Ну хорошо, обновлю.
Ученые создали наноматериал, в 10000 раз тоньше листа бумаги и разместили на нем 10 миллионов транзисторов.
Сначала подумал о графене, кстати, есть определённые сходства, пусть и не то.
Напечатаю-ка я об одном из интереснейших экспериментов последнего времени, а именно о бозоне Хиггса.
Перво-наперво теория. Подавляющее большинство источников говорят, что поле Хиггса отвечает за массу и тра-ла-ла, бильярдный стол, политый клеем и всё такое. Насколько я знаю, это слабо коррелирует с реальностью. Процитирую источник, который мне понравился с этой точки зрения:
Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983. ХИГГСА ПОЛЕ -- в квантовой теории поля, гипотетич. скалярное поле, взаимодействующее с калибровочными полями без нарушения калибровочной симметрии ур-ний поля: предложено П. Хиггсом (P. Higgs; Великобритания) в 1964. Предполагается, что в основном (низшем) энергетич. состоянии, к-рое соответствует физ. вакууму, ср. значение X. п. отлично от нуля, что приводит к спонтанному нарушению калибровочной симметрии физ. состояний описываемой системы (см. СПОНТАННОЕ НАРУШЕНИЕ СИММЕТРИИ). При этом ч-цы, соответствующие калибровочным полям, могут приобретать массу. Вз-ствие с вакуумным X. п. может также служить механизмом возникновения массы у лептонов и кварков.
Выделенное жирным очень важно. Под частицами, соответствующими калибровочным полям
*, подразумеваются бозоны. Одна из них, которая соответствует электромагнитному полю, всем известна со школьной скамьи -- это фотон. Эта частица не имеет массы и движется с постоянной по модулю скоростью. Однако, остальные бозоны, а именно глюоны, а также Z0, W+ и W- бозоны, обладают массой и со световой скоростью двигаться не могут. Особенно интересна ситуация именно с последними тремя бозонами, откуда у них берётся масса объяснить
без введения бозона Хиггса достаточно непросто. Ещё хуже то, что один из них (сейчас не вспомню детали, найти их в Интернете не могу) по-разному взаимодействует с разными спинами электронов, а ещё один с одним электронным спином вообще не взаимодействует. Вся эта "магия" и объясняется введением нового калибровочного поля -- поля Хиггса, ну и бозона, который этому полю соответствует. Предполагалось, что наш мир является несимметричным относительно этого поля, что и привело к указанным свойствам бозонов. Даже не спрашивайте, как, я не понял, это надо конкретно изучать предмет и читать книги. Хотя можно провести аналогию: если бы мы жили, например, в постоянном магнитном поле, то мы бы всё время удивлялись, почему движущиеся электроны стремятся закрутиться по определённому радиусу. Что-то в этом роде по моему понимаю есть и тут, хотя вместе с тем это и совсем другое. Кстати, об этом вкратце написано здесь (первый абзац):
http://www.sciencemag.org/content/338/6114/1569.fullТеперь о самом эксперименте. В общем-то о нём можно прочитать по той же ссылке. Для ленивых уточню, что длина окружности БАК (большой адронный коллайдер, по-английски он будет LHC) 27 км. Частицы в нём вращаются одновременно по часовой стрелке и против неё в виде пучков, в качестве частиц были выбраны протоны. Родить бозон Хиггса можно по крайней мере четырьмя способами:
Описание можно посмотреть здесь:
http://elementy.ru/LHC/LHC/tasks/higgs/production_decay Насколько я понимаю, все эти процессы так или иначе проверялись на БАК. С определённой вероятностью они все происходят при столкновении протонов и дальше уже дело правильной настройки детектора, чтобы обнаружить ту или другую реакцию.
Когда эксперимент только-только начинался, главный вопрос состоял в том, хватит ли протонам энергии, чтобы родить бозон Хиггса, ведь о его массе народ имел очень примерное представление. Энергия столкновения частиц в системе центра масс на БАК составляла 7 ТэВ, а потом её увеличили до восьми, что обеспечило способность обнаружение частицы массой аж до 1 ТэВ -- явно неплохой результат! Наиболее тяжёлая открытая частица (истинный, top кварк) с массой 173 ГэВа легко обнаруживается на этом устройстве, как и все прочие частицы. В итоге масса Хиггса после измерений обнаружилась в районе 125 ГэВ. Немало, но возможностей БАКа хватило сполна.
На предыдущей ссылке можно ещё поглядеть графики, соответсвующие распаду бозона Хиггса. Они важны, так как что делать с самим бозоном после рождения совершенно неясно. Алгоритм заключается в том, чтобы подождать, пока он распадётся (а времени на это уйдёт совсем-совсем чуть-чуть, а именно 3·10^(–21) секунды) на две другие частицы, с ними скорее всего тоже немного подождать придётся, а дальше какие-нибудь электроны или фотоны мы уже зафиксируем (фотоны могут быть непосредственными продуктами распада бозона Хиггса, с этой точки зрения они особенно удобны).
Вот так (схематически) выглядит распад бозона Хиггса на пару Ζ-бозонов:
Ζ-бозон в свою очередь распадётся на пару электронов (зелёные линии на рисунке), а второй такой же бозон на мюоны (красные линии). Такая схема исследовалась на канале CMS.
Вообще на БАКе есть несколько каналов, включая названный. Статистику по ним собрали на этом сайте:
http://elementy.ru/LHC/LHC_results/higgs_study Рекомендую посмотреть, там приведено несколько схем распадов бозона Хиггса, а также статистические погрешности, есть в связи с этим несколько красивых рисуночков.
Кстати, некоторые рисуночки забавны. Вот этот, к примеру:
Здесь можно видеть, что две точки из одиннадцати даже с учётом теоретических погрешностей на них никак не хотят соответствовать среднему значению. Но, как говорится, точка не ложится на кривую -- тем хуже для точки.
Надеюсь, этот скромный материал здесь полезен
*Абсолютно аналогично можно ввести и калибровочные преобразования более сложного вида, отвечающие за инвариантность в некотором более сложном пространстве внутренних степеней свободы. Так, например, инвариантность относительно вращений кварков в цветовом пространстве приводит к тому, что сильные взаимодействия тоже можно описать как калибровочные поля. Слабые взаимодействия отдельно описать как калибровочные не получается, однако существует неожиданно изящный метод описания электромагнитного и слабого взаимодействий одновременно как двух разных проявлений некоторого калибровочного электрослабого поля.
Таким образом, получается, что все фундаментальные взаимодействия выводятся на основании калибровочной инвариантности. С точки зрения построения физической теории, это крайне экономная и удачная схема.
Особняком стоит гравитационное взаимодействие. Оно также оказывается калибровочным полем, причём общая теория относительности как раз и является калибровочной теорией гравитационного взаимодействия. Однако она формулируется, во-первых, не на квантовом уровне, и до сих пор непонятно, как именно проквантовать её, а во-вторых, пространством, в котором мы производим вращения, является наше привычное четырёхмерное пространство-время, а не внутреннее пространство симметрии взаимодействия.
Информация с wiki
Àêàäåìèÿ Íàóê Õåðîåñëýíäà
×àñîâîé ïîÿñ GMT +4, âðåìÿ: