Rambler's Top100
Портал | Содержание | О нас | Пишите | Новости | Книжная лавка | Голосование | Топ-лист | Регистрация | Дискуссия
Лучшие молодые
ученые России

Авторские научные обозрения в "Русском переплете"
"Физические явления на небесах" | "Неизбежность странного микромира" | "Биология и жизнь" | "Terra & Comp" | Научно-популярное ревю | Теорфизика для малышей
Семинары - Конференции - Симпозиумы - Конкурсы

TERRA & Comp
С 07 августа 2003 года обозрение ведет Александр Семенов
До 10.07.2002 вел Кирилл Крылов

НАУКА

Новости

Научный форум

Научно-популярный журнал Урания в русском переплете

Космические новости

Энциклопедия космонавтика

Энциклопедия "Естествознание"

Журнальный зал

Физматлит

News of Russian Science and Technology

Научные семинары

Почему молчит Вселенная?

Парниковая катастрофа

Кто перым провел клонирование?

Хронология и парахронология

История и астрономия

Альмагест

Наука и культура

 Журналы в сети:

Nature

Успехи физических наук

New Scientist

ScienceDaily

Discovery

ОБРАЗОВАНИЕ

Открытое письмо министру образования

Антиреформа

Соросовский образовательный журнал

Биология

Науки о Земле

Математика и Механика

Технология

Физика

Химия

Русская литература

Научная лаборатория школьников

КОНКУРСЫ

Лучшие молодые
ученые России

Для молодых биологов

БИБЛИОТЕКИ

Библиотека Хроноса

Научпоп

РАДИО

Читают и поют авторы РП

ОТДЫХ

Музеи

Игры

Песни русского застолья

Народное

Смешное

О НАС

Редколлегия

Авторам

О журнале

Как читать журнал

Пишут о нас

Тираж

РЕСУРСЫ

Поиск

Проекты

Посещаемость

Журналы

Русские писатели и поэты

Избранное

Библиотеки

Фотоархив

ИНТЕРНЕТ

Топ-лист "Русского переплета"

Баннерная сеть

Наши баннеры

НОВОСТИ

Все

Новости русской культуры

Новости науки

Космические новости

Афиша

The best of Russian Science and Technology


"Русский переплет" зарегистрирован как СМИ. Свидетельство о регистрации в Министерстве печати РФ: Эл. #77-4362 от
5 февраля 2001 года. При полном или частичном использовании
материалов ссылка на www.pereplet.ru обязательна.

Тип запроса: "И" "Или"

28.06.2012
16:57

Власти Нью-Йорка подвели итоги ежегодного конкурса приложений BigApps

    Конкурс позволил властям крупнейшего города США привлечь внимание к своей программе открытого доступа к муниципальной информации и превращения Нью-Йорка в . . .

28.06.2012
16:51

Жарче Солнца

    Как пишет Андрей Коняев на Lenta.ru, физики попали в Книгу рекордов Гиннесса с температурным рекордом

    Физики, работающие с ускорителем RHIC в Брукхейвенской национальной лаборатории, попали в Книгу рекордов Гиннесса с формулировкой "за самую высокую температуру, полученную в лабораторных условиях". Сталкивая ионы золота на ускорителе, ученые смогли добиться возникновения кварк-глюонной плазмы, температура которой составила 4 триллиона (4x1012) градусов Цельсия. Сделано это было вовсе не для развлечения - эксперименты с такой плазмой помогут ответить на многие вопросы, касающиеся, например, истории возникновения Вселенной.

    Конфайнмент и реальность кварков

    В 1964 году Мюррей Гелл-Манн и Джордж Цвейг ввели понятие кварков. На тот момент накопилось большое количество экспериментального материала по элементарным частицам, и в этот материал просто необходимо было внести хоть какой-то порядок. Согласно популярной легенде, название нового класса частиц Гелл-Манн позаимствовал из "Поминок по Финнегану" Джеймса Джойса, где встречается фраза "Три кварка для Мюстера Марка!" (Three quarks for Muster Mark!). Цвейг продвигал карточную терминологию, называя частицы тузами, но это название не прижилось.

    Проблема со свойством конфайнмента заключается, среди прочего, в том, что оно является своего рода надстройкой над теорией, удобным объяснением экспериментальных результатов. Строгого доказательства (то есть выведения этого принципа как теоремы из постулатов теории - в данном случае квантовой хромодинамики) пока не существует. Надежда получить это доказательство, однако, имеется - она связана с тем, что в некоторых более простых теориях свойство конфайнмента вывести удается.

    Первоначальная модель Гелл-Манна и Цвейга включала всего три аромата кварков - нижний (d), верхний (u) и странный (s). При помощи кварков физикам удалось объяснить многие свойства частиц, а также предсказать ряд экспериментальных результатов. С самого начала, однако, ученые восприняли новые частицы как математическую абстракцию.

    Надо сказать, что подобные абстракции в физике на тот момент уже имелись - например, это так называемые квазичастицы. Вообще, в квантовой механике принято, чтобы взаимодействие осуществлялось порционно, при помощи каких-то частиц-переносчиков. Квазичастицы стали результатом такого насильственного порционного разбиения процессов - квантования. Например, колебания электронного газа в металле после квантования превратились в плазмоны, колебания атомов кристалла - в фононы и так далее. Все это при решении многих задач очень облегчает ученым жизнь, хотя в действительности никаких фононов и плазмонов, вообще говоря, нет.

    На то, чтобы убедиться в реальности существования кварков, у физиков ушли годы и сотни научных работ. Вот краткая хронология этого процесса.

    В 1968 году эксперименты по неупругому рассеиванию протонов показали, что у протона есть нетривиальная внутренняя структура (то есть он не является элементарным кирпичиком материи), в частности, он состоит, предположительно, из трех точечных объектов.

    В этом же году эксперименты на Стэнфордском линейном ускорителе подтвердили реальность u-, d- и s-кварков.

    В 1970 году был предложен еще один кварк - зачарованный (c)

    В 1973 году Макото Кобаяси и Тосихидэ Масакава, объясняя нарушение CP-симметрии, ввели еще два кварка, позже названные истинный (t) и прелестный (b), доведя общее количество кирпичиков до шести (или двенадцати, если учитывать, что у каждого кварка есть собственный антикварк).

    В 1974 году на ускорителе SLAC в Брукхейвенской национальной лаборатории было доказано существование c-кварка

    В 1977 году в Фермилаб была подтверждена реальность b-кварка

    В 1995 году на ускорителе Тэватрон в Фермилаб удалось обнаружить истинный кварк.

    Для ныне закрытого Тэватрона открытие истинного кварка было звездным часом. Полученная частица оказалась ужасно массивной - она в 100 тысяч раз тяжелее своего самого легкого родственника - u-кварка, и по массе вполне может сравниться с атомом вольфрама. Этот эксперимент по сути закрыл вопрос о существовании кварков, подтвердив их реальность.

    В окончательной версии оказалось, что существуют три поколения кварков, по две штуки в каждом - то есть, всего шесть (или двенадцать, если учитывать, что у каждого кварка есть его антидвойник). Все, что можно получить из этого набора, назвали адронами. Пока известны два класса адронов - барионы (три кварка) и мезоны (два кварка). При этом теория, вообще говоря, не запрещает существование частиц с большим числом кварков, однако достоверно их обнаружить пока не удавалось (хотя намеки на них в некоторых экспериментах и возникали).

    Надо сказать, что, среди прочего, в реальность кварков мешает поверить их замечательное свойство - конфайнмент, которое также затрудняет пояснение этого вопроса людям, плохо представляющим себе устройство мира элементарных частиц. Если говорить простыми словами, то у каждого кварка и антикварка есть некая характеристика, называемая цветным зарядом, а в природе должны существовать только частицы с нулевым цветным зарядом (их еще называют бесцветными). Из этого принципа вытекает, что отдельно кварки не встречаются - ведь у них у всех не нулевой цветной заряд.

    В общих чертах объяснить причины конфайнмента можно следующим образом. Цветное взаимодействие с ростом расстояния не ослабевает, а усиливается. Пару кварков в составе типичного мезона удобно представлять точками, связанными двумя эластичными лентами. Если тянуть за кварки очень сильно (то есть сообщать такой частице большую энергию), то ленты лопнут, но сделают это одновременно. При этом энергия, накопленная в лентах, никуда не денется, а приведет, по знаменитой формуле E=mc2, к образованию пары кварк-антикварк. В результате вместо одного мезона у нас окажется два.

    Такой процесс превращения составляющих элементарную частицу кварков и глюонов (вместе этот класс получил название партонов) в адроны называется адронизацией.

    Все о плазме

    Оказывается, при высоких температурах (или высокой плотности энергии) кварки и глюоны могут покидать частицы, образуя своего рода "суп". Так как этот "суп" в сумме не имеет цветного заряда, это не противоречит принципу конфайнмента. По аналогии с квазинейтральной плазмой (то есть таким состоянием вещества, при котором оно состоит из частиц с ненулевым электрическим зарядом, оставаясь в целом электрически нейтральным), новое состояние вещества получило название кварк-глюонной плазмы (КГП).

    Это понятие оказалось очень полезным для физики. Например, спустя примерно микросекунду после Большого Взрыва вся Вселенная была наполнена такой плазмой. Именно процессы в этой плазме привели к тому, что обычное вещество возобладало над антивеществом - будь все симметрично, атомы спокойно бы аннигилировались и получилась бы почти пустая, наполненная преимущественно излучением Вселенная. Этого, однако, не произошло, и причины этого события кроются в поведении плазмы.

    Впервые получить плазму удалось только в 2000-х годах - оно и понятно, речь идет об огромных энергиях, соответствующих температуре вещества порядка триллиона (1012) градусов Цельсия. Пока Большой адронный коллайдер в CERN набирает обороты и ищет бозон Хиггса, лидером по изучению кварк-глюонной плазмы является Брукхейвенская национальная лаборатория.

    На установленном в этой лаборатории ускорителе RHIC сталкиваются ионы золота. Скорости пучков при этом составляют 99,995 процента от скорости света (при такой скорости из-за релятивистских эффектов ионы выглядят как плоские блины). При таком столкновении цветные ленточки между кварками рвутся (обычно в нескольких местах сразу), и стартует процесс адронизации. При этом образуются целые пучки - джеты - элементарных частиц. Их и регистрируют детекторы ускорителя.

    Надо сказать, что физикам, работающим с RHIC, уже удалось получить множество уникальных данных. Например, в 2005 году исследователи установили, что кварк-глюонная плазма - наиболее близкая к идеальной жидкость в природе. Важным параметром жидкости является вязкость, определяющая внутреннее трение. Типичный пример вязкой жидкости - мед, а невязкой - вода. Используя методы теории струн, теоретики рассчитали по сути минимальную возможную вязкость для реального физического объекта (некоторое время назад, однако, этот вывод был оспорен). Получилась очень маленькая величина (много меньше вязкости, например, жидкого гелия).

    Так вот, в 2008 году в Nuclear Physics A вышла работа, в которой физики, используя экспериментальные данные RHIC, установили, что на энергиях порядка 170 мегаэлектронвольт кварк-глюонная плазма обладает вязкостью, близкой к теоретическому пределу (на самом деле в работе и в теории рассматривается отношение вязкости и так называемой плотности энтропии, однако, в данном случае это не так важно).

    Из этого, по словам ученых, можно вывести много интересного - например, в прежних расчетах кварк-глюонную плазму рассматривали как газ. Другое интересное следствие (впрочем, не столь важное для науки) - неожиданное сходство динамики поведения у веществ при температурах, близких к абсолютному нулю (например, жидкого гелия) и при крайне высоких температурах. Просто удивительная симметрия!

    Температурный рекорд

    В 2010 году появилась информация, что физикам из Брукхейвенской лаборатории удалось измерить температуру получаемой ими плазмы. Сделано это было при помощи анализа энергии фотонов, испускаемых при столкновении пучков - грубо говоря, ученые смотрели как ярко светится получившаяся плазма. Трудность при таком подходе заключается в том, что часть фотонов, регистрируемых детекторами, образуется не при столкновении ионов золота, а при вторичных столкновениях. Эти "вторичные" фотоны мешают анализу. После теоретического анализа исследователям удалось установить, что большая часть лишних частиц создается при столкновении протонов.

    Поэтому физики действовали по следующему алгоритму: сначала на ускорителе сталкивались протоны. Их излучение регистрировалось, отмечались его особенности. Затем сталкивались ионы золота и регистрировалось их излучение. После этого при помощи специальных алгоритмов из данных об ионах убирался фоновый шум, создаваемый столкновениями протонов. В результате физики получали информацию непосредственно о фотонах, возникших во время столкновения.

    Получив эти данные, исследователи определили температуру плазмы - она оказалась равной 4 триллионам градусов Цельсия (в 250 тысяч раз горячее, чем в центре Солнца)! Надо сказать, что в Большом адронном коллайдере при столкновении ионов из-за большей плотности энергии должна возникать температура около 10 триллионов градусов, но это значение - результат расчетов, математических прикидок, так и не проверенных на практике (например, аналогичным брукхейвенскому методом "ловли" фотонов от первоначального столкновения).

    Среди прочего, столь высокая температура означает, что ученые действительно имеют дело с КГП - согласно теоретическим выкладкам, вещество переходит в состояние кварк-глюонной плазмы при гораздо меньших температурах.

    Теперь эти данные были официально признаны Книгой рекордов Гиннесса. С научной точки зрения, это признание ничего не стоит - книгу выпускает коммерческая организация, не имеющая никакого отношения к науке. Более того, до сих пор измерения не были проверены в независимых экспериментах, поэтому научное сообщество официально результаты RHIC на вооружение пока не взяло. Вместе с тем, быть может, такое, пусть и дешевое, внимание пойдет экспериментам на пользу - ускоритель Брукхейвенской национальной лаборатории как раз проходит модернизацию. А теоретикам очень нужны результаты RHIC, ведь в КГП кроется еще столько всего неизвестного.

28.06.2012
16:38

Древний всплеск радиоактивности связали с явлением "красного распятия"

    Студент Калифорнийского университета Джонатан Аллен (Jonathon Allen) нашел в исторической хронике возможную причину недавно обнаруженного всплеска в космическом . . .

28.06.2012
16:36

Программа Тьюринга сыграла в шахматы через 58 лет после смерти автора

    На конференции в Манчестере, посвященной столетию со дня рождения Алана Тьюринга, Гарри Каспаров сыграл в шахматы с программой, которую ученый написал на бумаге в . . .

27.06.2012
23:09

Google анонсировала планшет за двести долларов

    Компания Google на конференции I/O в Сан-Франциско представила планшет Nexus 7. Трансляция мероприятия идет на сайте I/O и на YouTube. Планшет имеет сенсорный экран с . . .

27.06.2012
23:00

Microsoft и рынок смартфонов

    Не успело ИТ-сообщество <переварить> новость о выпуске Microsoft собственного планшета, как появилась информация о том, что софтверный гигант задумал производить . . .

27.06.2012
22:43

В России может появиться виртуальный крематорий

    В России может появиться виртуальный крематорийРоссийские социологи провели необычный опрос среди молодежи, в котором приняло участие 400 человек в возрасте от 15 . . .

27.06.2012
22:40

Квантовый биокомпьютер

    Как пишет Берд Киви на страницах 3DNews.ru, прогресс компьютерной индустрии, последние полвека обеспечиваемый постоянной миниатюризацией элементов микросхем, . . .

27.06.2012
21:43

Итоги совместной конференции Intel и Microsoft 2012 для разработчиков

    Второй раз в России прошла конференция по софтверным разработкам Intel, на этот раз организованная совместно с корпорацией Microsoft*. Подробнее о конференции можно . . .

27.06.2012
19:59

Гены дельфинов рассказали об эволюции мозга

    Ученые проанализировали особенности ДНК дельфинов, и определили те гены, которые позволили их предкам резко увеличить объем мозга. Работа опубликована в журнале . . .

27.06.2012
18:11

В древнейшем метеорите обнаружили неизвестный минерал

    Американским геологам из Калифорнийского технологического института удалось обнаружить в составе метеорита Альенде новый минерал, который получил название . . .

27.06.2012
17:39

ОАО <Концерн <Сириус> и корпорация IBM подписывают меморандум по развитию <разумных городов>

    Корпорация IBM и ОАО <Концерн <Сириус> ГК <Ростехнологии> объявляют о подписании меморандума, предполагающего сотрудничество по созданию комплексных . . .

27.06.2012
17:25

Физики разобрались с распространением жидкости в пористом стекле

    Группа ученых из Германии, Польши и Чили предложила модель распространения жидкости в пористом стекле с порами нанометрового диаметра. По словам ученых, . . .

27.06.2012
17:23

Половой патриотизм гладких китов стал угрозой их существованию

    Биологи установили, что самцы южных гладких китов из Новой Зеландии размножаются практически исключительно внутри своей популяции. Это снижает ее генетическое . . .

27.06.2012
17:21

Нейронная сеть Google распознала котов

    Специалисты из Google создали крупнейшую нейронную сеть. После серии экспериментов сеть заинтересовалась котами. Результаты ученые изложили в публикации (pdf), . . .

27.06.2012
17:20

Меланин оказался "зеленым" полупроводником

    Физики изучили электрические свойства животного пигмента меланина и предложили использовать его в качестве биосовместимого полупроводника для электроники . . .

26.06.2012
20:55

Intel Labs: "Назад в будущее"

    Intel Labs открыла свои двери для журналистов и специалистов в рамках X юбилейной конференции Research at Intel. Джастин Раттнер (Justin Rattner), генеральный директор Intel по . . .

26.06.2012
20:51

Физики придумали пространственно-временные кристаллы

    Физики предложили способ создания пространственно-временных кристаллов, - систем, чья структура регулярна не только в пространстве, но и во времени. Работа пока не . . .

26.06.2012
19:09

Юные социальные предприниматели решают задачи повседневной безопасности людей

    Названы победители Международного финала программы <Социальное предпринимательство>, организованного сообществом организаций <Достижения молодых - Юный . . .

26.06.2012
19:04

Математики придумали алгоритм поиска источников загрязнения

    Французские математики предложили алгоритм, который позволяет выявлять местоположения источников загрязнения по данным о загрязнении конкретных областей . . .

<< 1731|1732|1733|1734|1735|1736|1737|1738|1739|1740 >>

ЛИТЕРАТУРА

Новости русской культуры

К читателю

Содержание

Публицистика

"Курск"

Кавказ

Балканы

Проза

Поэзия

Драматургия

Искания и размышления

Критика

Сомнения и споры

Новые книги

У нас в гостях

Издательство

Книжная лавка

Журнальный зал

ОБОЗРЕНИЯ

"Классики и современники"

"Слово о..."

"Тайная история творений"

"Книга писем"

"Кошачий ящик"

"Золотые прииски"

"Сердитые стрелы"

КУЛЬТУРА

Афиша

Новые передвижники

Фотогалерея

Музыка

"Неизвестные" музеи

Риторика

Русские храмы и монастыри

Видеоархив

ФИЛОСОФИЯ

Современная русская мысль

Искания и размышления

ИСТОРИЯ

ХРОНОС

История России

История в МГУ

Слово о полку Игореве

Хронология и парахронология

Астрономия и Хронология

Альмагест

Запечатленная Россия

Сталиниана

ФОРУМЫ

Дискуссионный клуб

Научный форум

Форум "Русская идея"

Форум "Курск"

Исторический форум

Детский форум

КЛУБЫ

Пятничные вечера

Клуб любителей творчества Достоевского

Клуб любителей творчества Гайто Газданова

Энциклопедия Андрея Платонова

Мастерская перевода

КОНКУРСЫ

За вклад в русскую культуру публикациями в Интернете

Литературный конкурс

Читательский конкурс

Илья-Премия

ДЕТЯМ

Электронные пампасы

Фантастика

Форум

АРХИВ

2001

2000

1999

Фотоархив

Все фотоматериалы

Помощь корреспонденту Добавить новость
НАУКА В "РУССКОМ ПЕРЕПЛЕТЕ"

Если Вы хотите стать нашим корреспондентом напишите lipunov@sai.msu.ru

 

© 1999, 2000 "Русский переплет"
Дизайн - Алексей Комаров

Rambler's Top100