Большой адронный коллайдер очень скоро снова заработает с удвоенной скоростью. Физики полагают, что столкновения частиц на околосветовых скоростях помогут раскрыть целый набор новых частиц, открывающих изнанку физики: суперсимметрию. В прошлый раз мы немного затронули эту тему, пришло время обсудить, что это за суперсимметрия и зачем она нам.
Физики-теоретики утверждают, что энергию можно черпать прямо из вакуума, используя гравитацию. Если ученым удастся показать, что это возможно, в долгосрочной перспективе это может вылиться в постулирование доказательства гравитона, частицы гравитации, и приблизить ученых на шаг ближе к разработке «теории всего», которая может объяснить работу Вселенной от самых малых до крупнейших масштабов.
Говорят, что самые тяжелые для исполнения музыкальные партии зачастую являются самыми простыми. То же самое и с наукой: простейшие вопросы вроде «из чего состоит Вселенная?» ставят в тупик самые светлые умы в области физики. Ставили, во всяком случае. На следующей неделе Большой адронный коллайдер в ЦЕРНе снова заработает после двухлетней программы техобслуживания и модернизации.
Когда кто-то упоминает вслух «другие измерения», мы начинаем думать о всяких параллельных Вселенных — альтернативных реальностях, которые существуют параллельно нашей, но в которых все работает или происходит по-другому. Тем не менее реальность измерений и роли, которую они играют в нашем упорядочении Вселенной, серьезно отличается от этого популярного объяснения.
Ученые Европейской организации по ядерным исследованиям (CERN, ЦЕРН) опять собираются использовать свой Большой адронный коллайдер в поисках разных интересных вещей. При предыдущем использовании им удалось найти так называемую «частицу Бога». Но в мире назревает тревога и беспокойство относительно того, не играют ли ученые CERN с огнем. Шутка ли, сам Стивен Хокинг в свое время заявил, что «частица Бога», обнаруженная CERN, могла уничтожить Вселенную, заставив пространство-время коллапсировать. Конечно, в его словах есть преувеличение, но все же.
NASA успешно испытывает новый космический двигатель, который не использует топливо и в принципе не должен работать, по крайней мере в соответствии с законами физики. Мы о нем немного знаем, да и концепция не нова. Двигатель, который называется Cannae Drive, хорошо показал себя в прямых испытаниях NASA, отрицая физику.
Знаменитой общей теории относительности Эйнштейна в этом году исполняется 100 лет, и она по-прежнему остается фундаментальной основой физики и астрономии. Эту теорию Эйнштейн опубликовал в 1915 году, и она легла краеугольным камнем в основу понимания ученых происхождения и эволюции Вселенной. До сих пор она вдохновляет ученых всего мира на поиск ответов на самые любопытные вопросы физики и астрономии, которые остаются без ответа.
Самый крупный в мире проект по столкновению невероятно насыщенных энергией частиц на запредельных скоростях, Большой адронный коллайдер при CERN, отремонтирован, обновлен и рвется с цепи. В этом месяце, как ожидается, БАК начнет свою работу по столкновению и расщеплению частиц даже не на атомы, а на еще более мелкие частицы. Он должен собрать много информации, которая поможет нам ответить на вопросы о темной материи, антиматерии и других неуловимых материях, которые снятся физикам много лет.
В 2012 году Стивену Хокингу исполнилось 70 лет, с тех пор прошло три года. Хокинг — яркий пример того, что когда врачи предрекают скорую кончину, нужно собраться и жить дальше. Таким образом, ему удалось победить свой диагноз почти на полвека, отложив на этот же срок фатальный исход. Об этом человеке и о его знаменитом голосе мы писали много. Недавно вышел фильм про него, а за главную роль Эдди Редмейн получил Оскар.
Вы, наверное, слышали о так называемом эффекте Казимира в научно-фантастическом фильме, но было ли вам известно, что энергию пустого пространства можно в теории использовать для исследования Вселенной? Эффект Казимира описывает, что в пустом пространстве есть энергия, которая может воздействовать на физические объекты. Ученые разрабатывают способы применения этой концепции в самых разных областях, от освоения космоса до нанотехнологий. Правильно используемое «пустое пространство» Вселенной может быть использовано для ускорения космических кораблей в регионы, в настоящее время неизведанные человеком.
Новое применение старого инструмента позволило ученым использовать свет для изучения и управления материей с разрешением и точностью, в 1000 раз превышающими ранее возможные. Физики Мичиганского университета продемонстрировали «пондеромоторную спектроскопию», продвинутую форму этой техники, которая родилась в 15 веке, когда Исаак Ньютон впервые показал, что белый свет, проходя через призму, разбивается на радугу.
Наблюдая за галактикой Млечный Путь, мы узнали, что на каждый кубический метр пространства, даже тот, который занят вашим стулом, есть небольшое количество материи — примерно в 50 масс протона, — проходящей через него в каждый отдельно взятый момент времени. Но в отличие от частиц, которые составляют вас и ваш стул, эта материя не взаимодействует с миром. Она не отражает свет, не излучается твердыми объектами, проходит сквозь стены. Эта загадочная субстанция получила название «темная материя».
Однажды осенним утром в 2009 году команда из трех физиков сгрудилась вокруг экрана компьютера в небольшом офисе с видом на Бродвей в Нью-Йорке. Они надели самую красивую одежду — даже аспиранты были с запонками — и приготовили бутылку шампанского. Одним щелчком мышки они надеялись разоблачить фундаментальную частицу, которая ускользала от физиков десятки лет: бозон Хиггса.
Скорость света не меняется. Она постоянна, не так ли? А вот и нет! Ученые из двух университетов в Шотландии смогли замедлить свет, проходящий сквозь безвоздушное пространство.
На протяжении почти полувека физики-теоретики сделали ряд весьма интересных открытий: определенные константы в основе физики, похоже, необычайно тонко настроены, специально для того, чтобы во Вселенной могла возникнуть жизнь. Эти константы лежат в Стандартной модели элементарных частиц, они отвечали за образование ядер водорода в процессе Большого Взрыва и за изначальное слияние атомов углерода и кислорода в центрах первых массивных звезд, которые взорвались как сверхновые. Эти процессы, в свою очередь, подготовили почву для солнечных систем и планет, способных поддерживать жизнь с углеродной основой, зависимой от воды и кислорода.
Если и можно с уверенностью отметить важные открытия этого года, открывающие 2015 год, то это — точно оно. Около месяца назад исследователи из Columbia Engineering и Технологического института Джорджии сообщили о первом экспериментальном наблюдении пьезоэлектрического и пьезотронического эффектов в атомарно-тонком материале, дисульфиде молибдена (MoS2). Результатом может стать уникальный электрогенератор механочувствительное устройство, которое будет оптически прозрачным, очень легким, гибким и растягивающимся.
Приятный сюрприз: квантовая физика менее сложна, чем кажется. Международная команда ученых доказала, что две своеобразных особенности квантового мира, которые ранее считались разными, оказались различными проявлениями одного и того же. Результаты работы были опубликованы 19 декабря в Nature Communications.
На протяжении почти тридцати лет поиск сверхпроводников, работающих при комнатной температуре, велся в области экзотических материалов — купратов — которые могут переносить токи без потерь энергии в виде тепла при температурах до -109 градусов по Цельсию. Однако ученые утверждают, что повторили этот рекорд с использованием молекулы сероводорода. Когда они подвергли крошечный образец этого материала давлению, похожему на то, что встречается в ядре Земли, он стал сверхпроводящим при температуре -83 градуса по Цельсию.
Большой адронный коллайдер (БАК) находится в процессе перезагрузки перед своим вторым 3-летним периодом работы, в который он удвоит энергию столкновений и отправится на поиски новой физики, которая, как мы надеемся, решит несколько загадок современной физики на этом пути.
Аномалия, обнаруженная на Большом адронном коллайдере, побудила ученых пересмотреть математическое описание связанной с экспериментами физики. Изучая две силы, которые отличаются в повседневной жизни, но объединяются при экстремальных условиях в коллайдере (напоминающих условия после рождения Вселенной), они упростили одно из описаний взаимодействий элементарных частиц. Новый подход позволяет сделать особые предсказания событий будущих экспериментов БАК и других коллайдеров, которые помогут выявить «новую физику» и частицы или процессы, которые еще только предстоит открыть.