Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Слайд 16. Почему кварки никогда не вылетают из протонов и нейтронов?





Почему кварки никогда не вылетают из протонов и нейтронов? Почему натягивается струна, которая 14 тонн, и не убывает с расстоянием? Это загадка.

Я ничего не говорил, но вы, наверное, слышали, что на самом-то деле все звёзды, все галактики, которые мы видим, составляют всего лишь жалкие 20% массы Вселенной, а 80% массы — неизвестно что. Это называется “тёмная материя”. Из чего состоит эта “тёмная материя”, мы не знаем, мы только догадываемся, но окончательного ответа нет.

Я в самом начале, помните, приводил какие-то странные цифры, в которых не видно было никакой закономерности. Это как бы “затравочные”, исходные массы кварков и лептонов. Откуда берутся эти конкретные числа, абсолютно непонятно, и это тоже вопрос типа “хоть стой, хоть падай”.

И, наконец: я упоминал все четыре фундаментальных взаимодействия, которые мы знаем сегодня, ещё раз перечислю: гравитационное, “цветное”, слабое и электромагнитное. Они все устроены богом по одному принципу — “калибровочной инвариантности”. Когда вы математически начинаете это записывать, формулировать, вы видите, что математика почти одна и та же для всех четырёх взаимодействий. Я бы даже сказал, что совсем одна и та же, если немного абстрагироваться и воспарить. Ясно поэтому, что всё это происходит из одного места, что это единая теория, но буквально создать эту единую теорию пока не удаётся, хотя частичный успех имеется. Электромагнитные и слабые взаимодействия, которые я упоминал, удалось объединить, и теперь это называется электро-слабые взаимодействия. То есть большие куски совершено разнородных явлений удалось свести к одной математике, и это носит название “стандартная модель”, она работает великолепно экспериментально. На этом заканчиваю. Спасибо.

Обсуждение лекции

Дмитрий Дьяконов

(фото А. Чеснокова)

Борис Долгин: Два вопроса, которые вам обязательно зададут. Первый — вас спросят о гипотезах, которые уже есть, почему кварки нельзя развести, явно 18 лет никто ждать не будет. И второй, вас обязательно спросят, а почему вы думаете, что нельзя попробовать разъять уже и сами кварки?

Дмитрий Дьяконов: Абсолютно законные оба вопроса. Начну со второго. Голову на отсечение я не дам, но мизинец, пожалуй, отдам на отсечение, что кварк не составной, он как последняя цельная матрёшка. Дело в том, что если есть сложный составной объект, который имеет протяжённость, то на нём можно рассеять, скажем, электроны и почувствовать, что у него есть какая-то форма. Такого типа эксперименты делались с кварками, и они дали отрицательный результат. Но всякий результат имеет свою точность. Поэтому следующий был бы вопрос, а с какой точностью мы знаем, что кварк не имеет формы, что он как точка? Но это уже уведёт нас далеко, я ограничусь тем, что мы с хорошей точностью знаем, что кварки не имеют структуры.

Борис Долгин: А про гипотезы, смотрите, как вам угодно.

Дмитрий Дьяконов: Вот эта картинка как-то связанна с этой картинкой (показывает анимации на слайдах 10 и 11).

Ирина Якутенко, научный редактор “Лента.ру”: Насколько я поняла из ваших объяснений, глюоны — это то, чем обмениваются кварки. Отсюда вопрос: откуда они берутся в вакууме? И второй вопрос, когда вы дальше рассказывали про то, как возникает масса у кварка, вы упомянули свободный кварк. Но откуда он берётся, если кварки встречаются только в связанном виде?

Дмитрий Дьяконов: Замечательные вопросы, спасибо. Дело в том, что в квантовой теории невозможно остановить флуктуации. Они всё время происходят. Скажем, вот у меня стакан с водой, но если бы он был пустой и не стакан, а хрустальная рюмка, я бы мог туда положить горошину. Если я не дёргаю эту рюмку, то горошина нормально лежит там на дне в самом низком по энергии состоянии. Лежит себе и лежит. В квантовой механике это не так. Горошина не может лежать лежмя на дне, она всё время там дрожит. Это и есть главное открытие ХХ века, называется квантовая теория. Что всё флуктуирует. Ничего не стоит на месте, всё находится в движении и флуктуирует.

То же самое относится к полям. Вы думаете, что электрическое поле, например, есть только между, допустим, пластинами конденсатора или внутри розетки. Это не так. Даже если ничего нет, никаких нет ни батарей, ни генераторов, ни проводов, к электрическому полю применимо то же самое, что и к горошине в рюмке. Электрическое поле всё время флуктуирует. Это называется нулевые колебания вакуума, есть такое красивое слово. И хуже того, энергия этих нулевых колебаний, чтобы вам стало совсем страшно, бесконечна. Короче говоря, я хочу, что бы вы знали, что даже самое обычное, привычное нам электромагнитное поле непрерывно флуктуирует в вакууме, в пустом пространстве в отсутствии источников. Испытывает нулевые колебания.

Дмитрий Дьяконов

(фото А. Чеснокова)

С глюонным полем происходит то же самое. Что новое в глюонах, чего не было у фотонов, — это то, что глюоны взаимодействуют сами с собой. Поэтому эти полностью нормальные колебания, которые происходят даже с фотонами, у глюонов более сложные, они не линейные, поэтому там гуляют всякие солитоны и чёрт знает что. Вот это “чёрт знает что” я изобразил здесь (показывает анимацию на слайде 11), а точнее — это компьютер выдаёт такие флуктуации.

Про свободный кварк — это, конечно, ерунда. Если я употребил слово “свободный”, это была ошибка. Свободных кварков, вы правы, нет.

Яков Борисович: Очень интересно вас послушать. У меня несколько вопросов. Первый вопрос такой, вот вы занимаетесь микромиром. Изучение этого мира укрепило вас в вере в Бога, или сделало неправильными представления относительно Бога, или привело к выводу, что Бог здесь ни при чём? Это один вопрос.

Дмитрий Дьяконов: Можно сразу ответить?

Яков Борисович: Конечно.

Дмитрий Дьяконов: Не связанные вещи.

Яков Борисович: Понятно, спасибо. Второй вопрос, если я вас правильно понял, вы сказали о том, что возникновение массы, откуда у кварка возникает масса, вы объяснить не берётесь? Вы это не понимаете, потому что вы не можете написать формулу процесса?

Дмитрий Дьяконов: Нет, это чисто коммуникационная проблема.

Яков Борисович: Это то, что я хотел понять. То есть вы не можете придумать для нас понятный образ, который объяснит то, что вы для себя понимаете?

Дмитрий Дьяконов: Да, я понимаю эту вещь по крайней мере с трёх разных сторон.

Я могу использовать три разных языка для того, что бы объяснить это явление.

Яков Борисович: То есть для себя вы понимаете? Это проблема объяснения?

Дмитрий Дьяконов: Конечно. А “понимаю”, я хочу подчеркнуть, — это не слова. Это означает, что есть математические формулы, которые описывают эксперимент. И мы считаем, что мы понимаем, если эксперимент описывается хорошо.

Яков Борисович: Теперь я вас очень хорошо понял. То есть рационально это объяснимо. Почему вы тогда не можете объяснить это нам, нарисовать?

Дмитрий Дьяконов: Я должен парочку лекций прочесть предварительно для создания адекватных образов у аудитории. Вся квантовая наука не слишком наглядна.

Яков Борисович: Последний вопрос, совершенно конкретный. Я не физик, но немало читал об элементарных частицах, о гравитации и гравитонах. Что-то выяснено в отношении гравитона, он существует или это гипотетическая частица?

Дмитрий Дьяконов: В буквальном смысле он не пойман в детектор, хотя построено в мире несколько детекторов специально, чтобы зарегистрировать гравитационные волны. Но лично я не сомневаюсь ни одной секунды, что они есть, поскольку теория Эйнштейна, из которой они следуют, проверена в очень многих других отношениях. Но на всякий случай их хотят зафиксировать.

Чехов, старший научный сотрудник: Скажите, пожалуйста, а нулевые колебания, о которых вы говорили, нельзя ли каким-то образом связать со спином этих образований?

Дмитрий Дьяконов: Нулевые колебания испытывают абсолютно все поля, все частицы. Поэтому есть нулевые колебания фотонов, которые имеют спин 1, как вы, наверное, знаете. Есть нулевые колебания электронов, которые имеют спин?, имеются нулевые колебания кварков, которые тоже имеют спин?. Поэтому нулевые колебания могут иметь самый разнообразный спин.

Дмитрий: Скажите, пожалуйста, а имеют ли массу силовые поля, например, электрическое и гравитационное поля?

Дмитрий Дьяконов: Если имеют, то очень малую, и conventional wisdom состоит в том, что они безмассовые. Хотя физики люди осторожные, и вопрос о массе не снят с повестки. Например, академик Л.Б.Окунь всё время спрашивает: а может быть, фотон имеет массу? Это вопрос осмысленный, и на него нужно отвечать количественно. Сегодня мы знаем, что фотон, если имеет массу, то эта масса меньше, чем что-то такое очень маленькое. В общем, из всего, что мы знаем, наиболее естественно считать, что фотон абсолютно без массы и гравитон абсолютно без массы. А вот W-бозоны, участвующие в слабых взаимодействиях, они, наоборот, с большой массой, хотя они очень похожи на фотон.

Дмитрий: Я имел в виду немного другое. Допустим, если у нас есть конденсатор, между пластинами которого есть электрическое поле. Это поле имеет массу?

Дмитрий Дьяконов: Нет.

Дмитрий: А энергию оно имеет?

Дмитрий Дьяконов: Да.

Дмитрий: А mc??

Дмитрий Дьяконов

(фото А. Чеснокова)

Дмитрий Дьяконов: Хорошо, состряпайте мне замкнутую систему, то есть, включая конденсатор, батарейку, гидроэлектростанцию, источник на солнце и так далее. Вот когда вы состряпаете замкнутую систему, то мы померяем её массу, и я скажу, что Е, которая есть mc? от этой массы — это есть энергия покоя данной замкнутой системы. Других утверждений я не делаю.

Дмитрий: То есть энергия поля, по сути, — это энергия батареи, проводов и пластин?

Дмитрий Дьяконов: Конечно. Нужно взять замкнутую систему, про неё можно сделать суждение.

Координатор МАИ: Как вы относитесь к теории, что частицы, в том числе и кварки — это колебания струн? Вы ничего по этому поводу не сказали, но наверняка знаете. Ваше отношение к этой разработке?

Дмитрий Дьяконов: Примерно месяц тому назад в Питер приезжал замечательный голландский ученный Тофт, лауреат Нобелевской премии. Мы провели целый день, и, среди прочего, я задавал ему вопросы от “Полит.ру”, они были опубликованы. В частности, ему был задан ровно ваш вопрос: как он относится к теории струн. Он ответил, что относится неважнецки. Не верьте, дескать, моим друзьям-энтузиастам, которые считают, что всё можно объяснить теорией струны. Я скромно скажу, что разделяю мнение нобелевского лауреата в этом вопросе. Но это вопрос дискуссионный. Есть люди, глубоко уважаемые специалисты, которые считают иначе. Это живая область, в которой есть развитие, поэтому, может быть, мы будем иметь однозначный ответ через N лет.

Мельников, биолог: Я процитирую ваше выражение в одном интервью “Полит.ру”: “если вы понимаете квантовую механику, то вы понимаете, как устроен мир вокруг нас”. Сегодня мы присутствовали на прекрасной лекции, где мир моделируется матрёшкой, от молекул до кварков. А теперь давайте пойдём обратно. Можно ли сейчас понять с точки зрения квантовой механики более сложные структуры, нежели молекулы?

Дмитрий Дьяконов: До некоторых пределов, естественно. Нельзя быть упёртым идиотом. Если система достаточно простая, она сводится к каким-то простым вещам. Но, допустим, мы хотим описать кусок металла. Мы знаем, что это в принципиальном плане сводится к квантовой электродинамике, которая очень точная наука, она вычисляет, скажем, аномальный магнитный момент электрона с точностью до 10-8. У нас нет ни малейших сомнений, что это абсолютно правильная наука, и нет ни малейших сомнений, что поведение любого вещества сводится, в конечном счёте, к квантовой электродинамике. Но, конечно, нельзя это тянуть слишком далеко. Если система достаточно сложна, то, хотя в глубине души мы понимаем, что можно её свести к чему-то простому, её свойства отнюдь не определяются этим простым. Определяются чем-то другим — скажем, в том же металле гораздо важнее кристаллическая структура, фононы и всякое такое. А в молекулах белка ещё что-то начинается. А в клетке что-то своё. Физика — это наука о главном, что определяет поведение системы, будь то квантовые эффекты или, к примеру, хаотическая динамика. Нужна ли конкретно квантовая механика, чтобы понимать, например, работу мозга, — не уверен. Хотя ясно, что не помешает.

Максим Борисов, журналист: Вы произнесли фразу про тёмную материю… Вообще-то более привычна нам в последнее время какая-то другая формулировка, что 70-75% — это тёмная энергия, тёмная материя 23%, а вещество чуть ли не 4%, ну разные там цифры. Как понимать вашу формулировку про тёмную материю? Спасибо.

Дмитрий Дьяконов: Ваши проценты правильные, я с ними согласен. Я называл примерную долю видимой материи по отношению к невидимой, “тёмной”. “Тёмная энергия” — это очень в иносказательном смысле “энергия”, я для краткости про неё вообще опустил.

Константин Иванович: Мне хотелось бы узнать, какими разделами математики вы пользуетесь, когда занимаетесь вот этими вещами? Перечислите, пожалуйста, это самое интересное.

Дмитрий Дьяконов: То, что входит в университетский курс, конечно: комплексный анализ, дифференциальные уравнения, риманова геометрия. Теория групп, безусловно. Теорию групп Ли я очень люблю и использую на всю катушку.

Юрий: По вашей гипотезе, масса появляется, когда кварк взаимодействует, во время квантовых флуктуаций, со множеством других виртуальных кварков, да?

Дмитрий Дьяконов: Да.

Юрий: Картина хаотическая, на самом деле?

Дмитрий Дьяконов: Да.

Юрий: И там у вас на слайде массы перечисляются. Масса постоянна? Или она также флуктуирует?

Дмитрий Дьяконов: Реальная масса, которая дана нам в ощущениях, есть результат усреднения, поэтому она по построению постоянна. Это то, что вы усредняете по флуктуирующему вакууму.

Григорий Чудновский: У меня два вопроса. Один простой: вы в заставке написали, что работаете в Петербургском институте ядерной физики и в скобках пометили “ещё полгода”. Что это означает?

Дмитрий Дьяконов: Четыре института объединяются в Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”. Мы были в Академии наук, нас вытащили из Академии и присоединили туда.

Григорий Чудновский: Спасибо, я понял. Теперь по поводу взаимодействия. Вы приводили образ, я понял, что это образ взаимодействия, человеческий образ, при дождливой погоде, когда люди одновременно открывают зонтики. Но очевидно же, что люди при этом не взаимодействуют, они просто датчики восприятия среды.

Борис Долгин: Это не взаимодействие, а корреляция.

Григорий Чудновский: Они ведут себя похоже, без взаимодействия между собой. Правда, взаимодействия между ними не было?

Дмитрий Дьяконов: Подходит поезд — и все бегут. Люди не взаимодействуют друг с другом непосредственно, они смотрят на поезд. Поведение людей выглядит, как если бы между ними было взаимодействие.

Вопрос из зала: Здравствуйте, коллега. У меня вопрос: помогает ли вам в ваших исследованиях астрофизика?

Дмитрий Дьяконов: Спасибо за вопрос. Короткий ответ: да, помогает. Мы много узнаём из астрофизики, огромное количество наблюдательной информации идёт из астрофизики. Наверное, половина того, что мы знаем про нейтрино, — это из астрофизики.

Вопрос из зала: А другие источники информации о нейтрино?

Дмитрий Дьяконов: Есть много экспериментов, использующих нейтрино искусственного происхождения, — например, установка KamLAND в Японии использует антинейтрино, излучаемые ядерными реакторами.

Александр, аспирант: Я хотел спросить: вот вы оперируете очень многими определениями, в том числе, и масса постоянно звучит. Вам не кажется, что те термины, которые сейчас употребляются, немного уже устарели, что они не всегда работают, и пора проводить некоторую модернизацию?

Дмитрий Дьяконов: Если бы казалось, я бы так и поступил.

Александр, аспирант: То есть вы считаете, что все те термины 60-х годов и определения — они до сих пор отвечают действительности, и ими можно оперировать? Или необходимо вводить какие-то новые?

Дмитрий Дьяконов: Когда необходимо, тогда и вводим.

Александр: А новые, вот сейчас, в 2000-х годах?

Дмитрий Дьяконов: Люди сталкиваются с новыми явлениями, и это требует нового языка. Поэтому новые понятия возникают всё время. Но это не означает, что такие вещи, как масса, килограмм, должны исчезнуть.

Борис Долгин: Вероятно, они могут быть как-то пересказаны и на другом языке при необходимости, но непонятно, почему возникает такая необходимость.

Дмитрий Дьяконов: Вопрос только удобства и плодотворности.

Валентин, программист: Добрый день, у вас на одном слайде была красивая анимация про флуктуации глюонов. Анимация “кипящий вакуум”. Можете ли вы просто, популярно объяснить принципы и технологию, как была сделана эта анимация?

Дмитрий Дьяконов: С огромным удовольствием, но я не уверен, что это для всей аудитории интересно. Одна фраза: компьютер разыгрывает конфигурации поля с заданным весом. По существу, это вычисление методом Метрополиса интеграла, в котором порядка 1012 переменных интегрирования.

Бывший студент технического ВУЗа: Вы показали, кажется, на слайде 3, что масса некоторых кварков превышает массу протона и нейтрона. Я так понимаю, что есть некоторые частицы, которые не входят в материю, которую мы наблюдаем. Так вот эти частицы, может быть, пентакварк, могли бы наблюдаться в макромире через какие-то явления? Спасибо.

Дмитрий Дьяконов: Спасибо, резонный вопрос. Пентакварк, если подтвердится экспериментально, примерно в 1,5 раза тяжелее, чем протон и нейтрон, и он живёт очень короткое время, потом распадается на тот же протон или нейтрон. Поэтому из него сапоги не сделаешь. Материю из него нельзя сделать. То же самое и с тяжёлыми кварками, которые быстро распадаются.

Бывший студент технического ВУЗа: Эти частицы проявляются только в микромире?

Дмитрий Дьяконов: Похоже, что да, если не трогать очень раннюю Вселенную и недра

сверхплотных звёздных объектов.

Бывший студент технического ВУЗа: То есть на длительном промежутке времени никакого наблюдаемого явления нет?

Дмитрий Дьяконов: На первый взгляд, нет.

Алексей, студент МАИ: У меня скорее исторический вопрос. А вот доказано ли бурление вакуума, и если да, то кто за это и что получил? Спасибо.

Дмитрий Дьяконов: Ответ: доказано. За это дали несколько Нобелевских премий, потому что нулевые колебания вакуума проявляются в очень разных вещах. Хрестоматийный для физики пример — это так называемый “лэмбовский сдвиг”. Есть сверхтонкое расщепление уровней в атоме водорода, которое объясняется взаимодействием электронов с вакуумными флуктуациями. И человек по фамилии Лэмб, американский экспериментатор, получил за его обнаружение Нобелевскую премию. А Фейнман и ряд других теоретиков за объяснение этого явления тоже получили Нобелевскую премию. Поэтому — да, вполне доказано.

Лев Московкин: Ко всеобщности вашей науки. Я занимаюсь эволюционной генетикой, и я получил сегодня дополнительную уверенность в своих построениях. Если я правильно понял, я даже не ожидал, что структура хаоса настолько красиво может быть представлена, хотя я далёк от понимания того, как это делается. И я совершенно не понимаю, зачем всуе упоминать Бога, если можно обойтись без него, потому что меня, например, это отпугивает. А клерикалов привлечет, они сейчас за любое слово хватаются, что бы влезть в школу и в ВАК…

Дмитрий Дьяконов: Это у физиков скорее жаргон, чтобы не говорить долго: вот природа устроена так, что… Мы для краткости речи говорим это слово. Если это кого-то коробит, то я прошу прощения.

Борис Долгин: То есть оно употребляется в кавычках.

Алексей, программист: Существует ли вероятность того, что теория струн никак не подтвердится экспериментально и окажется не имеющей отношения к действительности?

Дмитрий Дьяконов: Запросто.

Алексей: То есть может оказаться, что всё это бред.

Дмитрий Дьяконов: Может.

Алексей: А с вашей точки зрения, с какой вероятностью?

Дмитрий Дьяконов: Это не оценивается по вероятности. Я лично не большой поклонник струн, но я слежу за этим, потому что это входит в квалификацию современного физика. И независимо от того, подтвердится теория струны экспериментально или нет, она, как всякая глубокая наука, наработала много интересных методов, которые пригодятся где-то в другом месте. Даже если буквально она будет не правильна. Поэтому изучать это всё равно нужно. Негативное отношение, кстати, приходит из вдумчивого изучения предмета, а не с потолка.

Вопрос из зала: Экспериментально уже смогли получить в лабораторных условиях кварк-глюонную плазму, а может ли она возникнуть в результате коллапса массивной звезды в её центре? Если она там может возникнуть, то как она себя поведёт? Каких эффектов стоит ожидать?

Дмитрий Дьяконов: Спасибо за вопрос. Это повод мне поговорить ещё минут 40, но я постараюсь ответить кратко. Кварк-глюонную плазму придумал мой хороший приятель Эдуард Шуряк из Новосибирска, а теперь в университете Стоуни Брук, щтат Нью-Йорк. Он когда-то написал, что если сталкивать ядра с большой энергией, там будет возникать высокая температура, кварки и глюоны освободятся — и будет что-то вроде плазмы, просто они будут болтаться там и сравнительно слабо взаимодействовать. Отчасти из-за этой его работы было создано несколько ускорителей, то есть Шуряк спровоцировал человечество на то, что были затрачены миллиарды долларов. Ускорители были построены, эксперименты проведены — и оказалось, что там происходит некоторое чудо, которое интересней, чем он или кто-либо другой предполагал. Возникает не слабо взаимодействующая кварк-глюонная плазма, а, наоборот, сильно взаимодействующая, самая идеальная жидкость, которая известна человечеству. Жидкость характеризуется вязкостью. Например, у мазута большая вязкость, у бензина маленькая вязкость, у эфира ещё меньше, у жидкого гелия ещё меньше, а у кварк-глюонной жидкости ещё меньше, чем у гелия. Это открытие буквально последних двух-трех лет. Какие это имеет астрофизические последствия, изучается многими людьми, но я не готов быстро ответить.

Инженер: Скажите, пожалуйста, по мере развития подобного рода теорий, на какие практические дивиденды может рассчитывать человечество по аналогии, скажем, с ядерной физикой?

Дмитрий Дьяконов: Да, тоже благодарю за вопрос. Я отвечу историческим анекдотом. В конце ХIХ века, эта история есть во многих книжках, какой-то молодой человек пришёл к солидному мэтру, и сказал, что хочет стать физиком. Тот ответил: зачем, молодой человек, портить себе карьеру, в физике осталось только два тёмных облачка на светлом горизонте, все остальные проблемы уже, в сущности, решены. Гениальность этого сомнительного советчика заключалась в том, что он указал абсолютно точно именно те два облачка, из-за которых и случилась революция в технологии в XX веке! Одно облачко было фотоэффект, из которого вышла квантовая механика, а второе — опыт Майкельсона–Морли про отсутствие эфира, из которого вышла теория относительности.

Если мы ответим на вопросы, которые я перечислил на последнем слайде, мы будем понимать мир на совершенно другом уровне. Но что из этого последует, никто не знает. Это вечная история. Сто лет тому назад Нильс Бор занимался атомной физикой, пытался понять, почему электроны не падают на ядра, как им надлежало делать согласно классической физике. Атомная физика была совершенно никчёмная, абстрактная наука в те времена. Правильная практическая наука была создание анилиновых красителей, динамита, линкоров, паровозов... Индустриальной державой была та, которая производила много угля и стали. А сейчас половину мировой продукции по стоимости нельзя сделать, если ты не знаешь квантовой механики. Поэтому на самом деле именно Бор в начале ХХ века определил всю технологию конца ХХ века.

И так происходит всё время: сначала понимание новой, поначалу довольно абстрактной науки, потом приходят технологии. Но пока ты, как Бор, не понял, почему электроны не падают на ядро, невозможно сделать процессор для мобилки.

Вопрос из зала: Можно ли сказать, что современная физика, несмотря на все её фантастические достижения, находится в состоянии глубокого фундаментального кризиса?

Борис Долгин: А в чем он заключается?

Вопрос из зала: Я читал Ли Смолина и прочих: кризис противоречия между квантовой механикой и общей теории относительности носит фундаментальный характер, и он не преодолён, и в общем-то всё, что сейчас делается, это некие настройки …

Дмитрий Дьяконов: Я понял ваш вопрос, но, по-моему, не стоит из текущих проблем, которые всегда стоят перед любой наукой, делать кризис. Есть несколько разных идей, как объединить квантовую механику и теорию гравитации — например, через теорию струн или через “BF теорию”, как предлагает тот же Смолин. Это живой научный вопрос, который обсуждается, и профессионалы над этим работают. Поводов говорить, что есть какой-то кризис, нет. Это такой же кризис, какой происходит каждый год во все времена.

Имя неразборчиво: Меня совершенно поразило то, что вы сказали, что взаимодействие между кварками не зависит от расстояния между ними.

Дмитрий Дьяконов: Да, меня это тоже поражает.

Имя неразборчиво: Вы сказали, что можно в каком-то эксперименте как-то разнести один кварк от другого.

Дмитрий Дьяконов: Это то, что называется gedanken, мысленный эксперимент. В реальности кварки невозможно разнести слишком далеко: натянутая между ними струна силой 14 тонн в какой-то момент лопнет, и родятся мезоны, внутри которых кварки снова окажутся близко друг от друга.

Имя неразборчиво: Хорошо, мысленный эксперимент: мы разносим кварки, например, на расстояние от Земли до Солнца. И что произойдет в тот момент, когда мы его отпустим? Один кварк полетит к другому со скоростью света?

Дмитрий Дьяконов: В этом нереалистичном, мысленном эксперименте — да, они полетят назад со скоростью порядка скорости света.

Вопрос из зала: Не могу не спросить про нашумевший бозон Хиггса. Как он вписывается в ту классификацию частиц и как участвует в процессе создания массы для элементарных частиц?

Дмитрий Дьяконов: По стандартной логике, которая не обязана быть правильной, затравочные или исходные массы кварков, которые я перечислял на слайде 3, возникают благодаря взаимодействию с полем Хиггса. Так что он вполне вписывается. Но механизм Хиггса даёт лёгким кваркам слишком маленькую массу — в 60 раз меньше, чем нужно, чтобы объяснить массу протона. Поэтому следующая и гораздо более сложная проблема — как объяснить дальнейшее утяжеление кварков. Здесь уже Хиггс ни при чём, это проблема квантовой хромодинамики. Об этом я и попытался рассказать.

Михаил: Скажите, пожалуйста, где-то год назад в научно-популярной сети прошла информация о теории американского учёного Лизи. Что вы можете сказать о его теории, потому что он претендует на объединение элементарных частиц и теории относительности?

Дмитрий Дьяконов: Это была очередная попытка объединить все имеющиеся известные взаимодействия, включая гравитационные, в одну общую схему, — то, что я на последнем слайде выписал четвёртой проблемой. Я с большим энтузиазмом стал изучать статью Лизи, тем более, что она была созвучна моим собственным мыслям. Но потом я понял, что там ничего не стыкуется… Короче говоря, ерунда.

Алексей: Как вы считаете, может ли быть скрыта какая-нибудь новая физика в тёмной материи? Еще пара неизвестных частиц — и всё будет объяснено?

Дмитрий Дьяконов: Возможно.

Федор, программист: Последний слайд презентации был посвящён вопросам типа “хоть стой, хоть падай”. Однако среди перечисленных не было вопроса о том, почему кварковые комбинации живут разное время. Видимо, этот вопрос по вашей классификации относится к категории лёгких вопросов?

Дмитрий Дьяконов: Да.

Федор, программист: А можно тогда узнать, почему протон стабилен?

Дмитрий Дьяконов: Потому что, как мы говорим, с квантовыми числа протона нет других, более лёгких состояний. Он в своём классе самый лёгкий, поэтому ему распадаться, не нарушая законов сохранения, не на что. Уже нейтрон может распасться на протон, электрон и электронное антинейтрино, что он и делает за 10 минут, если оставить его в покое. Это называется бета-распад ядра.

Федор, программист: По такой логике выходит, что протон вечный?

Дмитрий Дьяконов: Да. Электрон тоже вечный. Хотя, если быть честным, в некоторых гипотетических схемах того великого объединения, на которое я намекал, протон живёт, хотя очень долгое, но конечное время. В принципе он мог бы распадаться. И сейчас несколько лабораторий совершенно серьёзно ищут распад протона. Пока не нашли. Но это научный вопрос, на него надо отвечать.

Дмитрий Ежов, экономист: Я хотел бы проверить свое понимание. Если взять два условно меченных кварка, назовём их Васей и Петей. С силой целых 14 тонн тянет конкретно Васю к Пете или Васю тянет и к Коле, и к Наташе с той же самой силой? Или это память Васи конкретно о Пете?

Дмитрий Дьяконов: Это зависит от комбинации “цветов” у Пети, Коли и Наташи. Может случиться такая комбинация “цветов”, что притяжения не будет.

Анастасия: Насколько я понимаю, в адронном коллайдере сейчас как раз пытаются связать квантовую механику и теорию относительности.

Дмитрий Дьяконов: Это не является целью. Фактически есть две теории относительности. Одна называется “специальная”, вторая — “общая”. Название историческое и неудачное. На самом деле, “общая теория относительности” — это синоним современной теории гравитации. То, что происходит на коллайдере, не имеет отношения к гравитации — это другой масштаб явлений. Что касается “специальной теории относительности”, она стопроцентно важна на коллайдере, потому что там частицы летают со скоростью, очень близкой к скорости света, и поэтому все эффекты “специальной теории относительности” Эйнштейна работают там в полную меру.

Анастасия: Тогда что они пытаются понять?

Борис Долгин: Что вообще интересного ждать от большого адронного коллайдера?

Дмитрий Дьяконов: У меня на эту тему была статья на “Полит.ру” — посмотрите. Большой адронный коллайдер — это новый микроскоп самого большого увеличения, который появился у человечества. Когда-то мы брали лупу, потом микроскоп, потом электронный микроскоп. В ХХ веке стали строить ускорители протонов — это как бы протонные микроскопы. Чем больше энергия сталкивающихся частиц, тем на меньшие расстояния мы проникаем. БАК — это просто очень большой протонный микроскоп, с помощью которого люди пытаются понять, как устроена материя на беспрецедентно мелких масштабах. Кроме того, большие энергии позволяют рождать неизведанные частицы с большой массой, если таковые есть. Когда переходишь границу познанного, то, что там встретится, неизвестно. Поэтому это и интересно.

Вопрос из зала: В рамках ваших исследований, найдены ли какие-либо механизмы использования б о льших энергий, чем в классической ядерной физике?

Дмитрий Дьяконов: Знание, понимание того, что происходит за пределами классической ядерной физики, — да, резко увеличилось за последние десятилетия, но практического использования высоких энергий за несколькими исключениями пока не придумано.

Борис Долгин: Спасибо большое. Я думаю, что все основные вопросы были уже заданы, поэтому стоит поблагодарить за замечательную лекцию.

 

 

Источник: Полит.Ру [http://polit.ru/article/2010/09/16/quarks/]

 

Date: 2015-07-01; view: 407; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА...



mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.005 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию