• Теги
    • избранные теги
    • Разное659
      • Показать ещё
      Страны / Регионы494
      • Показать ещё
      Компании210
      • Показать ещё
      Формат31
      Люди104
      • Показать ещё
      Показатели11
      • Показать ещё
      Издания20
      • Показать ещё
      Сферы15
      • Показать ещё
      Международные организации34
      • Показать ещё
Бозон Хиггса
Бозон Хиггса
https://vk.com/wall-63337812_105618
https://vk.com/wall-63337812_105618
Выбор редакции
30 мая, 13:07

Глава ЦЕРНа: "Мы восстанавливаем, как рождался мир"

Европейская организация по ядерным исследованиям, знаменитый ЦЕРН в Женеве,стремительно расширяет горизонты наших знаний о Вселенной – от бозона Хиггса до темной…

Выбор редакции
22 мая, 14:35

Пять причин, почему 21 век станет расцветом астрофизики

На протяжении многих веков мы высокомерно считали, что нашли почти все ответы на самые глубокие вопросы. Ученые думали, что механика Ньютона описывает все, пока не обнаружили волновую природу света. Физики думали, что когда Максвелл объединил электромагнетизм, это финиш, но затем появились теория относительности и квантовая механика. Многие думали, что природа вещества полностью ясна, когда мы […]

15 мая, 16:28

Ученые из Института ядерной физики предупредили о скором конце света

Польские ученые из Института ядерной физики предупредили о скором конце света, который может наступить после испытаний Большого адронного коллайдера, запуск которого произошел 11 мая. Как сообщает Утро.ru, эксперимент заканчивается 15 мая, поэтому уже сегодня будет все ясно с данным вопросом. […]

15 мая, 16:02

Ученые предрекают конец света из-за открывшихся «Врат ада»

Польские ученые из Института ядерной физики предупредили о скором конце света, который может наступить после испытаний Большого адронного коллайдера, запуск которого произошел 11 мая. Как сообщает Утро.ru, эксперимент заканчивается 15 мая, поэтому уже сегодня будет все ясно с данным вопросом.  Некоторые эксперты склонны полагать, что разгон атомных частиц создаст черную дыру, которая поглотит Землю, а заодно и всю Солнечную систему. Но самые скептически настроенные ученые боятся, что запуск коллайдера разрушит стену между реальным и потусторонним мирами и силы зла выползут наружу через открывшиеся «Врата ада». К слову сказать, ворота откроются также сегодня. Ранее сообщалась новость о том, что Большой андронный коллайдер стал в два раза мощнее. Справка «СП» Большой адронный коллайдер — крупнейший в истории ускоритель элементарных частиц, созданный Европейской организацией ядерных исследований (ЦЕРН) при содействии физиков из многих стран мира для исследования свойств материи и, в частности, поиска бозона Хиггса, частицы, отвечающей за массу других частиц. Ускоритель, расположенный на территории Швейцарии и Франции, был впервые запущен в сентябре 2008 года, но затем останавливался из-за аварии.

10 мая, 05:21

Ученые CERN нацелили гигантский магнит на Солнце с целью поиска частиц темной материи

Обнаружением бозона Хиггса при помощи Большого Адронного Коллайдера ученые Европейской организации ядерных исследований CERN поставили на место последнюю недостающую часть Стандартной модели физики элементарных частиц. После этого, все что было и будет обнаружено в недрах коллайдера, находится за рамками Стандартной модели, вписываясь, к примеру, в теорию суперсимметрии, являющуюся своего рода...

04 мая, 14:14

Аномальная материя угрожает Земле уничтожением

Во Вселенной существуют виды материи со свойствами, удивляющими даже физиков. Причем эти аномальные материи удается получить в лаборатории и исследовать. «Лента.ру» выясняет, не угрожает ли это человечеству, и рассказывает о самовыливающейся жидкости, гигантских частицах, оптических […]

Выбор редакции
28 апреля, 13:29

К вопросу о предсказуемости рынка

Многие уверены, что рынок непредсказуем, хотя и пытаются предсказывать будущие движения и зарабатывать на этом.  Мне хочется у них спросить.Люди научились расщеплять атомы (уран, плутоний) и соединять атомы (дейтерий и тритий).  Люди познали из чего состоит протон, который очень стабилен — из кварков. И какова масса нейтрино, который почти ни с чем не взаимодействует — в районе нуля, но не ноль. Люди доказали, что существует бозон Хиггса и поле Хиггса, тем самым объяснив природу массы всех тел во Вселенной. Люди предсказали, что станет с Солнцем и с нашей галактикой через миллиарды лет. Все фазы эволюции Солнца заранее известны. Заранее известно, что Млечный Путь столкнётся с Андромедой. И вы правда думаете, что невозможно какой-то рынок предсказать? Что рынок это хаос?  Да, рынок — это хаос, но хаос — это просто более высокий уровень порядка, который действительно не постижим без науки.

27 апреля, 16:38

Вкалывают роботы: кто приближает четвертую промышленную революцию

Ученые Радиологического сообщества Северной Америки приступили к разработке компьютерных программ, которые будут заниматься анализом рентгенограмм и вычислять наличие туберкулеза у пациентов.

23 апреля, 07:30

Способны ли мы понять темную материю?

В своих презентациях я акцентирую внимание на том, как много космологических проблем можно было бы разрешить. Бритва Оккама для меня своего рода панацея: всего одним подтверждением можно столько всего объяснить (бритва Оккама — методологический принцип, согласно которому, «не следует привлекать новые сущности без крайней необходимости». Сущности в данном контексте — факты, факторы, термины, объясняющие какое-либо явление. — прим. Newочём). Я говорю о вещах, которые нельзя объяснить в рамках общепринятых представлений о темной материи. У Млечного Пути, очевидно, слишком мало галактик-спутников. Внутреннее состояние малых галактик нестабильно. Тут мне на помощь снова приходит Бритва Оккама и я утверждаю, что эти противоречия можно решить, присвоив стандартной темной материи слабое самовзаимодействие, некий паттерн слабого взаимодействия ее частиц между собой. Кто-нибудь может спросить, верю ли я сам во все это. Сложно сказать.

07 апреля, 10:21

SYK как начало Gloria Mundi

(Апрель 2017) Новейшая разработка ученых под названием «модель Сачдева-Йе-Китаева» или кратко SYK сразу заняла в теоретической физике совершенно уникальное место. Не только из-за способности решать неразрешимые прежде задачи, но и по той причине, что обычно научные революции вот так НЕ происходят… Конструкция SYK, также известная как «простая модель квантовой голографии», является первой и единственной в … Читать далее SYK как начало Gloria Mundi →

06 апреля, 07:17

Разработана новая теория, объединяющая в единое целое черные дыры, темную материю и гравитационные волны

За прошедшие несколько лет в физике было сделано множество важных научных открытий. В 2012 году физики Европейской организации ядерных исследований CERN обнаружили бозон Хиггса, поиски которого велись на протяжении 50 лет, в прошлом году впервые были зарегистрированы гравитационные волны, существование которых было обосновано с теоретической точки зрения более 100 лет назад. А в этом году ученые нацелились на получение первого прямого снимка черной дыры. И группа ученых из области теоретической физики попыталась объединить в рамках новой сумасшедшей теории все самые последние идеи, знания и предположения. А звучит все это следующим образом - темная материя, излучаемая черными дырами при помощи гравитационных волн.

03 апреля, 22:27

Разработана новая теория, объединяющая в единое целое черные дыры, темную материю и гравитационные волны

За прошедшие несколько лет в физике было сделано множество важных научных открытий. В 2012 году физики Европейской организации ядерных исследований CERN обнаружили бозон Хиггса, поиски которого велись на протяжении 50 лет, в прошлом году впервые были зарегистрированы гравитационные волны, существование которых было обосновано с теоретической точки зрения более 100 лет назад. А в этом году ученые нацелились на получение первого прямого снимка черной дыры. И группа ученых из области теоретической физики попыталась объединить в рамках новой сумасшедшей теории все самые последние идеи, знания и предположения. А звучит все это следующим образом – темная материя, излучаемая черными дырами при помощи гравитационных волн. читать далее

Выбор редакции
28 марта, 04:35

Предложены элементарные частицы на роль посредников между "обычной" и "тёмной" материей

Давным-давно физики идентифицировали и категоризировали компоненты видимой Вселенной. До недавних пор 16 частиц составляли все в известном нам мире. Но теперь, благодаря усилиям физиков, работающих в CERN с Большим адронным коллайдером, мы добавили другую частицу, бозон Хиггса, в Стандартную модель физики. Тем не менее существует целый скрытый — или темный...

23 марта, 12:00

С помощью большого адронного коллайдера ученые открыли 5 новых субатомных частиц

Большой адронный коллайдер (БАК), новейшая установка Европейской организация по ядерным исследованиям, является самым мощным ускорителем элементарных частиц в мире. Он представляет собой подземный круговой тоннель протяженностью 27 километров и оснащен сверхпроводящими магнитами и различным оборудованием, позволяющим ускорять и сталкивать между собой различные частицы на скоростях, близких к скорости света. Уровень энергии, создающийся при столкновении направленных […]

13 марта, 14:08

Если Ω(t0) будет больше 1, как сначала написал Гомер, то Вселенная взорвется...

Сначала анекдот.Астроном, физик и математик проводили отпуск в Шотландии.Любуясь пейзажем из окна поезда, они увидели посреди поля черную овцу.«Как интересно, — заметил астроном, — в Шотландии все овцы черные!»На что физик ответил: «Нет, нет. Некоторые шотландские овцы черные!»Математик долго смотрел с мольбой в небеса, а затем произнес: «В Шотландии есть минимум одно поле, содержащее минимум одну овцу, минимум один бок которой черный».============Это известный анекдот, который приводится в книге Саймона Сингха "Симпсоны и их математические секреты", который можно отнести и к самой книге, и к сериалу "Симсоны", и к Голливуду вообще.Сценарии Голливуда могли бы стать моей любимой темой, если бы я нашел время посвятить ей время).Сценарии Голливуда -- хороший пример того, что то, что выглядит как утка, крякает как утка, уткой совсем не является.К работе по написанию сценариев снимаемых в США фильмов привлекается творческая элита всего нашего мира и не следует думать, что она не оставляет там каких-то следов помимо очевидных).Я не смотрю "Симпсонов" (и не советую)), но книгу "Симпсоны и их математические секреты" (есть на Флибусте) можно посмотреть хотя бы ради того, чтобы понять, какими многослойными могут быть даже самые примитивные зарисовки.В рамках выдающейся работы по выкачиванию всего интересного в Медиум (за эту работу, надеюсь, кто-то уже мысленно носит меня на руках)) -- примеры этой работы Stuff and Docs_11.03.2017De Beers в изложении двух авторови др. -- см. мой Медиумзалил в Медиум несколько отрывков из книги Сингха (можно было и всю залить, но я не стал столь откровенно пренебрегать авторским правом))Саймон Сингх “Симпсоны и их математические секреты”_отрывокПод катом несколько отрывковДоктор Прайор уговаривает Гомера и Мардж записать сына в школу для одаренных детей, что вполне предсказуемо превращает жизнь Барта в кошмар.Во время первого же обеденного перерыва одноклассники Барта хвастают своим интеллектом, предлагая ему всевозможные сделки, сформулированные в математических и научных терминах. Один ученик делает такое предложение: «Послушай, Барт, я поменяюсь с тобой весом шара с восьмой луны Юпитера из моего завтрака на вес пера второй луны Нептуна из твоего завтрака».Пока Барт пытается понять, что такое луны Нептуна и шары Юпитера, другой ученик делает еще одно, не менее запутанное предложение: «А я поменяю тысячу пиколитров своего молока на четверть пинты твоего». Еще одна бессмысленная головоломка, предназначенная исключительно для того, чтобы унизить новичка.На следующий день настроение Барта портится еще больше, когда он узнает, что первый урок — математика. Учительница предлагает ученикам задачу, и именно в этот момент мы сталкиваемся с первым примером явной математической шутки в «Симпсонах». Стоя у доски, учительница пишет уравнение и говорит: «Таким образом, y равняется r в кубе, и если вы правильно определите уровень изменения в этом графике, то, думаю, будете приятно удивлены».Далее наступает короткая пауза, после которой все ученики (кроме одного) находят ответ и начинают смеяться. Пока одноклассники Барта смеются, учительница пытается ему помочь и пишет на доске пару подсказок. В конце концов она записывает полное решение задачи. Но Барт продолжает недоумевать, и тогда учительница поворачивается к нему и говорит: «Ты разве не понял, Барт? Производная dy равняется трем r квадрат dr на три, или r квадрат dr, или r dr r».Объяснения учительницы отображены на представленном ниже схематическом рисунке. Однако я подозреваю, что даже при наличии этой визуальной подсказки вы можете пребывать в не меньшем замешательстве, чем Барт. Если это действительно так, советую обратить внимание на последнюю строку на доске (r dr r). В ней содержится не только ответ задачи, но и вся соль шутки. Здесь возникают два вопроса: почему строка r dr r такая смешная и почему она является решением математической задачи?Когда в эпизоде «Барт — гений» учительница ставит задачу по матанализу, она использует нестандартную схему и непоследовательное представление символов, а также допускает ошибку. Тем не менее ей удается получить правильный ответ. На рисунке воспроизведено то, что писала учительница на доске, за одним исключением: здесь задача сформулирована более четко. Шесть строк, расположенных под окружностью, — это важные уравнения.Класс смеется, потому что строка r dr r звучит как har-de-har-har — выражение, которое употребляется, чтобы продемонстрировать сарказм в ответ на плохую шутку. Фразу har-de-har-har популяризировал Джеки Глисон, сыгравший Ральфа Крэмдена в классическом ситкоме 1950-х The Honeymooners («Новобрачные»). А в 1960-х годах она получила еще большую известность, после того как анимационная студия Hanna-Barbera придумала персонажа по имени Hardy Har Har (Выносливый Хар Хар) — угрюмую гиену в плоской шляпе с полями, которая в компании со львом Липпи стала героем десятков мультфильмов.Таким образом, фраза har-de-har-har — своего рода каламбур на тему r dr r, но почему она является решением математической задачи?Дело в том, что задача относится к пользующейся дурной славой области математики под названием «математический анализ» — дисциплины, вселяющей ужас в сердца многих подростков и вызывающей кошмарные воспоминания у людей постарше.Как объясняет учительница во время постановки задачи, цель математического анализа — «определить уровень изменения» одной величины, в данном случае y, по сравнению с изменениями другой величины, r.Если вы помните правила матанализа, то вам будет нетрудно понять логику этой шутки и получить правильный ответ: r dr r. Если же вы относитесь к числу тех, кто приходит от матанализа в ужас или страдает от тяжелых воспоминаний, не волнуйтесь: сейчас еще не время начинать длинную лекцию о тонкостях этого предмета. Вместо этого нам предстоит найти ответ на более насущный вопрос: почему авторы «Симпсонов» включают сложные математические концепции в свой комедийный сериал?В состав основной команды, работавшей над первым сезоном «Симпсонов», входило восемь умнейших комедийных сценаристов Лос-Анджелеса. Они стремились писать сценарии, в которых бы упоминались продвинутые концепции из всех областей человеческого знания, и матанализ относился к числу их главных приоритетов, поскольку два сценариста были страстными поклонниками математики.Именно эти два нерда придумали шутку с r dr r; и именно им следует отдать должное за то, что сериал «Симпсоны» стал орудием распространения математических шуток.===============Время от времени Гомер Симпсон пытается демонстрировать свои изобретательские таланты.Например, в эпизоде «Мардж и тюрьма» (Pokey Mom, сезон 12, эпизод 10; 2001 год) он создает чудесный исправляющий спиноцилиндр доктора Гомера, который представляет собой побитый мусорный бак с вмятинами, «точно повторяющий контуры человеческого тела». Гомер позиционирует свое изобретение как метод лечения боли в спине, хотя никаких данных, подтверждающих его слова, нет. Хиропрактики Спрингфилда приходят в ярость из-за того, что Гомер переманивает их пациентов, и угрожают уничтожить его изобретение. Это позволит им снова монополизировать рынок лечения проблем с позвоночником и благополучно продвигать собственные фальшивые методы лечения.Изобретательские подвиги Гомера достигают пика в эпизоде «Волшебник Вечнозеленой аллеи» (The Wizard of Evergreen Terrace, сезон 10, эпизод 2; 1998 год). Название эпизода — это отсылка к прозвищу Томаса Эдисона «Волшебник из Менло-Парка», которое ему дал один журналист после того, как тот открыл в Менло-Парке свою главную лабораторию. К моменту смерти в 1931 году Эдисон запатентовал на свое имя 1093 изобретения и стал легендой.В эпизоде «Волшебник Вечнозеленой аллеи» рассказывается о решимости Гомера идти по стопам Эдисона. Он сооружает различные устройства, от сигнализации, срабатывающей каждые три секунды, до ружья, которое делает макияж, выстреливая прямо в лицо. Именно в этот научно-исследовательский период мы видим, как Гомер, стоя у доски, записывает несколько математических уравнений. В этом нет ничего удивительного, потому что многие непрофессиональные изобретатели увлекались математикой, а многие математики любили изобретать.Возьмем в качестве примера сэра Исаака Ньютона, который, кстати, сыграл самого себя в эпизоде под названием «Последнее искушение Гомера» (The Last Temptation of Homer, сезон 5, эпизод 9; 1993 год). Ньютон — один из отцов современной математики — был также и изобретателем. В частности, именно ему приписывают идею дверцы для кошек — с дыркой в нижней части двери, чтобы кошка могла заходить и выходить, когда захочет. Как ни странно, в двери было еще и отверстие поменьше — для котят! Неужели Ньютон действительно был настолько эксцентричным и рассеянным?Многие ставят под сомнение правдивость этой истории, но в 1827 году Джон Мартин Фредерик Райт сказал следующее: «Не знаю, правда это или ложь, но бесспорно одно: в двери до сих пор есть два заглушенных отверстия, размер которых вполне подходит для того, чтобы через них могли пройти кошка и котенок».Фрагменты математических каракулей Гомера на доске в эпизоде «Волшебник Вечнозеленой аллеи» включил в сценарий Дэвид Коэн, который представлял новое поколение авторов сериала с математическими наклонностями и присоединился к команде «Симпсонов» в середине 1990-х. Так же как Эл Джин и Майк Рейсс, Коэн еще в раннем возрасте демонстрировал настоящий талант к математике. Дома он постоянно читал отцовский журнал Scientific American и разгадывал математические головоломки, которые печатались в ежемесячной колонке Мартина Гарднера. Кроме того, в средней школе Дуайта Морроу в городе Энглвуд Коэн был одним из капитанов команды математиков, выигравшей в 1984 году математический конкурс штата.Вместе со школьными друзьями Дэвидом Шиминовичем и Дэвидом Борденом Коэн организовал группу программистов под названием Glitchmasters («Мастера компьютерных глюков»), и они разработали собственный язык программирования FLEET, предназначенный для высокоскоростной графики и игр на компьютере Apple II Plus. Параллельно Коэн увлекался комиксами и написанием комедий. Он связывал начало своей профессиональной карьеры с комиксами, которые нарисовал во время учебы в средней школе и продал сестре за пенни.Даже отправившись изучать физику в Гарвард, Коэн сохранил интерес к писательскому труду и печатался в журнале Harvard Lampoon (впоследствии став его президентом). Со временем, как и в случае с Элом Джином, страсть Коэна к комедии и писательству превзошла любовь к математике и физике. В итоге он отказался от научной карьеры, предпочтя написание сценариев к сериалу «Симпсоны». Однако время от времени Коэн возвращается к своим корням, тайком включая математику в эпизоды мультфильма. Хороший тому пример — символы и диаграммы, изображенные Гомером на доске в эпизоде «Волшебник Вечнозеленой аллеи».Но Коэн, помимо математики, хотел включить в эпизод научные уравнения, поэтому связался со своим школьным другом Дэвидом Шиминовичем, который не бросил академическую стезю и стал астрономом Колумбийского университета.Первое уравнение на доске — в значительной степени работа Шиминовича, и оно позволяет составить прогноз массы M(H0) бозона Хиггса, элементарной частицы, гипотеза о существовании которой впервые была выдвинута в 1964 году. Уравнение представляет собой забавное сочетание различных фундаментальных параметров, а именно постоянной Планка, гравитационной постоянной и скорости света. Если вы найдете их в справочниках и подставите в уравнение, то масса бозона Хиггса будет равна 775 гигаэлектронвольт (ГэВ), что гораздо больше значения 125 ГэВ, полученного в 2012 году, когда бозон Хиггса был открыт. Тем не менее значение 775 ГэВ являлось неплохой догадкой, особенно если учесть, что Гомер — непрофессиональный изобретатель и делал свои расчеты за четырнадцать лет до того, как специалистам Европейского центра ядерных исследований (CERN) удалось отследить эту неуловимую частицу.Второе уравнение… придется на какое-то время отложить. Это самая интригующая с математической точки зрения строка, поэтому стоит немного подождать, чтобы проанализировать ее более тщательно.Третье уравнение касается плотности Вселенной, которая определяют ее судьбу. Если Ω(t0) будет больше 1, как сначала написал Гомер, то Вселенная в конце концов взорвется под собственным весом. Для того чтобы продемонстрировать это космическое событие на местном уровне, в подвале Гомера — вскоре после того как зрители видят это уравнение — происходит небольшой взрыв.Затем Гомер меняет знак неравенства, превращая уравнение Ω(t0) > 1 в Ω(t0) < 1. С космологической точки зрения новое уравнение подразумевает, что Вселенная будет расширяться вечно, порождая нечто сродни бесконечного космического взрыва. Сюжет отображает и это явление, и как только Гомер меняет знак неравенства, в подвале происходит мощный взрыв.Четвертая строка на доске представляет собой последовательность четырех математических рисунков, показывающих, как пончик превращается в сферу. Эта строка относится к области математики под названием «топология». Для того чтобы понять суть рисунков, необходимо знать, что согласно правилам топологии квадрат и круг идентичны. Их считают гомеоморфными, или топологическими близнецами, поскольку квадрат, нарисованный на резиновом листе, можно растянуть и превратить в круг. На самом деле топологию иногда называют «геометрией на резиновом листе».Топологов не интересуют углы и расстояния: очевидно, что в процессе растягивания резинового листа они меняются. Но их волнуют более фундаментальные свойства. Например, фундаментальное свойство буквы А — что она, по сути, представляет собой петлю с двумя ножками. Буква R — тоже петля с двумя ножками. Следовательно, буквы A и R гомеоморфны, так как букву A, нарисованную на резиновом листе, можно преобразовать в букву R посредством соответствующего растягиванияОднако никакое растягивание не поможет превратить букву A в букву H ввиду того, что эти буквы принципиально отличаются друг от друга: A состоит из одной петли и двух ножек, а H вообще не имеет петель. Единственный способ превратить букву A в H — разрезать резиновый лист у верхушки A, что разомкнет петлю. Однако в топологии разрезание запрещено.Принципы геометрии на резиновом листе можно расширить на три измерения, что объясняет остроту, будто тополог — это тот, кто не видит разницы между пончиком и кофейной чашкой. Другими словами, у кофейной чашки одно отверстие, образованное ручкой, и у пончика одно отверстие, прямо посередине. Следовательно, кофейную чашку, сделанную из эластичной глины, можно растянуть и скрутить в форме пончика. Это и делает их гомеоморфными.Напротив, пончик невозможно превратить в сферу, поскольку в ней нет отверстий, и никакое растягивание, сжатие и скручивание не помогут удалить дыру, которая является неотъемлемой частью пончика. В действительности тот факт, что пончик отличается от сферы в топологическом смысле, — доказанная математическая теорема. Тем не менее каракули Гомера на доске говорят о том, что ему будто бы удалось совершить невозможное, так как рисунки отображают успешную трансформацию пончика в сферу. Но как?Хотя в топологии разрезание запрещено, Гомер решил, что откусывание вполне приемлемо. В конце концов, исходный объект — пончик, так кто же удержится от соблазна немного от него откусить? Если откусить от пончика несколько кусочков, он будет похож на банан, который можно превратить в сферу посредством стандартного растягивания, сжатия и скручивания. По всей вероятности, профессиональные топологи пришли бы в ужас от того, что их любимая теорема превратилась в пепел, но согласно личным правилам топологии Гомера, пончик и сфера идентичны. Возможно, корректнее было бы назвать их не гомеоморфными, а гомероморфными.* * *Вторая строка на доске Гомера, пожалуй, самая интересная, поскольку она содержит такое равенство:398⁷¹² + 436⁵¹² = 447²¹²На первый взгляд уравнение выглядит безобидным, если только вы не знаете кое-что из истории математики, — иначе вы с отвращением разобьете в щепки свою логарифмическую линейку. Похоже, Гомеру удалось совершить невозможное — найти решение знаменитой загадки последней теоремы Ферма!Пьер Ферма предложил эту теорему в 1637 году. Несмотря на то что Ферма был любителем, решавшим задачи исключительно в свободное время, он является одним из величайших математиков в истории. Ферма работал в уединении в своем доме на юге Франции, и его единственным математическим компаньоном была книга под названием Arithmetica[10], написанная Диофантом Александрийским в третьем веке нашей эры. Читая этот древнегреческий текст, Ферма обратил внимание на раздел со следующим уравнением:x² + y² = z²Хотя это уравнение имеет непосредственное отношение к теореме Пифагора, Диофанта не интересовали треугольники и длины их сторон. Вместо этого он поставил перед читателями задачу решить его в целых числах. Ферма уже был знаком с методами поиска таких решений, кроме того, он знал, что у этого уравнения их бесконечное множество. К числу этих решений, которые называют «пифагоровыми тройками», относятся следующие:³² + ⁴² = ⁵²⁵² + 1²² = 1³²13³² + 15⁶² = 20⁵²Поскольку загадка Диофанта показалась Ферма скучной, он решил проанализировать ее другой вариант и найти целые решения такого уравнения:x³ + y³ = z³Несмотря на все усилия, Ферма удалось найти только тривиальные решения с участием нуля, такие как ⁰³ + ⁷³ = ⁷³. При попытке отыскать более содержательные решения самым лучшим, что он смог предложить, было уравнение, отличающееся от искомого всего на единицу: ⁶³ + ⁸³ = ⁹³ − 1.Более того, при дальнейшем увеличении степени, в которую возводятся x, y и z, попытки найти целые решения каждый раз заканчивались ничем. Ферма пришел к выводу, что целочисленных решений для любого из следующих уравнений нет:x³ + y³ = z³x4 + y4 = z4x5 + y5 = z5x6 + y6 = z6xn + yn = zn, где n > 2Однако в конце концов Ферма совершил прорыв. Он не нашел множества чисел, которые стали бы решением одного из этих уравнений, но зато сформулировал доказательство того, что такого решения не существует, и в связи с этим набросал на полях «Арифметики» пару интригующих предложений на латыни. Начав с утверждения о том, что целочисленных решений любого из бесконечного множества упомянутых выше уравнений нет, затем он уверенно прибавил: «Cuius rei demonstrationem mirabilem sane detexi, hanc marginis exiguitas non caperet» («Я нашел этому поистине чудесное доказательство, но поля книги слишком узки для него»).Пьер Ферма нашел доказательство, но не удосужился его записать. Пожалуй, это самая удручающая запись за всю историю математики, особенно учитывая тот факт, что Ферма унес свой секрет в могилу.Впоследствии сын Ферма Клемент-Самуэль обнаружил отцовский экземпляр «Арифметики» и обратил внимание на эту интригующую заметку на полях. Кроме того, он нашел в книге еще много ценных записей, ведь Ферма имел привычку, заявив об очередном доказательстве, редко записывать его. Клемент-Самуэль решил опубликовать новую редакцию «Арифметики» со всеми заметками своего отца, сделанными на полях первого издания, и она вышла в 1670 году. Это оживило математическое сообщество, пробудив у его представителей острое желание найти отсутствующие доказательства, связанные с каждым заявлением Ферма. И, надо сказать, постепенно они подтвердили правоту Ферма во всех случаях, кроме одного. Никто не смог доказать, что уравнение xn + yn = zn (n > 2) не имеет решений. В итоге его назвали «последняя теорема Ферма», поскольку оно было единственным, остающимся недоказанным.Шли десятилетия, а теорема Ферма так и оставалась загадкой, над решением которой бились многие математики, считая это делом чести. Например, немецкий промышленник Пауль Вольфскель, умерший в 1908 году, завещал 100 000 марок (в наше время эта сумма эквивалентна 1 миллиону долларов) в качестве вознаграждения тому, кто все же расколет этот крепкий орешек. По некоторым свидетельствам, Вольфскель не выносил свою жену и других членов семьи, поэтому его завещание должно было унизить их и воздать должное математике — предмету, который он обожал. Другие утверждают, что премия стала способом выражения благодарности Ферма за то, что в период, когда Вольфскель был на грани самоубийства, увлеченность этой теоремой наполнила его жизнь смыслом.Какими бы ни были мотивы, премия Вольфскеля привлекла к теореме всеобщее внимание, и со временем она даже стала частью массовой культуры. В рассказе The Devil and Simon Flagg («Саймон Флэгг и дьявол»), написанном Артуром Порджесом в 1954 году, титульный герой заключает с дьяволом фаустовский договор. Единственная надежда Саймона Флэгга на спасение души — задать дьяволу вопрос, на который тот не сможет ответить, поэтому он предлагает доказать последнюю теорему Ферма. Признав свое поражение, дьявол говорит: «Вы знаете, даже лучшие математики других планет — а они намного опередили вас — не добились решения. Эх, один малый на Сатурне, чем-то напоминающий гриб на ходулях, решает в уме дифференциальные уравнения в частных производных. Но тут и он спасовал».Последняя теорема Ферма упоминается также в романах (таких как The Girl Who Played with Fire), художественных фильмах (например, Bedazzled с участием Брендана Фрейзера и Элизабет Херли) и спектаклях («Аркадия» Тома Стоппарда). Пожалуй, самый известный пример — ее появление в 1989 году в сериале «Звездный путь: следующее поколение», когда в эпизоде «Отель “Рояль”» капитан Жан-Люк Пикар говорит о теореме Ферма как о «загадке, которую мы можем никогда не разгадать». Однако он ошибался, а его сведения устарели, потому что действие эпизода происходит в XXIV веке, а теорему в 1995 году доказал Эндрю Уайлс из Принстонского университета.Уайлс мечтал решить теорему Ферма с десяти лет. Он был одержим этой идеей на протяжении трех десятилетий, а последние семь лет работал в обстановке полной секретности и в конце концов предоставил доказательство того, что уравнение xn + yn = zn (n > 2) не имеет решений. Когда его опубликовали, оказалось, что оно занимает 130 страниц плотного математического текста. Это интересно отчасти потому, что иллюстрирует огромный масштаб достижения Уайлса, а еще потому, что его логические рассуждения слишком сложны, чтобы ими можно было оперировать в XVII столетии. В действительности Уайлс использовал столько современных инструментов и методик, что его доказательство теоремы Ферма не может быть тем подходом, который имел в виду сам Ферма.Именно этот момент упоминался в 2010 году в телесериале BBC «Доктор Кто». В эпизоде «Одиннадцатый час» Мэтт Смит дебютирует в качестве регенерированного одиннадцатого Доктора, который должен доказать свою компетентность группе гениев, чтобы убедить их в необходимости принять его совет и спасти мир. Увидев, что эксперты уже готовы ему отказать, Доктору Кто говорит: «Да, я знаю, вы должны меня отключить, но прежде взгляните на это. Теорема Ферма. Доказательство. Я имею в виду — настоящее. Его никогда еще не видели». Другими словами, Доктор неявно признает факт существования доказательства Уайлса, но совершенно обоснованно не принимает его в качестве доказательства Пьера Ферма, которое считает «настоящим». Возможно, Доктор вернулся в XVII век и получил его у самого Ферма.Итак, давайте подытожим. В XVII столетии Пьер Ферма утверждает, что у уравнения xn + yn = zn (n > 2) нет решения в целых числах. В 1995 году Эндрю Уайлс находит этому доказательство и подтверждает заявление Ферма. В 2010 году Доктор Кто раскрывает настоящее доказательство Ферма. Все сходятся во мнении, что данное уравнение не имеет решений.Таким образом, в эпизоде «Волшебник Вечнозеленой аллеи» Гомер как будто бросает вызов величайшим умам четырех столетий. Ферма, Уайлс и даже Доктор Кто считают, что уравнение Ферма нерешаемо, но Гомер все же пишет на доске следующее:398⁷¹² + 436⁵¹² = 447²¹²Вы можете проверить это уравнение сами с помощью калькулятора. Возведите число 3987 в двенадцатую степень. Прибавьте 4365 в двенадцатой степени. Возьмите корень двенадцатой степени из результата — и получите число 4472.Во всяком случае именно такое число выдаст калькулятор, экран которого рассчитан только на десять разрядов. Однако если у вас есть более точный калькулятор, отображающий двенадцать или более цифр, то вы увидите иной ответ. Фактическое значение третьего члена уравнения ближе к следующему значению:398⁷¹² + 436⁵¹² = 4472,000000007057617187⁵¹²Так что же происходит? Уравнение Гомера — это так называемое самое близкое решение уравнения Ферма. То есть числа 3987, 4365 и 4472 очень близки к тому, чтобы удовлетворять уравнению Ферма, причем настолько близки, что погрешность практически незаметна. Тем не менее в математике решение либо есть, либо его нет. Самое близкое решение — это, по большому счету, вообще не решение, а значит, последняя теорема Ферма так и остается неопровергнутой.Дэвид Коэн включил эту математическую шутку в сценарий в расчете на тех зрителей, которые оказались достаточно внимательными, чтобы заметить уравнение, и достаточно осведомленными, чтобы понять связь с теоремой Ферма. Доказательство Уайлса было опубликовано за три года до выхода этого эпизода в эфир в 1998 году, так что Коэн прекрасно знал, что теорему Ферма удалось одолеть. В каком-то смысле он даже имел к этому отношение, поскольку во время учебы в Калифорнийском университете в Беркли посещал лекции Кена Рибета, а именно Рибет предоставил Уайлсу важнейший инструмент для доказательства теоремы Ферма.Безусловно, Коэну было известно, что теорема Ферма не имеет решений, но он хотел отдать дань уважения Пьеру де Ферма и Эндрю Уайлсу, отыскав настолько близкое к правильному решение, что оно проходило тест на простом калькуляторе. Для того чтобы найти это псевдорешение, Коэн написал компьютерную программу, которая анализировала значения x, y и z до тех пор, пока не отыскала максимально точное решение из возможных. В конце концов Коэн остановился на уравнении 398⁷¹² + 436⁵¹² = 447²¹², так как погрешность была мизерной: левая часть уравнения всего на 0,000000002 процента больше правой части.Как только эпизод вышел в эфир, Коэн начал просматривать интернет-форумы в поисках информации о том, заметил ли кто-нибудь его шутку. И со временем нашел сообщение, в котором было сказано: «Я знаю, что это, по всей видимости, опровергает теорему Ферма, но я проверил эти цифры на калькуляторе, и они оказались правильными. Что, черт возьми, здесь происходит?»Коэн был рад, что начинающих математиков во всем мире заинтриговал этот математический парадокс: «Я был просто счастлив, поскольку стремился получить решение, достаточно точное, чтобы калькуляторы сказали людям, что это уравнение работает».Дэвид Коэн очень гордится своей доской в эпизоде «Волшебник Вечнозеленой аллеи». В действительности все интересные фрагменты, которые он включил в «Симпсонов» за эти годы, доставляют ему огромное удовлетворение: «Я получаю от этого настоящее удовольствие. Работая на телевидении, вполне можно не испытывать гордости за то, что вы делаете, потому что это способствует моральному разложению общества. Поэтому когда мы получаем возможность повысить уровень дискуссии (в частности, прославить математику), это компенсирует те дни, когда я пишу примитивные шутки».

25 февраля, 09:00

От вимпа! Когда будет раскрыта тайна тёмной материи?

Откуда мы знаем о тёмной материи? Ещё в 1920-х годах было установлено, что звёзды в нашей Галактике (Млечном пути) вращаются вокруг её центра значительно быстрее, чем это следует из известных физических законов и видимого количества вещества. Позднее аналогичный эффект был обнаружен и у других галактик. Это означало, что или наши законы неверны, или существует что-то ещё, что скрыто от земных телескопов. Попытки изменить законы неизменно приводили к противоречиям с другими наблюдаемыми фактами, поэтому сейчас практически все учёные сходятся во мнении, что ответ на эту загадку следует искать в поиске скрытого вещества — тёмной материи. Независимые данные о тёмной материи дали нам наблюдения так называемого микроволнового реликтового фона. Дело в том, что ранняя Вселенная представляла собой горячую и чрезвычайно плотную плазму, чем-то напоминающую ту плазму, из которой состоит наше Солнце и другие звёзды. В таком веществе любой испущенный свет тут же поглощался и не мог распространиться на сколько-нибудь далёкое расстояние. Но Вселенная расширялась и охлаждалась, и около 400 тысяч лет после Большого взрыва её температура упала ниже 3000 градусов Кельвина. Это привело к стремительному превращению плазмы в газ: свободно летавшие до того протоны и электроны соединялись в нейтральные атомы водорода. Так вещество Вселенной стало прозрачным, и свет, испущенный в тот момент, начал беспрепятственный полёт сквозь время и пространство. Этот первый древний свет дошёл и до наших времён. Однако из-за расширения Вселенной длина его волн сильно увеличилась, и сейчас он представляет собой слабый микроволновой фон. Его и называют реликтовым излучением. Замечательным является тот факт, что это излучение сохранило в себе, как на фотографии, свойства той Вселенной, в которой оно появилось. Изучая реликтовый фон, мы изучаем Вселенную такой, какой она была более 13 миллиардов лет назад. Существование реликтового фона и его природа были открыты в середине 1960-х годов, а с середины 1980-х годов учёные запускают в космос спутники, чтобы его изучать. Первым был советский РЕЛИКТ-1, а позже полетели американские COBE и WMAP. Последним на сегодняшний день и самым совершенным является спутник миссии "Планк" Европейского космического агентства. Именно он построил самую точную карту реликтового фона. С помощью этой карты астрофизики смогли определить количественный состав Вселенной. Оказалось, что на долю обычной материи — учёные называют её барионной — приходится всего 5% общей массы мироздания, ещё 27% — это тёмная материя, оставшиеся же 68% относятся к ещё одной гипотетической субстанции — тёмной энергии, которая ответственна за наблюдаемое ускоренное расширение нашей Вселенной, но это тема для отдельного разговора. Из чего состоит тёмная материя? Вообще говоря, скрытое вещество не обязано состоять из чего-то, что науке неизвестно. Рассматривался, например, вариант, что тёмная материя состоит из практически незаметных для нас нейтрино — легчайших частиц, не имеющих заряда. Однако тогда общая масса нейтрино должна в пять раз превышать массу видимого вещества. Такому огромному количеству нейтрино просто неоткуда взяться. Поэтому реалистичные оценки говорят, что нейтрино в лучшем случае могут объяснить происхождение не более 1% тёмной материи. Другой известный класс объектов, который мог бы претендовать на роль тёмной материи, — это так называемые массивные компактные объекты гало (Massive Compact Halo Objects, MACHO). В их число входят в основном остатки эволюции звёзд: белые карлики, нейтронные звёзды, а также субзвёздные объекты: коричневые карлики и одиноко блуждающие в космосе планеты. Но эта гипотеза входит в противоречие с другими наблюдениями. Оценки показывают, что на долю MACHO может приходиться не более 20% массы тёмной материи. Остальные 80% должны иметь другую природу. Наконец, наиболее экзотическим объяснением, но также из числа уже известного науке, могло бы быть существование в космосе большого количества чёрных дыр небольшого размера. Такие дыры не могут образоваться в результате эволюции звезд, но могли остаться с тех времён, когда Вселенная была совсем молодой и очень плотной. Эти чёрные дыры можно искать через их гравитационное влияние на другие объекты. Например, они могли бы проявляться через эффект гравитационного микролинзирования: когда чёрная дыра проходит перед источником света, например далёкой звездой, она своей гравитацией немного изгибает световые лучи, идущие от этого источника. И возникает эффект линзы: видимая яркость источника увеличивается. Эффект гравитационного микролинзирования хорошо известен и неоднократно наблюдался. Например, именно этим методом открыты уже около 50 экзопланет. Однако его применение для поиска чёрных дыр небольшой массы в нашей галактике результатов пока не дало, а это значит, что если они и существуют, то их явно слишком мало, чтобы объяснить всю тёмную материю. Существуют и совсем экзотические гипотезы, пытающиеся объяснить наблюдаемый недостаток массы в галактиках. Это в первую очередь различные попытки модифицировать законы тяготения на больших расстояниях. Можно упомянуть и топологические дефекты пространства — времени, зависящую от времени гравитационную постоянную и многое другое. Все подобные теории, однако, или плохо согласуются с другими наблюдениями, или вводят слишком смелые гипотезы. Суперсимметрия и суперпартнёры: вимпы По этим причинам большинство учёных сейчас считают, что тёмная материя состоит из неких пока неизвестных частиц. Эти частицы, скорее всего, возникли в большом количестве на самой заре жизни Вселенной — меньше чем через полсекунды после Большого взрыва, — и с тех пор летают в пространстве, практически ничем себя не проявляя и образуя своеобразный реликтовый фон тёмной материи. Эти частицы условно называют тёмным сектором частиц, и существует множество предположений, каковы их свойства и, главное, как их искать. Все известные нам частицы объединены учёными в единую схему, которая называется Стандартной моделью. Это чрезвычайно успешная теория. Особенно ярким моментом, подтвердившим её мощь, стало открытие бозона Хиггса, которое было сделано всего несколько лет назад на Большом адронном коллайдере. До этого существование бозона Хиггса было предсказано именно в рамках Стандартной модели, важной частью которой он является. Однако и в Стандартной модели есть логические несостыковки. Чтобы избавиться от них, в конце 1970-х — начале 1980-х годов было предложено немного её расширить. Самым простым и наиболее хорошо изученным расширением является так называемая теория суперсимметрии, или сокращённо SUSY. Эта теория, например, позволяет более естественным образом ввести бозон Хиггса. И, более того, она предсказывает, что его масса должна быть как раз такой, какая была измерена на Большом адронном коллайдере. Главным следствием теории суперсимметрии является существование у каждой из известных нам частиц пары — так называемого суперпартнёра. Например, суперпартнёром фотона является фотино, а суперпартнёром электрона — сэлектрон. И вот тут дороги физики элементарных частиц и знаний о тёмной материи пересеклись. Согласно теории SUSY, самая лёгкая из суперчастиц должна слабо взаимодействовать с обычными частицами и при этом быть чрезвычайно стабильной, а это значит, что она является отличным кандидатом на роль частицы тёмной материи. Как обычно бывает, существует несколько версий теории суперсимметрии, но в большинстве из них самой лёгкой частицей является так называемое нейтралино. Это тяжёлая частица с массой как минимум в сто раз больше массы протона. При этом она никак не взаимодействует со светом. Нейтралино относится к более широкому классу частиц, называемых "вимпы" (от английского WIMP — Weakly Interacting Massive Particle — слабо взаимодействующая массивная частица). Это тяжёлые частицы, которые восприимчивы только к двум видам взаимодействия: гравитации и слабому ядерному. Их гравитационное воздействие мы видим по влиянию вимпов на вращение галактик, а слабое ядерное взаимодействие настолько слабо, что может быть замечено только в чрезвычайно тонких экспериментах. Особенно замечательным оказалось то, что из наблюдений можно оценить максимальную силу, с которой частицы тёмной материи могут взаимодействовать с барионным веществом. Другим примером вимпа является суперпартнёр нейтрино — снейтрино. В некоторых суперсимметричных теориях именно он является самой лёгкой частицей. Существуют и более сложные суперсимметричные теории, в которых появляется целая россыпь хороших кандидатов на роль частиц тёмной материи. Однако такие теории чересчур гипотетичны, и всерьёз их обсуждают нечасто. Как ищут вимпы? Вимпы сейчас — основной кандидат в частицы тёмной материи. И причины этого кроются не только в том, что они появляются естественным образом уже в простых расширениях Стандартной модели, но и главным образом в том, что учёные знают, как их можно обнаружить, если они существуют. Хотя вимпы и слабо взаимодействуют с обычным веществом и обнаружить их в земных условиях совсем не просто, уже много лет ведётся целый ряд экспериментов по их прямой регистрации. Эти эксперименты можно разделить на две большие группы: те, в которых пытаются поймать уже существующие вокруг нас частицы, и те, в которых вимпы пытаются создать при столкновении других частиц. Кроме того, есть эксперименты, в которых тёмную материю ищут по косвенным признакам: анализируя данные нейтринных телескопов, а также космические лучи высоких энергий. Ксеноновые детекторы Если вимпы представляют собой нейтралино, то их в принципе можно обнаружить по их слабому взаимодействию с ядрами известных нам элементов. Чтобы избавиться от лишних шумов, такие эксперименты обычно проводятся глубоко под землёй. Идеально подходят пещеры, вырытые в горах. Детектором служит большой объём сжиженного благородного газа. При этом большей чувствительностью обладают более тяжёлые атомы, поэтому наилучшим выбором является ксенон. Ксенон охлаждают до температуры сжижения — около –108 градусов по Цельсию. Особой сложностью при этом является то, что уже при –112 градусах по Цельсию ксенон из жидкого состояния переходит в твёрдое, поэтому требуется поддерживать его температуру с высокой точностью. Бак с жидким ксеноном обносится детекторами, после чего остаётся только ждать. По существующим теориям, вимп может с небольшой вероятностью прореагировать с одним из ядер ксенона, в результате чего должны одновременно произойти вспышка излучения и родиться электрон. Именно их и регистрируют детекторы. Самые чувствительные из них на данный момент — это LUX в США и XENON в Италии. Детектор LUX размещался в полутора километрах под землёй в Сэнфордском подземном исследовательском центре (Sanford Underground Research Facility, SURF), расположенном в штате Южная Дакота, США. Он был построен в 2012 году и начал свою работу в апреле 2013 года. Детектор представлял собой бак, заполненный 370 килограммами жидкого ксенона. Сверху и снизу от бака располагался 61 фотонный умножитель, предназначенный для регистрации ультрафиолетовых вспышек, возникающих при наблюдении вимпов. Кроме того, была предусмотрена система для регистрации рождающихся в тот же момент электронов. Одновременная регистрация фотона и электрона и являлась бы признаком детектирования вимпа. Однако трёхлетняя работа детектора не дала положительного результата: несмотря на рекордную чувствительность, уровень сигнала не превышал уровня ожидаемого шума, и в 2016 году эксперимент был остановлен с целью увеличения его чувствительности. Данные, полученные на LUX, позволяют утверждать, что вимпы реагируют с ксеноном не чаще, чем несколько раз в сто лет на один килограмм ксенона. На смену LUX должен прийти детектор LUX-ZEPLIN, или просто LZ. Он должен быть построен к 2020 году в том же Сэнфордском подземном центре и станет самым чувствительным детектором вимпов в истории. Поднять чувствительность как минимум в 50 раз по сравнению с LUX позволит в первую очередь увеличение объёма жидкого ксенона. В новой установке его будет уже 10 тонн. Увеличится и количество фотодетекторов — их будет установлено около 500. Главным конкурентом американской лаборатории является коллаборация XENON. Их детектор располагается в глубине Апеннинских гор в Италии. Здесь в тёмной и глубокой шахте в 1400 метрах от поверхности поиск вимпов ведётся уже около десяти лет. Детекторы XENON мало отличаются от детектора LUX. Помимо гор детектор защищают от окружающего шума слоями воды, свинца, полиэтилена и меди. Первый детектор, установленный здесь, XENON10, содержал 25 килограмм ксенона и проработал с 2006 по 2009 годы. На смену ему пришёл XENON100, работающий с 2010 года и содержащий уже 160 килограмм ксенона. В 2014 году началось строительство следующего детектора —  3,5-тонного XENON1T. Он был запущен в прошлом году и уже начал собирать данные, однако результаты этих наблюдений пока не известны. Если этого количества ксенона окажется всё ещё недостаточным, дизайн детектора позволит увеличить его объём до 7 тонн к 2020 году. Нексеноновые детекторы Сложность работы с ксеноном заключается в том, что его мало и поэтому он относительно дорогой. Поэтому первые детекторы строились по другим, более дешёвым технологиям. Так, несколько лет назад особо популярны были детекторы на основе криогенных кристаллов. Самым известным из них стал, пожалуй, эксперимент, носящий название CDMS (Cryogenic Dark Matter Search). В конце 2009 года даже сообщалось о регистрации двух событий, похожих на детектирование вимпов. Не менее впечатляющими стали результаты во многом аналогичного эксперимента CoGeNT (Coherent Germanium Neutrino Technology), сообщившего в 2010 году о регистрации за 56 дней работы нескольких сотен событий. В обоих случаях, однако, был очень велик уровень шумов, и полученные ими результаты были опровергнуты измерениями на детекторе LUX. Большой адронный коллайдер Альтернативным подходом к обнаружению вимпов является их создание при столкновении других частиц. Именно таким образом была получена большая часть известных сейчас частиц, и не будет удивительным, если и суперчастицы будут обнаружены на коллайдерах. Тем более что предполагаемая масса самой лёгкой суперчастицы — например, нейтралино в простейших теориях суперсимметрии — оказывается вполне в пределах досягаемости Большого адронного коллайдера. И такие исследования ведутся на нём, однако пока не дали положительных результатов. Правда, коллайдер ещё не набрал своей максимальной мощности, и поиск вимпов на нём продолжается. К 2018 году его чувствительность увеличится в пять раз, и тогда, возможно, суперчастицы будут обнаружены. Правда, даже если это произойдёт, проблема тёмной материи решена не будет. Обнаружение новой частицы, конечно, станет большим открытием, но, для того чтобы доказать, что именно из этих частиц и состоит невидимая часть массы галактик, надо быть уверенным, что такая частица является стабильной на космологических временах — то есть в течение миллиардов лет. Большой адронный коллайдер таких доказательств дать не сможет. Его данные, однако, помогут измерениям, проводимым на ксеноновых детекторах, которые будут знать, где искать вимпы. Непрямые методы Теоретически есть ещё один метод обнаружения вимпов — по косвенным признакам. Например, есть гипотеза, что нейтралино могут взаимодействовать с протонами, находящимися на Солнце. При этом они замедляются и в конце концов оказываются захваченными гравитационным полем нашей звезды. Накапливаясь в её центре, нейтралино должны начать аннигилировать друг с другом, рождая нейтрино с очень высокой энергией. Такие нейтрино могут ловить нейтринные телескопы, располагающиеся на Земле. Подобные измерения уже проводились, например, детектором IceCube, расположенным в Антарктиде, но результатов пока не дали. Косвенные свидетельства существования вимпов можно обнаружить и в высокоэнергичных электронах и позитронах, прилетающих на Землю в космических лучах. Так, например, в 2013 году магнитный альфа-спектрометр, установленный на Международной космической станции, обнаружил, что доля позитронов по отношению к количеству электронов при достаточно больших энергиях не уменьшается, как можно было бы ожидать из стандартных представлений об их космических источниках, а, наоборот, растёт. Возможным источником избыточных позитронов могут быть частицы тёмной материи, аннигилирующие друг с другом где-то в глубоком космосе. Но эта гипотеза не единственная. Прояснить ситуацию могут только дальнейшие исследования, ведущиеся в настоящее время. Что если не найдут? Долго ли будет вестись эта борьба за поиск вимпов? Точно неизвестно. Неизвестно даже, действительно ли они существуют, и тем более никто не может гарантировать, что они достаточно сильно взаимодействуют с ядрами привычных нам веществ. Чувствительность ксеноновых детекторов непрерывно увеличивается, и рано или поздно они достигнут такого уровня, что начнут "видеть" поток нейтрино, идущих из космоса. Тогда они заполнятся шумом, на фоне которого поймать вимпы будет невозможно. Но пока мы далеки от этого предела, и учёные настроены решительно. Многие из них сходятся во мнении, что окончательный ответ на вопрос, существуют ли частицы тёмной материи, как их предсказывают простые теории суперсимметрии, мы получим уже в ближайшие 5–10 лет. Правда, если даже мы их обнаружим одним из методов, однозначно утверждать, что именно вимпы составляют большую часть тёмной материи, можно будет только после того, как этот вывод будет подтверждён и другими методами тоже. Если же вимпы так и не обнаружат, то хотя это и может разочаровать кого-то, наука на этом, конечно же, не остановится. Учёные просто переключатся на другие гипотезы и исследуют более внимательно уже их. Так, перебирая предположения одно за другим, мы рано или поздно разгадаем эту загадку, поставленную перед нами природой.

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.

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 февраля 2013, 01:00

Данные, полученные о бозоне Хиггса, говорят о конце Вселенной

  • 1

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