Наш мир устроен сложнее, чем может показаться на первый взгляд. И хотя все мы любим простые ответы на сложные вопросы, они редко оказываются верными. Так, в начале XIX века английский химик Джон Дальтон, разработал новую теорию атома, которая хоть и не объясняла все наблюдаемые явления, но предваряла новые возможности в понимании того, как объединяются атомы и образуются химические вещества. Интересно, что до Дальтона в научных кругах преобладала идея о маленьких неделимых частицах, предложенная еще Демокритом и Левкипом, однако атом долгое время не представлял интереса для науки.

И хотя Дальтон не сомневался, что атомы неделимы, наблюдалось нечто, казавшееся легче них самих. В те годы физики выдвинули предположение, согласно которому электрический заряд состоял из некоторых электрических атомов и аналогов, а в 1894 году ирландский физик Джордж Стони предложил называть «атом электричества» электроном. С тех пор утекло много воды, причем даже больше, чем можно было бы ожидать. Недавно исследователи из Бостонского университета создали новый образец металла, в котором движение электронов протекает так же, как вода течет по трубе. Новое открытие потенциально может привести к созданию нового типа электронного устройства.

В ходе нового исследования физики использовали новый материал толщиной с атом и инновационную новую систему визуализации, чтобы показать, что электроны могут вести себя как вода. Интересно, что гидродинамика электронов – то есть то, как они движутся – долгое время была в некотором роде научной загадкой, поскольку субатомные частицы летают быстрее, чем может наблюдать человеческий глаз.

В 2008 году в Европе состоялся запуск гигантского ускорителя заряженных частиц Большого адронного коллайдера (БАК). Тогда казалось, что мир словно сошел с ума. Но не от радости за достижения современной науки, а от ужаса перед неизведанным – слухи о том, что запуск БАК приведет к созданию черной дыры и неизбежному концу света распространялись с молниеносной скоростью. И сколько бы физики не объясняли, что коллайдер разгоняет элементарные частицы до околосветовых скоростей и сталкивает их друг с другом и этот процесс не может привести к апокалипсису, истинно верующие до сих пор глаголят, что коллайдер – есть начало конца.

Это может показаться удивительным, но в чем-то они, вероятно, оказались правы. Новая работа ученых из Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) предрекает конец нашим представлениям о физике: полученные результаты указывают на новую силу природы за пределами Стандартной модели, которую ученые не понимают.

Чего только не обнаружишь в Большом адронном коллайдере.

Многие что-то где-то слышали про бозон Хиггса, а некоторые даже пробовали разобраться в вопросе того, что это такое. В итоге, объяснение данного процесса такое сложное, что понять все это не так легко. Мы просто знаем, что это важно, и все. Хотя иногда даже складывается ощущение, что ученые от нас что-то скрывают, и на самом деле аппаратура на миллиарды долларов, включая Большой адронный коллайдер, просто не нужна. Конечно, это не так, и физики сделали большое открытие (и продолжают делать новые), вот только надо понимать, даст ли это что-то нам с вами.

Я имею в виду простых людей, которым интересно прочитать и удивиться, сколько денег потратили на новую лабораторию, но куда интереснее получить от этого какие-то преимущества. Давайте попробуем понять, светит ли нам мир во всем мире и будет в наших домах теплей от обнаружения бозона Хиггса. Да и вообще, что это такое.

Фото: home.cern

Международная группа ученых из Европейской организации по ядерным исследованиям (CERN) объявила об открытии как минимум двух новых видов элементарных частиц, неизвестных науке ранее. Они были предсказаны теоретической кварковой моделью и принадлежат к тому же семейству частиц, что и протоны, однако имеют ряд удивительных особенностей.

Модель структуры протона вместе с присущими ему полями показывает, как, несмотря на то, что он состоит из точечных кварков и глюонов, у него есть конечный и довольно большой размер, возникающий благодаря взаимодействию его внутренних квантовых сил

Основная идея атомной теории состоит в том, что на наименьшем, фундаментальном уровне материю, из которой всё состоит, после какого-то предела уже нельзя делить далее. Эти итоговые строительные блоки материи были бы буквально неделимыми. Спускаясь на всё меньшие масштабы, мы обнаруживаем, что молекулы состоят из атомов, а те состоят из протонов, нейтронов и электронов, а протоны и электроны можно дальше делить на кварки и глюоны.

И хотя кажется, что кварки, глюоны, электроны и прочие являются точечными частицами, у состоящей из них материи есть реальные, конечные размеры. Почему так происходит?

Источник: ПостНаука

Как были открыты три поколения кварков? Какие теории описывают взаимодействие частиц? Какими свойствами обладают кварки? Об этом рассказывает доктор физико-математических наук Дмитрий Казаков.

За последние 115 лет физики обнаружили, что практически всё материальное, включая камни, дождь, солнце и солнечный свет, океанские волны и радиоволны, можно описать в терминах частиц (и соответствующих им полей). Эксперименты обнаружили разнообразие типов частиц, которые на сегодняшний день кажутся нам элементарными (то есть, не состоят из более элементарных частиц). Всё сложное многообразие нашего привычного мира состоит из небольшого набора таких частиц. Остальные частицы мимолётны, они так быстро распадаются, что в обычных условиях мы их не встречаем. Но они могут хранить ключи к секретам Вселенной, остающимся недоступными для нас.



В этой статье вы найдёте небольшой обзор текущего понимания частиц и организации их в классы. Что-то вроде периодической таблицы частиц с парочкой подвохов. Кроме того, вы узнаете, что делает с частицами поле Хиггса и его критичную роль в жизни Вселенной.

Наше текущее понимание, вместе с простейшими гипотезами по поводу работы частицы и поля Хиггса сводится в набор уравнений под названием «Стандартная модель физики частиц», или просто «Стандартная модель». Элементарные частицы в Стандартной модели исторически обладают очень странными названиями, а также большим разбросом масс. На рис. 1:

Источник: Naked Science

Для объяснения некоторых странных явлений физики элементарных частиц было предположено существование частиц-аксионов, однако обнаружить их не удается уже четвертый десяток лет. Возможно, для этого стоит проследить за гравитационными волнами, которые могут разбегаться от быстро вращающихся черных дыр.

Источник: Элементы
Автор: Игорь Иванов, кандидат физико-математических наук

В атомной физике вот уже несколько лет сохраняется серьезная проблема: радиус протона, полученный в новаторском эксперименте с мюонным водородом, сильно расходится с результатами традиционных измерений. Несмотря на усилия сотен физиков, общепринятого решения проблемы до сих пор нет. Непонятно даже, в чем подвох: в расчетах, в экспериментах (и тогда — в каких), в обработке данных или же, наконец, в самой природе. На днях та же самая экспериментальная группа усугубила проблему: аналогичные измерения в мюонном дейтерии дают результат, сильно отличающийся от обычного дейтерия.

Источник: ПостНаука
Автор: Сергей Троицкий, доктор физико-математических наук, Институт ядерных исследований РАН

Ответ — нет. Взаимодействия элементарных частиц описываются квантовой теорией поля, в которой разрешены процессы рождения и уничтожения частиц, в том числе с изменением их полного количества. При этом должны выполняться основные законы сохранения: энергии, импульса, момента импульса, электрического заряда, — а также ряд более специальных законов, проявляющихся в микромире. Разрешены и происходят все процессы, не запрещенные законами сохранения.

Источник: ПостНаука

По данным пресс-релиза CERN, в результате экспериментов на Большом адронном коллайдере (БАК) подтверждено существование экзотической частицы Z(4430), состоящей из четырех кварков — тетракварка. Мы попросили прокомментировать это событие эксперта в области физики элементарных частиц, старшего научного сотрудника Лаборатории физики тяжелых кварков ИТЭФ Романа Мизюка.

Читать дальше  » 

Источник: ПостНаука

Насколько ученые могут быть уверенны, что открытая частица — бозон Хиггса? Что для физики высоких энергий значит масса новой частицы? Какую реакцию в научной среде вызвала конференция в Мельбурне? И что означает открытие бозона Хиггаса для различных моделей теоретической физики? Об этом рассказывает физик Дмитрий Казаков.

Об авторе: Дмитрий Казаков, доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник Лаборатории теоретической физики ОИЯИ, специалист по изучению суперсимметрии, участник физического эксперимента в Большом адронном коллайдере.

Источник: ПостНаука

Каковы современные представления об устройстве микромира? Кем была введена кварковая модель? Как топ-кварк связан с бозоном Хиггса? Об этом рассказывает доктор физико-математических наук Эдуард Боос.

Об авторе: Эдуард Боос, доктор физико-математических наук, профессор физического факультета МГУ, заведующий отделом экспериментальной физики высоких энергий НИИЯФ МГУ.

Источник: ПостНаука

Какими особенностями обладают различные элементарные частицы? Когда была была предложена теория, предполагающая связь между бозонами и фермионами? И какие перспективы у теории суперсимметрии? Об этом рассказывает физик Дмитрий Казаков.

Об авторе: Дмитрий Казаков, доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник Лаборатории теоретической физики ОИЯИ, специалист по изучению суперсимметрии, участник физического эксперимента в Большом адронном коллайдере.

Источник: ПостНаука

Сегодня стандартная модель является одной из важнейших теоретических конструкций в физике элементарных частиц, описывающих электромагнитное, слабое и сильное взаимодействие всех элементарных частиц. Главные положения и составные части этой теории описывает физик, член-корреспондент РАН Михаил Данилов.

Источник: ПостНаука

Как были открыты кварки? Что означают различия в свойставах материи и антиматерии? Как получили свое название прелестные и очарованные частицы? Рассказывает доктор физико-математических наук, заместитель директора Института теоретической и экспериментальной физики, член-корреспондент РАН, лауреат международной премии Макса Планка и А.П. Карпинского, физик Михаил Данилов.

Источник: ПостНаука

Как взаимодействуют элементарные частицы? Кто участвовал в разработке гипотезы о существовании бозона Хиггса? И какие надежды возлагают физики на Большой адронный коллайдер в Женеве? Об этом рассказывает доктор физико-математических наук, специалист по изучению суперсимметрии Дмитрий Казаков.

Об авторе: Дмитрий Казаков, доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник Лаборатории теоретической физики ОИЯИ, специалист по изучению суперсимметрии, участник физического эксперимента в Большом адронном коллайдере.

Источник: ПостНаука

Мир элементарных частиц подчиняется квантовым законам и всё ещё не до конца познан. Определяющим понятием при построении различных моделей взаимодействия элементарных частиц является понятие симметрии, понимаемое как математическое свойство неизменности процессов взаимодействия при различных преобразованиях координат или внутренних параметров модели. Такие преобразования образуют группы называемые группами симметрии.

^{Они видели живой орбитон :-). Слева направо: Йероен ван дер Бринк, Кшиштоф Вофельд и Торстен Шмит. (Фото Филипа Дера.)}

Источник: КомпьюЛента
Оригинал: Nature News

Впервые экспериментально удалось продемонстрировать одновременное и независимое существование спинонов и орбитонов электронов. Обнаружение орбитонов может продвинуть наше понимание высокотемпературной сверхпроводимости и помочь в создании квантовых компьютеров.

В отличие от протонов и нейтронов, электрон не состоит из частиц. Но в пределах одномерных цепочек атомов он может вести себя так, будто состоит из трёх квазичастиц: холона, спинона и орбитона.

Физики из Имперского колледжа науки, техники и медицины (Великобритания) провели максимально точное измерение электрического дипольного момента (ЭДМ) электрона.

Стандартная модель утверждает, что зарегистрировать ЭДМ электрона (d_e) на современном уровне развития экспериментальных методов невозможно. Однако многие её расширения предсказывают гораздо более высокие значения d_e, что делает поиск ЭДМ удобным способом проверки теорий. К примеру, идею о существовании суперсимметричных частиц в области масс, измеряемых сотнями ГэВ/с², очень тяжело согласовать с видимым отсутствием ЭДМ электрона.

Физики, работающие на американском коллайдере Тэватрон, сообщили об обнаружении пока необъяснимого явления, которое, возможно, представляет собой рождение новой неизвестной частицы. Об этом сообщается на сайте журнала Nature.

Препринты двух статей исследователей доступны на сайте arXiv.org здесь и здесь. Коротко ученые представили новые данные на сайте Национальной ускорительной лаборатории имени Энрико Ферми (Фермилаб) — организации, которая курирует работу Тэватрона.