Всё, что меньше протона

Ученые надеются приручить силу, которая не дает вселенной элементарных частиц превратиться в хаос.
Уйти в глубь протона и не заблудиться в глюонном поле – вот мечта нынешнего поколения физиков!
Художник Петер Грик. Ядерное вещество, 2006 год. Источник: gric.at
Уйти в глубь протона и не заблудиться в глюонном поле – вот мечта нынешнего поколения физиков!
Художник Петер Грик. Ядерное вещество, 2006 год. Источник: gric.at
Чем ближе дата пуска самого большого и мощного на Земле ускорителя элементарных частиц, LHC (Large Hadrons Collider – Большой адронный коллайдер), расположенного в Европейском центре ядерных исследований в Женеве, тем сильнее информационный шум вокруг этого события.

Кажется, мировое сообщество физиков, занимающихся изучением фундаментального устройства материи, пространства и времени, буквально замерло в ожидании первых экспериментальных данных. Как тот бегун, который ждет команды «Марш!».

Строительство LHC началось еще в 1996 году. Коллайдер будет представлять собой кольцевой ускоритель, расположенный под землей на глубине 100 м. Кольцо LHC длиной 27 километров (sic!) проходит под территориями Швейцарии и Франции. Отдельные части и узлы коллайдера собирали в разных странах мира, в том числе и в России. Запуск его в работу планируется на ноябрь текущего года.

Речь идет о том, что в LHC будут воспроизведены условия, характерные для момента так называемого Большого взрыва, в результате которого родилась наша Вселенная примерно 14 млрд. лет назад. Именно тогда и появилось все вещество Универсума. И одна из самых волнующих загадок – что, собственно, превращает материю в таковую, какие силы (сила?) «лепят» потрясающее разнообразие проявлений этой материи, которое мы наблюдаем во Вселенной, и, в конце концов, что наделяет элементарные частицы массой?

Ответ, во всяком случае теоретический, имеется: кварки.

Предположения о существовании кварков – строительной основы элементарных частиц – были высказаны еще в 1964 году американским физиком Марри Гелл-Маном. Теория родилась в процессе изучения взаимодействия между элементарными частицами внутри ядра атома.

Протоны и нейтроны вели себя странно, и, казалось, совсем не по привычным для квантовой механики законам. Недаром и сам термин «кварк» был позаимствован Гелл-Маном из романа Джеймса Джойса «Поминки по Финегану», где этим словом обозначалось нечто таинственное и неопределенное.

Сегодня насчитывается около двух десятков разновидностей кварков, все они имеют дробный электрический заряд (кварки: +2/3, –1/3, антикварки: -2/3, +1/3) и располагаются внутри элементарных частиц триадами. Изучение этих фундаментальных кирпичиков материи проводится в основном на протонах.

И сравнение с «кирпичиками» здесь совсем не случайно – кварки, так же как и глиняные блоки в наших домах, соединяются между собой особым «цементным раствором» – глюонным полем (от англ. glue – клей). И, как показывают исследования, эта связующая материя намного важнее для физики, чем сами кварки: по некоторым оценкам, глюонное поле содержит 98% всей массы протона (sic!).

Протон, как элементарная частица, образуется тремя кварками. Взаимодействуя между собой, кварки порождают абсолютно новое физическое поле – глюонное облако. О его существовании говорил все тот же Гелл-Ман еще в 1973 году. Парадокс в том, что глюонное облако не является ни материей в привычном нам смысле слова, ни волновым полем и при этом живет собственной жизнью, отдельной от кварков.

Его энергия колеблется от 938 МэВ (мегаэлектровольт) до 1520 МэВ, и, самое главное, эта энергия берется как бы из ничего. Это дает возможность предположить, что глюонное поле – один из источников массы во Вселенной, наряду с хиггсовым полем, нейтрино, суперчастицами и темной материей.

«Кто мог предположить, что при собирании одинаковых атомов в природе могут появляться разные результаты – сверхпроводимость или ферромагнетизм? Также неизвестно откуда родилось и глюонное поле, – подчеркнул кандидат физико-математических наук, сотрудник Льежского университета (Бельгия) и Института математики СО РАН (Новосибирск) Игорь Иванов, выступая недавно на публичной лекции в Москве, организованной фондом «Династия». – С чем его можно сравнить? Накрошите шарики пенопласта на поверхность стола и дуньте на них – шарики разлетятся в разные стороны. Затем налейте на стол немного воды и повторите опыт – шарики затормозят свое ускорение. Подобное торможение элементарным частицам обеспечивает глюонное облако».

Выходит, что глюонное поле, порождая массу, отвечает и за притяжение кварков друг к другу – экспериментально «оторвать» их друг от друга еще ни разу не удалось. Фактически глюонное поле является той загадочной силой, которая не дает вселенной элементарных частиц превратиться в хаос.

Обсудить на форуме Уникальный физический прибор LHC, как надеются ученые (некоторые в этом даже абсолютно уверены!), и позволит изучить самые тонкие механизмы функционирования пространства-времени. Внутри установки будут воспроизведены процессы, результаты которых, по мнению специалистов «Центра высокотемпературной техники», участвующих в создании ключевых узлов LHC – торцевых адронных калориметров, могут привести к открытиям настолько колоссальным, что «определят генеральное развитие науки и технологии в XXI веке». Вряд ли это преувеличение.

   
автор: Александр Межников
Кроме того...
Всё, что меньше протона
Ученые надеются приручить силу, которая не дает вселенной...
  • Текущие обсуждения статей
Бионическая рука-протез
Телепортация - фантастика или реальность?
Ученые вывели формулу удачи
Смех не лечит раковых больных
Приливы и отливы вызывают сейсмические колебания
Нью-Йорк и Лос-Анджелес уйдут под воду к 2015-му году
Посмотреть весь форум

  • поиск статей на сайте
Введите фразу, слово или часть слова
Темы этого номера
Создана искусственная бактерия
Создана искусственная бактерия Создана искусственная бактерия
Американский ученый Крейг Вентер заявил о том, что ему удалось синтезировать в лаборатории искусственную хромосому
Разработана бумага, способная удерживать электричество
Разработана бумага, способная удерживать электричество Разработана бумага, способная удерживать электричество
В политехническом институте штата Нью-Йорк изобретена бумага, в которой можно накапливать электрическую энергию
Роговица из полимера вместо донорской
Роговица из полимера вместо донорской Роговица из полимера вместо донорской
Искусственная роговица глаза на основе полимера поможет решить проблему дефицита донорского материала
Компьютерная система ловит террористов
Компьютерная система ловит террористов Компьютерная система ловит террористов
Университет БаффалоUniversity at Buffalo сообщил о создании технологии
Оружие будущего. Самые секретные проекты Пентагона
Оружие будущего. Самые секретные проекты Пентагона Оружие будущего. Самые секретные проекты Пентагона
Представляем вам обзор наиболее перспективных военных технологий будущего
Робот для одиноких и неженатых
Робот для одиноких и неженатых Робот для одиноких и неженатых
Концепт робота "YABO" был специально разработан для "одиноких и неженатых", проще говоря, для развлечения хозяина
Беспилотный аппарат на водородных топливных ячейках
Беспилотный аппарат на водородных топливных ячейках Беспилотный аппарат на водородных топливных ячейках
Команда корейских специалистов разработала беспилотный летательный аппарат
Изъян в научной картине мира
Изъян в научной картине мира Изъян в научной картине мира
Необходимость пересмотра шкалы астрономических расстояний, выявленная канадскими учеными
Созвездие Ориона оказалось на 300 световых лет ближе к Земле
Созвездие Ориона оказалось на 300 световых лет ближе к Земле Созвездие Ориона оказалось на 300 световых лет ближе к Земле
Новые научные данные показывают, что созвездие Ориона находится к Земле на 300 световых лет ближе, чем считалось ранее
Двуликий Япет
Двуликий Япет Двуликий Япет
Из-за пятен его называют "далматинцем"
На Юпитере сверкают молнии
На Юпитере сверкают молнии На Юпитере сверкают молнии
Космический корабль New Horizons («Новые горизонты») обнаружил на полюсах Юпитера вспышки молний
Любовь и роботы. Влечение человека к машине стало реальностью
Любовь и роботы. Влечение человека к машине стало реальностью Любовь и роботы. Влечение человека к машине стало реальностью
Социологи недавно стали замечать ширящееся и несколько тревожное явление: люди все чаще влюбляются в свои компьютеры
Стресс заставляет память работать интенсивнее
Стресс заставляет память работать интенсивнее Стресс заставляет память работать интенсивнее
Воспоминания, связанные со страхом или радостью, сильнее и отчетливей нейтральных
Медики разработали "космическое лекарство" от инсульта
Медики разработали "космическое лекарство" от инсульта Медики разработали "космическое лекарство" от инсульта
Применение нагрузочных костюмов "Регент", разработанных космическими врачами
Люди не хотят иметь детей из-за мировых проблем
Люди не хотят иметь детей из-за мировых проблем Люди не хотят иметь детей из-за мировых проблем
Каждый седьмой британец не хочет иметь детей из-за существующих глобальных угроз
Микробы способны выживать на протяжении 100 000 лет
Микробы способны выживать на протяжении 100 000 лет Микробы способны выживать на протяжении 100 000 лет
В результате нового исследования, проведенного биологами из университета штата Калифорния в Беркли, выяснилось
Растения формируют коммуникационные сети
Растения формируют коммуникационные сети Растения формируют коммуникационные сети
С сегодняшнего дня растения больше нельзя рассматривать как скучные и пассивные живые организмы. Оказывается
Самый древний европейский город
Самый древний европейский город Самый древний европейский город
Археологи полагают, что им удалось найти остатки поселения, которые доказывают, что Кадис, расположенный на юге Испании
Аппарат для снятия ЭКГ
Аппарат для снятия ЭКГ Аппарат для снятия ЭКГ
Все кардиологи мира до сих пор пользуются разработкой Вильяма Эйндховена
Всё, что меньше протона
Всё, что меньше протона Всё, что меньше протона
Ученые надеются приручить силу, которая не дает вселенной элементарных частиц превратиться в хаос

 
  • Главные темы / архив
№082текущий номер Технологии
Биоклиматическое здание
    

    

    

    

    

 
  • Человек
  • Планета Земля
  • История изобретений
  • Чёрный ящик
  • Всё, что меньше протонаВсё, что меньше протона
    Ученые надеются приручить силу, которая не дает вселенной элементарных частиц превратиться в хаос
  • Воля случая
  • Технологии
  • Техника
  • Космос
045
  • Чёрный ящик