И бесконечного количества пар «частица-античастица» в вакууме тоже нет.
Выражение «виртуальная частица» часто попадается в физике и в научно-популярных объяснениях квантовой теории поля. Но на самом деле виртуальных частиц как таковых не существует. Сегодня мы поговорим о том, зачем (и в каком виде) нужны виртуальные частицы, и почему их не существует.
Наша история начинается с квантовой теории поля.
Прямо у вас под носом может существовать невидимая цивилизация
Хотя мы знаем, что обычная материя отвечает всего за 1/20 энергии Вселенной и 1/6 энергии, переносимой материей (а всё остальное отходит на счёт тёмной энергии), мы считаем обычную материю очень важной составной частью. За исключением космологов, почти все люди концентрируются на обычной материи, хотя она, с энергетической точки зрения, не так уж и важна.
Обычная материя больше дорога нам, разумеется, потому, что мы из неё состоим – как и весь осязаемый мир, в котором мы живём. Но также мы интересуемся ею из-за богатого разнообразия её взаимодействий. Взаимодействия обычной материи включают электромагнитное, слабое и сильное – они помогают материи формировать сложные плотные системы. Не только звёзды, но и камни, океаны, растения и животные существуют благодаря негравитационным силам природы, ответственным за взаимодействия. Так же, как на гуляку больше влияет алкоголь, чем остальные составляющие пива, так и обычная материя, хотя и переносящая малую часть энергетической плотности, влияет на себя и окружение гораздо заметнее, чем нечто, просто пролетающее мимо.
Читать полностью »
Признаки тяжёлых бозонов массой около 270 и 750 ГэВ по результатам обработки экспериментальных данных ATLAS и CERN. Иллюстрация из ежегодного отчёта южноафриканской группы ЦЕРН за 2015-2016 гг (стр. 22)
Два отдельных эксперимента на детекторе ATLAS и компактном мюонном соленоиде (CMS) в Большом адронном коллайдере ЦЕРН дают основания предполагать существование новой элементарной частицы массой около 270 ГэВ. Согласно расчётам теоретических физиков из Южно-Африканской Республики, Индии и Швеции, для нового бозона среднеквадратичное отклонение от математического ожидания по абсолютной величине не превышает три сигма, т.е. вероятность попадания очередного фактического значения в доверительный интервал составляет 99,7%.
Читать полностью »
В экспериментах на Большом адронном коллайдере, 26-километровом круговом тоннеле Лаборатории ЦЕРН в Швейцарии, где сталкиваются протоны больших энергий, пока не было получено никаких намёков на «новую физику» за пределами Стандартной модели.
Михаил Шифман, молодой московский физик-теоретик в 1982 году, был поражён элегантностью новой теории под названием суперсимметрия, пытавшейся включить известные элементарные частицы в более полный каталог частиц Вселенной.
«Мои работы того времени просто светятся энтузиазмом»,- говорит Шифман, 63-летний профессор в Миннесотском университете. За десятилетия он и тысячи других физиков разработали гипотезу суперсимметрии в уверенности, что эксперименты её подтвердят. «Но природе она не нужна»,- говорит он. – По крайней мере, в простой изначальной форме".
Читать полностью »
Автор статьи – Дон Линкольн, старший учёный в лаборатории при БАК Fermilab, работающей под эгидой энергетического департамента США. Недавно написал книгу "Большой адронный коллайдер: необычная история бозона Хиггса и другие вещи, которые вас поразят".
У науки с интернетом сложные взаимоотношения: наука движется вперёд путём осторожной и тщательной оценки данных и теории, и этот процесс может идти годами. А в интернете способность аудитории к концентрации напоминает диснеевскую рыбку Дори из мультика «В поисках Немо» (А теперь и «В поисках Дори») – тут мем, здесь фотка звезды… Ой, смотрите – смешной котик…
Поэтому люди, интересующиеся серьёзной наукой, должны осторожно относиться к информации, выложенной в интернете, заявляющей о научном исследовании, кардинально меняющем парадигму науки. Недавний пример – статья, в которой утверждается о возможном открытии пятого фундаментального взаимодействия. Если бы это было так, нам бы пришлось переписывать учебники.
Как физик, я хочу пролить дисциплинированный научный свет на это заявление.
Читать полностью »
Новая элементарная частица X, не предсказанная Стандартной моделью, может объяснить загадку расхождения предсказаний по поводу количества лития во Вселенной с его наблюдаемым количеством. Об этом в своей работе сообщила международная команда физиков, работающая под руководством Максима Поспелова из Канадского института теоретической физики.
Загадка недостачи лития заключается в том, что в сравнении с предсказанным количеством этого вещества, которое должно было образоваться вскоре после Большого взрыва, его во Вселенной наблюдается в три раза меньше. Существование новой частицы ещё не подтверждено, а физики уже назначили её ответственной за исчезновение лития.
Согласно теории нуклеосинтеза Большого взрыва (первичного нуклеосинтеза), вскоре после этого эпохального события (в промежутке от 10 секунд до 20 минут) протоны и нейтроны начали объединяться в ядра. В результате появился дейтерий, большое количество гелия-4 и немного гелия-3. Их комбинация породила бериллий-7, который затем распался до лития-7.
Читать полностью »
Визуализация данных эксперимента
Две независимых команды физиков из ЦЕРН, Европейской организации по ядерным исследованиям, работающие на Большом адронном коллайдере, сообщили о наблюдении следов неопознанной частицы, не предсказанной Стандартной моделью. В случае подтверждения их находки она может стать крупнейшим открытием в физике.
Пока что учёными высказываются два предположения. Потенциальная новая частица может оказаться более тяжёлой версией бозона Хиггса, ответственного за массу, либо гравитоном – переносчиком гравитации.
Правда, пока рано открывать шампанское: измерения подвержены статистическим погрешностям и различным ошибкам. В 2012 году учёные уже столкнулись с тем, что по результатам измерений нейтрино двигались быстрее скорости света – а потом оказалось, что проблема была в недостаточно хорошем оптическом кабеле.
Кайл Кранмер [Kyle Cranmer], физик из Нью-Йоркского университета отмечает, что сейчас в ЦЕРН вряд ли можно найти специалиста, считающего, что полученных данных достаточно для того, чтобы однозначно утверждать об открытии. С другой стороны, подтверждение полученных данных может вызвать революцию в науке.
Читать полностью »
«Мы задаёмся вопросом, почему группа талантливых и преданных своему делу людей готова посвятит жизнь погоне за такими малюсенькими объектами, которые даже невозможно увидеть? На самом деле, в занятиях физиков элементарных частиц проявляется человеческое любопытство и желание узнать, как устроен мир, в котором мы живём» Шон Кэрролл
Если вы всё ещё боитесь фразы квантовая механика и до сих пор не знаете, что такое стандартная модель — добро пожаловать под кат. В своей публикации я попытаюсь максимально просто и наглядно объяснить азы квантового мира, а так же физики элементарных частиц. Мы попробуем разобраться, в чём основные отличия фермионов и бозонов, почему кварки имеют такие странные названия, и наконец, почему все так хотели найти Бозон Хиггса.
Читать полностью »
Международная группа физиков-экспериментаторов COMET из 37 институтов, представляющих 12 стран, в которую входят и российские учёные, готовятся к эксперименту, который должен доказать неполноту Стандартной модели. Для этого учёные обновляют и модифицируют японский ускоритель частиц J-Park. Начать работу новое оборудование должно в 2016 году, а приступить к обработке результатов планируется с 2020 года.
«В 2012 году на Большом адронном коллайдере был открыт бозон Хиггса. Однако с тех пор других эффектов, выходящих за рамки Стандартной модели, обнаружено не было,— говорит руководитель эксперимента COMET, профессор университета Осаки Ёшитака Куно. — Одним из способов сделать это является поиск очень редких процессов, вероятность которых достигает 10-16. Мы ищем переход электрона в мюон. Никогда раньше он зафиксирован не был. И если нам удастся найти его, это будет большим прорывом в физике элементарных частиц».
Читать полностью »
БАК. 5 апреля 2015 года. Столкновение частиц с коллиматором
После двухлетнего перерыва учёные из ЦЕРН вновь запустили Большой адронный коллайдер. Сегодня примерно в 10:47 CET (12:47 мск) первый пучок протонов прошёл по 27-километровому туннелю на скорости, близкой к скорости света. В 12:27 CET (14:27 мск) был запущен второй пучок частиц во встречном направлении. Энергия инжекции в обоих случаях составила 450 ГэВ.
Запуск состоялся на неделю позже запланированного из-за короткого замыкания в цепях одного из сверхпроводящих магнитов. Причиной замыкания стал металлический предмет, попавший в трубу, которая соединяет электромагнит с диодной коробкой. Неисправность устранили с первого раза, направив импульс сильного электрического тока, он испарил металлическую частицу.
Читать полностью »
