Вселенная на самом базовом, фундаментальном уровне состоит из частиц. Это мельчайший из возможных кирпичик или набор кирпичиков, из которых можно построить буквально все. На самом меньшем из возможных уровней мы можем свести все, что знаем, к фундаментальным, неделимым, подобным частицам объектам: кваркам, лептонам и бозонам Стандартной модели.
Наша история началась с Большого взрыва около 14 миллиардов лет назад. Согласно теории, за миллионные доли секунды после своего рождения Вселенная представляла собой плазму из элементарных частиц – глюонов и кварков. Затем за очень короткий промежуток времени эта плазма остыла, а из ее частиц образовались известные нам протоны и нейтроны. Компанию им составили различные нестабильные частицы неизвестной структуры – так называемые частицы Х, о существовании которых мир узнал в 2003 году. Тогда японский коллайдер Belle предоставил первые свидетельства существования X-частиц. Эти частицы, однако, распадались слишком быстро, так что изучить их структуру физикам не удалось. Теперь же ученые смогли воссоздать материю первых мгновений жизни Вселенной и наконец обнаружили загадочные частицы. Здорово, не так ли? Вот только плохо изученные частицы не вписываются в существующие модели формирования вещества.
Большой адронный коллайдер, как известно, машина невероятно сложная. Среди основных задач ускорителя заряженных частиц – разгон протонов и тяжелых ионов и изучения продуктов их соударений. Так что когда говорят «эти колдуны-ученые дробят материю на атомы», все действительно так, за исключением, конечно, того, что ученые – не колдуны. Новое исследование, результаты которого были представлены в ходе международной научной конференции по физике, подтвердило существование ранее неизвестной частицы, которая представляет собой тетракварк – экзотический адрон, содержащий два кварка и два антикварка. Это – самая долгоживущая частица экзотической материи, которую когда-либо открывали исследователи, и первая, содержащая два тяжелых кварка и два легких антикварка. И прежде чем вы окончательно запутаетесь, напомним, что кварки – это фундаментальные строительные блоки, из которых строится материя. Объединяясь, эти субатомные частицы образуют адроны – группу, включающую знакомые протоны и нейтроны (иными словами, кварки меньше, чем просто маленькие.) Протоны и нейтроны состоят из трех кварков, но недавно обнаруженная частица адрона состоит из четырех, что делает ее разновидностью тетракварка – абсолютно новой частицы.
Еще в 1920-х годах прошлого века, в попытках объединить силы гравитации и электромагнетизма, Теодор Калуца и Оскар Клейн предположили о существовании дополнительного измерения за пределами привычных трех пространственных измерений и времени – которые в физике объединены в 4-мерное пространство-время. Если оно существует, то такое новое измерение должно быть невероятно крошечным и незаметным для человеческого глаза. В конце 1990-х годов эта идея пережила замечательный ренессанс, когда ученые осознали, что существование пятого измерения может дать ответы на некоторые из фундаментальных вопросов физики элементарных частиц. В частности, Юваль Гроссман из Стэнфордского университета и Маттиас Нойберт, в те годы профессор Корнельского университета, в своем исследовании показали, что внедрение стандартной модели физики элементарных частиц в 5-мерное пространство-время может объяснить интригующие закономерности, наблюдаемые в массах элементарных частиц.
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.
Ряд “невозможных” частиц был обнаружен во время изучения физических свойств шестого континента при помощи Антарктического импульсного переходного антенного эксперимента (ANITA), сообщает портал livescience.com. Согласно мнению исследователей, впервые обнаруживших таинственные частицы, открытие новых видов нейтрино над Антарктидой может вызвать смерть общепринятой физической парадигмы, которая уже и без того трещит по швам. Так почему же новые виды нейтрино могут объявить конец современной физики?
Все знают, что Вселенная постоянно расширяется, однако никто не знает, как быстро она это делает. С тех пор, как наше мироздание возникло в результате взрыва крошечного пятнышка, которое буквально за долю секунду превратилось в окружающий нас с вами мир, Вселенная продолжает раздуваться, при этом постоянно ускоряясь с неизвестной нам скоростью. Вопрос о скорости расширения Вселенной заставляет не утихать вечные дебаты ученых, у каждого из которых имеется свое собственное мнение по данному вопросу. Согласно статье, опубликованной на портале livescience.com, на скорость расширения Вселенной может влиять пока еще не открытая частица, обнаружение которой может изменить судьбу всего нашего мироздания.
Многие из вас могут наивно полагать, что самой маленькой частицей во Вселенной является атом. Что же, атом действительно считался мельчайшей и неделимой частицей вплоть до открытия в 1897 году Джозефом Томпсоном электрона; протона, который был открыт в 1920 году Эрнестом Резерфордом, а в 1932 году и нейтрона, который впервые был обнаружен английским физиком Джеймсом Чедвиком. Спустя почти 100 лет, мы знаем, что все во Вселенной состоит из кварков — загадочных частиц, которые принимают активное участие в гравитационных и электромагнитных взаимодействиях. Так что же такое кварк и как он выглядит?
Совсем недавно группа ученых определила, что некоторые квантовые частицы могут регенерировать после своего распада. Это открытие очень важно для будущего человечества, квантовых вычислений и межгалактических граффити. Физики-теоретики из Технического университета Мюнхена и Института Макса Планка провели эксперименты по моделированию, чтобы определить, что некоторые квазичастицы по своей сути бессмертны. Да, согласно второму закону термодинамики, ничто не длится вечно, но эти квантовые частицы могут восстанавливаться после распада — подобно фениксу из греческой мифологии.
Из чего состоит Вселенная на самом базовом, фундаментальном уровне? Существует ли мельчайший из возможных кирпичик или набор кирпичиков, из которых можно построить буквально все в нашей Вселенной и которые нельзя разделить на что-то еще меньшее? На этот вопрос у науки есть много интересных ответов, впрочем, которые нельзя назвать финальными и окончательными. Потому что в физике всегда есть место для неопределенности, особенно когда речь заходит о том, что мы найдем в будущем.
Европейская организация по ядерным исследованиям (CERN) продолжает эксперименты с использованием ускорителей частиц. На этот раз ученые хотят провести очередные исследования антиматерии. В данном случае речь идет о влиянии гравитации. Ведь если предположить, что вещество и антивещество имеют одну и ту же массу и почти одинаковые физические свойства, то и гравитация должна действовать на них одинаково. Несмотря на столь очевидные выводы, на практике они не проверялись ни разу. И именно это хотят сделать физики из CERN, проведя сразу 2 эксперимента, которые могут подтвердить (или не подтвердить) некоторые существующие теории.