, The Guardian и Scientific American.http://www.ria.ru/spravka/20120703/691050600.htmlИстория поисков бозона ХиггсаФизики Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) утром в среду поставили точку в полувековых поисках бозона Хиггса, сообщив о новых результатах, полученных на Большом адронном коллайдере.Бозон Хиггса - последний недостающий элемент современной теории элементарных частиц, так называемой Стандартной модели, объединяющей все виды взаимодействий, кроме гравитационного - сильное (связывающее кварки в протонах и нейтронах), слабое (взаимодействие между электронами и нейтрино) и электромагнитное. О факте существования бозона Хиггса, который отвечает за массу элементарных частиц, впервые высказал предположение английский физик Питер Хиггс в 1960-е годы.Устройство материи согласно Стандартной моделиСогласно принципам Стандартной модели, в момент рождения Вселенной после Большого взрыва частицы приобрели массу под действием Хиггсовского поля, сформированного бозонами Хиггса. Без этого поля не могло бы произойти образование атомов, а частицы, не имеющие массу, просто разлетелись бы по космическому пространству. Согласно теории, неуловимые бозоны Хиггса существуют везде. Через поле Хиггса, заполняющее пространство Вселенной, проходят абсолютно все частицы, из которых строятся атомы, молекулы, ткани и целые живые организмы.Обнаружить бозон Хиггса, который получил в СМИ название "частицы Бога", пока не удалось, хотя этим занимаются ученые многих стран. Если бозон Хиггса не будет обнаружен, это докажет ограниченность Стандартной модели. В результате возникнет необходимость поиска альтернативной теории происхождения массы в соответствии с так называемой новой физикой.Теория не позволяет точно установить массу бозона, поэтому для его обнаружения ученые прибегли к методу эксперимента. Массы частиц физики измеряют в единицах энергии - электронвольтах. Значение массы в 100 гигаэлектронвольт (ГэВ) примерно в 107 раз больше массы протона.Согласно теоретическим предсказаниям, бозон Хиггса распадается сразу же после рождения на разные частицы. Одним из способов ("каналов") такого распада может быть распад на два Z-бозона, четыре лептона (электрона или мюона), на два гамма-кванта. Поэтому в экспериментах регистрируются частицы - продукты распада бозона Хиггса, и уже по ним восстанавливается картина того, что произошло.Первые серьезные попытки отловить бозон Хиггса были предприняты на рубеже ХХ и ХХI веков на Большом электронно-позитронном коллайдере (Large Electron-Positron Collider, LEP) в Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН).В результате многочисленных экспериментов на ускорителе LEP был установлен нижний порог массы бозона Хиггса - 114,4 гигаэлектронвольт. Эксперименты LEP были завершены в 2001 году.Следующие циклы поисков проводили на коллайдере Теватрон (Tevatron), построенном в 1983 году в Лаборатории имени Ферми (Fermilab), в штате Иллинойс, США. Энергия столкновений в нем составляла около 2 тераэлектронвольт.В 2004 году экспериментальным методом на Теватроне была установлена верхняя граница массы частицы Хиггса - 251 гигаэлектронвольт, а нижняя - 114 гигаэлектронвольт. В ноябре 2011 года цифры были скорректированы: 141 и 115 гигаэлектронвольт соответственно.Окончательные результаты Теватрона, завершившего свою работу осенью 2011 года, показали, что масса бозона Хиггса находится в интервале от 115 до 135 гигаэлектронвольт.Ученые рассчитывают, что найти частицу (или убедиться в том, что ее не существует) позволят эксперименты на Большом адронном коллайдере (Large Hadron Collider - LHC), созданном учеными из многих стран на площадке ЦЕРН в пригороде Женевы (Швейцария). Он является самым большим в истории ускорителем элементарных частиц и предназначен для получения принципиально новых данных о природе материи и фундаментальных физических законах. Одной из главных целей экспериментов на Большом адронном коллайдере (БАК) - поиск свидетельств существования бозона Хиггса.На этом ускорителе ученые сталкивают разогнанные до околосветовой скорости протоны, а затем следят за результатами - частицами и излучением, которые порождает столкновения.Ливни частиц и излучение, возникающие при столкновениях, фиксируют четыре специализированных детектора - два крупных (ATLAS и CMS) и два средних (ALICE и LHCb), которые расположены в точках пересечения пучков.Чем выше энергия протонов, тем больше шансов обнаружить следы интересных для физиков процессов, в частности, рождения бозона Хиггса. На Большом адронном коллайдере поисками бозона Хиггса независимо друг от друга занимаются две группы учёных, работающих на детекторах ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS) и CMS (Compact Muon Solenoid).В 2010 году первыми положительными результатами работы коллайдера стало рождение четырех неустойчивых элементарных частиц - мюонов (неустойчивые элементарные частицы с отрицательным электрическим зарядом), образовавшихся в результате столкновения протонов. Физики предположили, что в цепочке превращений от протонов до мюонов промежуточным звеном мог быть неуловимый бозон Хиггса. В дальнейшем физики не сумели повторить успешный эксперимент по получению мюонов.Для "поимки" бозона Хиггса коллайдер должен набрать достаточно большую интегральную (накопленную) светимость, то есть накопить достаточно много данных о столкновениях частиц в ускорителе. Ранее физики заявляли, что порог, за которым коллайдер начнет "чувствовать" бозон Хиггса, находится на уровне пяти обратных фемтобарн. Пять обратных фемтобарн соответствуют примерно 350 квадриллионам столкновений протонов.Этот порог был перейден в октябре 2011 года и к концу протонного сеанса интегральная светимость на детекторе ATLAS и детекторе CMS достигла уже 5,7 и 5,5 фемтобарн.В октябре 2011 года СМИ сообщили, что согласно завершившимся исследованиям группы ученых Физического института им. П.Н. Лебедева РАН, Института теоретической физики им. Л.Д. Ландау РАН и Кёльнского университета, спектральный индекс космологических возмущений согласуется с наблюдениями, если хиггсовская масса лежит в интервале от 136 до 185 гигаэлектронвольт, в пределах которого предполагается открытие хиггсовской частицы на детекторе ATLAS. Обе границы этого интервала определены из экспериментальных данных спутника WMAP, а не из чисто теоретических ограничений.Опираясь на данные, собранные спутником WMAP, физики изучили спектральные особенности реликтового излучения,. В 2008 году один из участников исследовательской группы Андрей Барвинский из Физического института им. П.Н. Лебедева предположил, что границы окна поиска массы и других параметров бозона Хиггса можно значительно сузить, изучив особенности фонового микроволнового излучения космоса, которое хранит в себе "след" событий в первые мгновения жизни Вселенной.По расчетам ученых, расширение ранней Вселенной могло идти совершенно различными путями, в зависимости от массы бозона Хиггса. Как отмечают исследователи, расширение материи "отпечаталось" в реликтовом излучении, что позволяет оценить правдоподобность того или иного сценария Большого взрыва.В декабре 2011 года группы ученых ATLAS и CMS заявили, что видят некоторые "намеки" на бозон Хиггса. Тогда физики, работающие на детекторе ATLAS, объявили, что видят некоторое превышение сигнала над фоном в интервале от 116 до 130 гигаэлектронвольт. Статистическая значимость такого превышения около значения 126 гигаэлектронвольт составляла 2,8 сигма, то есть вероятность случайных флуктуаций (от лат. fluctuatio - колебание) составляет 1 к 144 (но для открытия требуется значение 5 сигма - 1 к 3,5 миллиона). Группа, работающая на детекторе CMS, сообщила о признаках существования бозона Хиггса в области масс между 115 и 127 гигаэлектронвольт.В июне 2012 года количество столкновений и плотность потока протонов в Большом адронном коллайдере были доведены до уровня, при котором в ускорителе должен рождаться и распадаться на другие частицы один бозон Хиггса в час - если, конечно, он существует.В конце июня 2012 года в блоге математика Питера Войта (Peter Woit) из Колумбийского университета в Нью-Йорке (США) появилась информация о параметрах бозона Хиггса, якобы полученных на двух главных детекторах коллайдера - ATLAS и CMS. Согласно этим данным, анализ всего объема данных, полученных коллайдером в 2011 и 2012 годах, указывает на существование бозона Хиггса с массой 124 гигаэлектронвольта.По данным интернет-издания Nature News, масса обнаруженной частицы составляет около 125 гигаэлектронвольт, что близко к значениям, представленным ранее. Уровни статистической значимости новых результатов, полученных на ATLAS и CMS, составляют от 4,5 до 5 стандартных отклонений (сигма). Физики говорят о "свидетельствах" существования новой частицы, когда этот параметр достигает уровня 3 сигма.http://www.vesti.ru/doc.html?id=843221&cid=17Вклад новосибирских физиков в открытие бозона ХиггсаГТРК «Новосибирск»Автор: Оксана ТарасенкоВ Женеве официально объявили о регистрации бозона Хиггса. Новосибирские физики присутствовали при этом событии и сегодня продолжают работать на Большом адронном коллайдере. Что же такое частица Бога — так еще называют бозон Хиггса — и каков вклад новосибирцев в открытие? Пожалуй, главное научное открытие года, новая частица, которую уже окрестили божественной — последний кирпичик стандартной модели — теории, которая объясняет все явления в микромире. Юрий Тихонов, заместитель директора Института ядерной физики СО РАН, рассказал: "Хиггсовский бозон — без него этой теории не существует. Он позволяет связать все вместе частицы и, самое главное, он объясняет, откуда у частиц появляется масса". Юрий Тихонов на связи из Женевы. Он руководитель группы Института ядерной физики в эксперименте на детекторе ATLAS — одном из двух, зарегистрировавших долгожданный бозон. Объясняет: открытие не было падением яблока на голову, это вывод из миллионов экспериментов. Данные собирали и обрабатывали в течение нескольких лет. Лучше представить себе устройство, на котором сделано открытие можно здесь, в институте ядерной физики. Это детектор "Кедр", его можно назвать младшим собратом ATLAS'а, на котором и сделали открытие бозона Хиггса. Правда, он в пять раз меньше, но выглядит примерно так же. Это тонны железа и множество кабелей, по которым и идет информация. Как и в ATLAS'е, все самое интересное внутри. Там огромное количество разнообразных регистраторов. Больше того, опыт исследований на "Кедре" позволил новосибирцам усовершенствовать элементы ATLAS. На большом адронном коллайдере наши ученые работают уже почти 20 лет. Алексей Масленников, старший научный сотрудник Института ядерной физики им. Г.И.Будкера СО РАН, заместитель руководителя группы ИЯФ в эксперименте ATLAS: "Мы успели поучаствовать на стадии проектирования детектора, на стадии пучковых тестовых испытаний, сборки, запуска, наборе данных и сейчас эти данные анализируем". Для Большого Адронного Коллайдера новосибирский ИЯФ сделал, пожалуй, больше, чем все остальные научные институты мира. И работа продолжается. Бозон Хиггса открыт, но это только начало. Юрий Тихонов, зам. директора Института ядерной физики СО РАН: "Что это бозон — это достоверно. Но тот ли это именно бозон, что стоит в теории у Хиггса — это еще нужно поработать".