В своем выступлении Михаил Данилов даст ответ на вопрос, закончено ли построение современной физики после того, как было подтверждено существование бозона Хиггса — последнего недостающего звена Стандартной модели. Современная Стандартная модель, венчающая квантовую теорию, объединяет три взаимодействия (то есть все кроме гравитационного), бозоны – переносчики взаимодействий, кварки и лептоны. Предсказания, которые делаются в рамках Стандартной модели, многократно подтверждались экспериментально.
Объявить физику закрытой хотели уже не раз. Еще в 1900 году лорд Кельвин говорил: «В физике больше нельзя открыть ничего нового. Дальше просто будет расти точность измерений». Кельвин говорил лишь о двух облачках, затемняющих горизонт: проблемах с излучением абсолютно черного тела и со скоростью света. Казалось, что эти проблемы будут в ближайшем будущем разрешены, и ничего нового физики не откроют. Однако в процессе решения этих проблем появились квантовая физика и теория относительности, и все грандиозное здание физики предыдущей эпохи оказалось лишь ограниченной областью физической картины мира. В 1980-е годы Гелл-Ман, автор понятия «кварк», полагал, что перед физикой стоят лишь технические задачи. Но и это мнение не подтвердилось.
Очередной рубеж в развитии физическом модели мира достигнут сейчас. Михаил Данилов расскажет слушателям, каких событий можно ожидать в будущем и какие загадки пока не раскрыты Стандартной моделью.
Михаил Владимирович Данилов — доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН, заведующий кафедрой физики элементарных частиц МФТИ и кафедрой экспериментальной ядерной физики и космофизики МИФИ, лауреат международных премий имени Макса Планка и А.П. Карпинского. Данилов занимается изучением свойств тяжелых кварков и лептонов, взаимодействием частиц при высоких энергиях. Автор около 500 работ по физике элементарных частиц. Ранее М. В. Данилов выступал в проекте «Публичные лекции Полит.ру» с лекцией на тему «Материя, антиматерия, темная материя».
Вечер вел журналист Никита Белоголовцев.
Москва, Центральный Дом журналиста.
20 июня 2016 г.
Сегодня мы поговорим о материи, антиматерии, темной материи и еще кое о чем. Свой рассказ я буду иллюстрировать примерами исследований, в которых я сам принимал участие — или принимали участие сотрудники моего института. В результате картина будет не очень объективна, но, на мой взгляд, намного интереснее рассказывать о том, что делал сам, чем пересказывать чужие результаты.
Физик Игорь Волобуев о путях выхода за рамки Стандартной модели, пятимерном пространстве-времени и теории бран, о существовании дополнительных измерений пространства-времени и про то, как эта гипотеза может быть проверена в современной физике высоких энергий, то есть на современных ускорителях элементарных частиц.
И первая загадка, которая стоит перед теоретиками, состоит в том, что природа зачем-то создала три копии нашего мира. Мы живем в нашем мире, видим все, что есть вокруг нас. Все это, как было известно еще древним грекам, сделано из атомов. С начала прошлого века стало известно, как устроен атом — внутри него есть ядро и электроны, которые вращаются вокруг него. Ядро состоит из протонов и нейтронов. Казалось бы, мы знаем, из чего состоит весь наш мир — из этого. А оказалось, что — нет. Что природа создала три копии. Так вот, первая копия — то, из чего мы с вами состоим, — тут кварки, u- и d-кварки, из них сделаны протоны и нейтроны. Все, что вокруг нас — это вот тут, больше нам ничего не нужно. Но природа почему-то сделала еще одну копию и еще одну.
Что представляет собой структура Стандартной модели? Какими свойствами обладают частицы, входящие в Стандартную модель? Возможно ли существование четвертого поколения элементарных частиц? О структуре Стандартной модели, свойствах элементарных частиц и бозоне Хиггса рассказывает доктор физико-математических наук Дмитрий Казаков.
Слышали про квантовую теорию поля, лептоны и бозоны, кварки и глюоны? Если нет, не переживайте, до начала 20 века никто вообще про них не слышал и не знал. Но мы-то в 21 живём — пора разобраться! Квантовая теория поля — единственная подтвержденная экспериментом теория, способная в полной мере объяснить взаимодействие микрочастиц при высоких энергиях. Почему это важно? Андрей Ковтун с радостью расскажет обо всём этом и даже больше.
Как законы сохранения связаны с симметрией? На каких группах симметрии основана Стандартная модель? Какие примеры нарушенной симметрии существуют в физике элементарных частиц? О типах преобразований в физике частиц, лоренц-инвариантности и нарушениях симметрии рассказывает доктор физико-математических наук Дмитрий Казаков.
Существование тесной взаимосвязи космоса с практически невидимым микромиром — самый загадочный аспект современной физики. Планеты и даже целые скопления небесных звёзд «разбросаны» по бескрайним просторам, подобно пылинкам и элементарным частицам. Казалось бы, это лишь метафоричная связь. Но уже в первую секунду возникновения Вселенной, всё её содержимое состояло именно из мельчайших частичек — кварков. Невероятно, но эфемерные кирпичики вещества — основной строительный материал всего мироздания. Всего 6 видов или ароматов кварков, соединившись, образуют атомы, молекулы и другие частицы, а затем — Макрокосмос. Устройство Вселенной учёным удалось изучить достаточно детально, а вот с элементарными крупинками веществ нередко возникают проблемы. Не так быстро они раскрывают свои тайны, как хотелось бы. Даже единую теорию, которая могла бы описать весь известный «зоопарк» частиц, до сих пор создать не удаётся. Насколько наши знания о микромире полны и достоверны? Как кваркам удалось создать галактики и на что ещё способны эти крошечные частицы?
В классической механике Ньютона любая сила — это всего лишь сила притяжения или отталкивания, вызывающая изменение характера движения физического тела. В современных квантовых теориях, однако, понятие силы (трактуемое теперь как взаимодействие между элементарными частицами) интерпретируется несколько иначе. Силовое взаимодействие теперь считается результатом обмена частицей-носителем взаимодействия между двумя взаимодействующими частицами. При таком подходе электромагнитное взаимодействие между, например, двумя электронами, обусловлено обменом фотоном между ними, и аналогичным образом обмен другими частицами-посредниками приводит к возникновению трех прочих видов взаимодействий.
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.
Физики построили Большой адронный коллайдер для того, чтобы «поймать» последнюю недостающую частицу Стандартной модели – основной теоретической конструкции физики элементарных частиц. Бозон Хиггса поймали. Означает ли это, что теперь мы знаем все об устройстве Вселенной, что Большой адронный коллайдер сделал свое дело и больше никому не нужен? И куда будет двигаться наука дальше?
И первая загадка, которая стоит перед теоретиками, состоит в том, что природа зачем-то создала три копии нашего мира. Мы живем в нашем мире, видим все, что есть вокруг нас. Все это, как было известно еще древним грекам, сделано из атомов. С начала прошлого века стало известно, как устроен атом — внутри него есть ядро и электроны, которые вращаются вокруг него. Ядро состоит из протонов и нейтронов. Казалось бы, мы знаем, из чего состоит весь наш мир — из этого. А оказалось, что — нет. Что природа создала три копии. Так вот, первая копия — то, из чего мы с вами состоим, — тут кварки, u- и d-кварки, из них сделаны протоны и нейтроны. Все, что вокруг нас — это вот тут, больше нам ничего не нужно. Но природа почему-то сделала еще одну копию и еще одну.
Физики построили Большой адронный коллайдер для того, чтобы «поймать» последнюю недостающую частицу Стандартной модели – основной теоретической конструкции физики элементарных частиц. Бозон Хиггса поймали. Означает ли это, что теперь мы знаем все об устройстве Вселенной, что Большой адронный коллайдер сделал свое дело и больше никому не нужен? И куда будет двигаться наука дальше?