Главная ≫ Инфотека ≫ Физика ≫ Видео ≫ Неполнота стандартной модели и Взаимодействия стандартной модели // Валерий Рубаков, Эдуард Боос // Курилка Гутенберга
Неполнота стандартной модели и Взаимодействия стандартной модели
Физика элементарных частиц стремится определить строительные блоки материи и описать взаимодействия, которые их связывают: законы, по которым живет все во Вселенной и развивается сама Вселенная. На сегодняшний день наиболее точной теоретической конструкцией описания физики элементарных частиц является так называемая Стандартная модель, которая в свою очередь построена на теории квантовых полей. Однако в Стандартной модели есть внутренние трудности, которые указывают на ее неполноту. Кроме того, существует целый ряд экспериментальных результатов, которым Стандартная модель не дает адекватного объяснения, таких как темная материя и темная энергия, асимметрия материи и антиматерии во Вселенной, массы нейтрино.
В рамках фестиваля премии «Просветитель», некоммерческий образовательный проект «Курилка Гутенберга» представляет дискуссию Валерия Рубакова — академика РАН, главного научного сотрудник отдела теоретической физики Института ядерных исследований РАН, и Эдуарда Бооса — доктора физико-математических наук, заведующего отделом экспериментальной физики высоких энергий НИИ ядерной физики МГУ.
Неполнота стандартной модели
Рубаков Валерий Анатольевич — заместитель директора Института ядерных исследований РАН по научной работе (1987—1994). В 1997 году избран действительным членом РАН (член-корреспондент АН СССР с 1990 года).
Взаимодействия стандартной модели
Боос Эдуард Эрнстович — доктор физико-математических наук, профессор физического факультета МГУ, заведующий отделом экспериментальной физики высоких энергий НИИЯФ МГУ.
Симметрии в физике — это не только отражение красоты законов природы, но и некая гарантия нашей стабильности: каждая симметрия соответствует закону сохранения некоторой величины. Благодаря этим законам мы убеждены, что энергия, механическое движение или вращение не исчезнут и не возникнут в одночасье. Особое место в физике занимают дискретные симметрии, постулирующие неизменность законов природы при замене «правого» на «левое», «вперед» на «назад», «плюс» на «минус». Именно из последней симметрии более 80 лет назад вывели античастицы, антиматерию и даже антимиры. Хотя античастицы действительно существуют, оказалось, что дискретные симметрии не такие уж точные. Для одного из взаимодействий (названного «слабым») правое и левое ведут себя по-разному, а законы природы при движении вперед отличаются от законов при движении назад. Более того, антимиры, если они вообще существуют, возможно, совсем не похожи на наш привычный мир…
В течение последних ста лет ключевой задачей фундаментальной физики является поиск единой теории, которая могла бы описать все явления: от вращения галактик до столкновений мельчайших частиц. В ходе лекции мы обсудим прогресс в этом направлении, существующие трудности и то, как современная физика позволяет их обойти. Мы поговорим о квантовой гравитации, теории суперструн, голографических черных дырах, столкновениях параллельных вселенных, о том, что было до Большого взрыва, и о других интересных явлениях природы.
Александр Багров, Сергеевич Пширков, Алексей Семихатов
На грани безумия
Время, пространство, материя — три тесно связанных между собой понятия, которые, по сути, находятся в постоянном взаимодействии. Более того, говорить об одном из этих элементов, не упоминая оставшиеся, как-то не принято. А в чем, собственно, их взаимосвязь? Ведь если углубиться в изучения, то все сводится к вопросам мироздания. А чем больше знаний, тем сложнее теории возникновения Вселенной. Отсюда и открытие Бозона Хиггса, объясняющие по-новому Большой Взрыв. Так что же такое материя и как она существует в пространстве и времени? Сколько ее во Вселенной? Связано ли ее объем с постоянным расширением мира? Если так, то как долго это будет продолжаться? А главное, к чему это приведет? К тепловой смерти?
Обсуждается вопрос о том, существуют ли самосогласованные физические теории, в которых в принципе возможно создание вселенной в лаборатории, то есть такая динамика, при которой конечная и небольшая область пространства, заполненная материей с небольшой полной энергией, развилась бы в область вселенной, похожую на нашу. До недавнего времени бытовала точка зрения, основанная на теореме Пенроуза о сингулярности, что таких теорий не существует. В последнее время ситуация в корне изменилась.
Все мы и всё вокруг нас сделано из вещества, и сколько-нибудь заметных количеств антивещества в нашей Галактике нет (по счастью). Более того, из наблюдений следует, что в видимой части Вселенной нет областей, где, наоборот, много антивещества и нет вещества. Как количественно охарактеризовать асимметрию между веществом и антивеществом во Вселенной? Что требуется для того, чтобы эта асимметрия образовалась? Мы обсудим некоторые гипотезы на этот счет, для чего нам потребуется совершить экскурсию в мир элементарных частиц и фундаментальных взаимодействий. Происхождение вещества во Вселенной — та область, где тесно пересекаются физика сверхбольших расстояний — космология — и физика сверхмалых расстояний, управляющая элементарными частицами.
До какой степени было сжато пространство Вселенной перед Большим взрывом? Можно ли так или иначе повторить эти опыты, поместив Вселенную "в пробирку"? Можно ли создать в маленькой области пространства такие условия, при которых она разовьется во Вселенную, подобную нашей? Впервые этот вопрос был поставлен в середине 80-х годов прошлого столетия. Тогда на этот вопрос был получен отрицательный ответ. Однако недавно появились новые теории, которые дают надежду на создание «довольно экзотических возможностей», при которых рождение Вселенной в лаборатории будет возможно.
Лекция посвящена тому, как последние открытия повлияли на наше представление о макромире и какие вопросы встали на повестку дня. Эволюция вселенной в первые мгновения после большого взрыва. Темная материя и темная энергия. Вещество и антивещество. Законы сохранения и барионное число. Как объяснить неоднородность вселенной. Теория инфляционной вселенной. Флуктуации вакуума. Реликтовые гравитационные волны.
Почему физики так уверены в существовании темной материи? Ее никто никогда не видел. Если наша теория указывает на ее существование, а мы ее не видим, может, нам стоит менять теорию? Каковы свойства темной материи? Может ли существовать параллельный мир со звездами из темной материи? Академик Валерий Рубаков приводит доказательства существования темного вещества и описывает его удивительные свойства. Ведет передачу Алексей Семихатов.
Стандартной моделью сегодня принято называть теорию, наилучшим образом отражающую наши представления об исходном материале, из которого изначально построена Вселенная. Она же описывает, как именно материя образуется из этих базовых компонентов, и силы и механизмы взаимодействия между ними.
Главная ≫ Инфотека ≫ Физика ≫ Видео ≫ Неполнота стандартной модели и Взаимодействия стандартной модели // Валерий Рубаков, Эдуард Боос // Курилка Гутенберга
Лекцию читает научный сотрудник МИЭТ Александр Козьмин.
В течение последних ста лет ключевой задачей фундаментальной физики является поиск единой теории, которая могла бы описать все явления: от вращения галактик до столкновений мельчайших частиц. В ходе лекции мы обсудим прогресс в этом направлении, существующие трудности и то, как современная физика позволяет их обойти. Мы поговорим о квантовой гравитации, теории суперструн, голографических черных дырах, столкновениях параллельных вселенных, о том, что было до Большого взрыва, и о других интересных явлениях природы.
Время, пространство, материя — три тесно связанных между собой понятия, которые, по сути, находятся в постоянном взаимодействии. Более того, говорить об одном из этих элементов, не упоминая оставшиеся, как-то не принято. А в чем, собственно, их взаимосвязь? Ведь если углубиться в изучения, то все сводится к вопросам мироздания. А чем больше знаний, тем сложнее теории возникновения Вселенной. Отсюда и открытие Бозона Хиггса, объясняющие по-новому Большой Взрыв. Так что же такое материя и как она существует в пространстве и времени? Сколько ее во Вселенной? Связано ли ее объем с постоянным расширением мира? Если так, то как долго это будет продолжаться? А главное, к чему это приведет? К тепловой смерти?
Обсуждается вопрос о том, существуют ли самосогласованные физические теории, в которых в принципе возможно создание вселенной в лаборатории, то есть такая динамика, при которой конечная и небольшая область пространства, заполненная материей с небольшой полной энергией, развилась бы в область вселенной, похожую на нашу. До недавнего времени бытовала точка зрения, основанная на теореме Пенроуза о сингулярности, что таких теорий не существует. В последнее время ситуация в корне изменилась.