Все записи
02:33  /  5.07.12

7641просмотр

Бозон Хиггса

+T -
Поделиться:

 

ЦЕРНом объявлено о долгожданном открытии так называемого «бозона Хиггса», частицы, чье существование было предсказано более полувека назад. Физикам есть что праздновать, т.к. на существования этой частицы держится целое огромное здание наших взглядов на строение Вселенной.

 

 Что делает бозон Хиггса или, попросту, Хиггс? Строго говоря, то что требуется для существования нашего мира, делает не он. Хиггс является лишь следом  одного из череды сходных между собой событий, происшедших на заре становления нашей Вселенной, когда ее возраст исчислялся (по нашей шкале) не миллиардами лет, а всего лишь часами или даже минутами. Тогда материя нашего мира испытала несколько последовательных превращений, сходных с теми, которые при остывании претерпевает вода (она, как известно, превращается из пара в жидкость, а при дальнейшем охлаждении – в кристалл) или, скажем, магнит (при высоких температурах кусок железа не магнитит, магнитные свойства появляются только, когда температура падает, кажется, до 500о С). Такие превращения называются в физике фазовыми переходами. Фазовые переходы приводят к радикальному изменению свойств материалов, как это должно быть известно каждому из повседневного опыта. Есть изменения очевидные (вода и пар не обладают жесткостью, а лед обладает), а есть и не столь очевидные (например, в кристаллах есть три рода звука, распространяющиеся, вообще говоря, с разными скоростями, а в жидкостях и газах, - только один).

 

 Так вот, физики полагают, что фазовые переходы, происшедшие в ранней Вселенной, привели к радикальному изменению действующих в ней фундаментальных сил. На сегодня мы имеем следующую их расстановку. Материя Вселенной управляется четырьмя фундаментальными силами.

 

  1. Сила гравитации. Эта сила наиболее знакома нам, т.к. действует на больших расстояниях, не испытывая при этом никаких помех. Она же и является наиболее слабой.
  2. Электромагнитная сила. На ее использовании основана практически вся наша современная цивилизация, хотя технологическое применение электричества – событие исторически очень недавнее. Электрические силы держат вместе наши тела, вся химия основана на электричестве. Свет также имеет электромагнитную природу, что, кстати, выяснилось совсем недавно (во второй половине 19 века).  Действие этой силы убывает с расстоянием по тому же закону обратных квадратов, что и сила гравитации.
  3. Сильное ядерное взаимодействие. Это то, что удерживает протоны и нейтроны в ядрах. Если бы не эти силы, ядра были бы неустойчивы, т.к. одноименно электрически заряженные протоны отталкиваются. Это взаимодействие действует практически только в пределах ядер, т.е. является очень короткодействующим.
  4. Слабое ядерное взаимодействие. Оно также явяется очень короткодействующим и, как явствует из названия, является намного слабее «сильного». Слабое взаимодействие ответственно за множество тонких эффектов в астрофизике и ядерной физике, например, за медленный распад нейтрона.

 Так вот, теория утверждает, что такая расстановка сил не всегда имела место. В частности, до фазового перехода, в результате которого образовался бозон Хиггса, слабое взаимодействие было столь же дальнодействующим, как и электромагнитное, а его переносчики (W и Z бозоны) напоминали свет.

 

Столь серьезное отношение к сущетвованию бозона Хиггса со стороны физиков связано также с тем, что W и Z бозоны никак не могут приобрести массу без чего нибудь подобного тому, что предложил Хиггс. Потому что иначе нарушится принцип, который физики считают одним из наиболее священных – принцип калибровочной инвариантности. Это один из открытых нами принципов организации Вселенной, отказаться от которого наука считает совершенно невозможным. «Стандартную модель» элементарных частиц, может и можно было бы перестроить, а калибровочную инвариантность нарушать нельзя.

 

 Следы бозона Хиггса (т.к. он живет очень недолго, то обнаружить его можно было только по следам распада) были найдены на огромном ускорителе, находящимся в окрестностях Женевы. Ускоритель представляет собой гигантский туннель, откачанный до высокого вакуума, помещенный внутрь катушек с электрическим током (соленоидов). Магнитное поле катушек удерживает заряженные частицы на их пути вдоль кольцевого туннеля. Ток, идущий по катушкам, настолько велик, что металл, из которого сделаны их провода, неминуемо бы расплавился, если бы не одно любопытное обстоятельство. А именно, катушки находятся в сверхпроводящем состоянии, т.е. проводят ток без всяких потерь и поэтому никакого тепла при прохождении его не выделяется. Это тоже пример фазового перехода: при комнатной температуре материал катушек ведет себя нормальным образом, а вот при понижении температуры до – 260oС или что то около того становится сверхпроводником.

 

 Любопытно в этой истории то, что механизм, предложенный Питером Хиггсом для обьяснения того, как у электронов, а также W и Z бозонов появилась масса, в следствие чего слабые взаимодействия стали короткодействующими, был скопирован им с механизма, действующего в сверхпроводниках. Все происходит точно также, только актеры другие. Вместо переносчиков слабого взаимодействия в сверхпроводниках приобретает массу наш знакомый фотон (магнитное поле не проникает в сверхпроводник также, как слабое взаимодействие в наш теперешний вакуум, образовавшийся после упомянутого фазового перехода). В контексте сверхпроводимости феномен Хиггса и был описан физиком, работающим преимущественно в физике конденсированных состояний, - Филипом Андерсоном, который часто зло шутил, что открыл бозон Хиггса. На самом деле все эти аналогии между внешне совершенно несходными областями природных явлений сообщают физике какую то поразительную интеллектуальную красоту. Получается, что на разных регистрах Природы разыгрываются одни и те же мелодии или, лучше сказать, применяются одни и те же идеи. Поэтому явления из одной сферы можно использовать для понимания явлений в другой (ну взять, хотя бы, аналогия между электрической цепью и водопроводом: провода, как трубы, вода испытывает сопротивление при течении, как и электрический ток, разность уровней воды – как разность потенциалов, водонапорная башня – конденсатор и т.д.) Открытие бозона Хиггса – еще одно подтверждение этих всепроникающих аналогий.

 

 

Комментировать Всего 54 комментария

Спасибо товарищу Хиггсу за возвращение товарища Цвелика!

Должна же быть и от Хиггса какая-нибудь практическая польза трудящимся Востока ...

Эту реплику поддерживают: Слава Цукерман

Вот тебе, бабушка, и Хиггсов день!

Эту реплику поддерживают: Слава Цукерман

Алексей, спасибо за возвращение на Сноб!

Может физика и Ваша работа, но поэзия - Ваш удел. 

Эту реплику поддерживают: Alexei Tsvelik, Lucy Williams

Дорогой Алеша! Как здорово видеть твой очередной блестящий блог!

Спасибо, что просветил по поводу бозона Хиггса, все что я видела на эту тему до сих пор было или невнятно или совсем уж недоступно моему пониманию:)...

Не мог бы ты разъяснить подробнее  этот священный принцип калибровочной инвариантности?

Эту реплику поддерживают: Алексей Насретдинов, Алексей Алексенко

Люси, принцип калибровочной инвариантности состоит в том, что собственная энергия любого поля сил, например электрического, зависит от его напряженности, а не от потенциала, а вот внешние заряды цепляются лишь за потенциал. В силу этого потенциалы и плотность заряда (тока) не определены однозначно. В силу этого такюе оказывается, что поля не могут вот просто тал приобрести массу и нужен чрезвычайно хитрый механизм (Андерсона Хиггса), чтобы этого добиться. Понимаю, что объяснение сложное, но лучшего не могу придумать. 

Эту реплику поддерживают: Lucy Williams

 Девушка спросила физика: "А как устроен двигатель внутреннего сгорания?" "Видите ли, в ДВС два процесса – нагрев рабочего тела и переход его тепловой энергии в кинетическую энергию поршня –  совмещены в пространстве и времени". "Ага! - сказала девушка. - то есть маленькие взрывчики бензина толкают поршни, да?"

Эту реплику поддерживают: Сергей Любимов

Алексей, а вы не могли бы попробовать написать нечто более масштабное про тахионное поле, инфляцию, хиггсовский потенциал и сценарий конца света путем проваливания нас в истинный минимум (то, о чем много судачили, когда запускали БАК)? Мне кажется, там огромный мировоззренческий интерес, многие тщетно пытались пересказать эту историю внятно, но почему бы не продолжить попытки? И где если не на "Снобе"?

Дорогой Алексей,

Я уже написал это масштабное, оно называется "Жизнь в невозможном мире". Эта книга будет вскоре опубликована издательством Лимбах.

Как читатель я жду книжку с нетерпением, но как редактор проекта все же надеюсь, что вы опубликуете тут у нас хотя бы анонс книги с каким-то то ли кратким рефератом, то ли фрагментом из нее. И, разумеется, объявите публично о выходе в продажу.

Эту реплику поддерживают: Алексей Насретдинов

Дорогой Алексей,

Я обязательно это сделаю. Кстати, выдержки из книги я уже публиковал на "Снобе". Хотя в окончательной редакции текст и претерпел изменения, но не настолько большие.

О да, и присоединяюсь к Люси Уильямс – про теорию групп, как ее притащили в физику и что из нее извлекли для познания природы!!! 

Алексей

Блестящий текст

Даже мне, все забывшему, кажется, что я что-то понял :)

Эту реплику поддерживают: Alexei Tsvelik, Сергей Любимов

Кстати, Алеша, спасибо тебе за всякого рода поддержку на начальных этапах. В конце концов я нашел издательство и книга выйдет. 

Эту реплику поддерживают: Алексей Насретдинов

Ты уж извини, что они там такую позицию заняли

В любом случае - буду ждать выхода книги

Алексей,

а какая польза мне, Паше из Новогиреева, от этого бозона? Если можно, объясните простым обывательским языком? Какая польза оттого, что это открытие сообщает физике какую то поразительную интеллектуальную красоту?

Эту реплику поддерживают: Irina Abarinova, Анна Неги

Дорогой Паша, 

Я не знаю, что Вы цените в жизни и в чем видите для себя пользу. Скажу Вам только, что практически все, что у Вас есть, включая тот компьютер, на котором Вы мне все это напечатали, сделано при помощи научных открытий. Научные же открытия не совершаются, не совершались и не будут совершаться ради Вашей пользы, они совершаются потому, что ученым это интерессно, т.е. в конечном итоге ради вот этой самой красоты.

Хотите иметь новые игрушки? Терпите чудачества ученых.  

Дорогой Алексей,

спасибо за исчерпывающее объяснение!  Теперь я понял: красота - страшная сила! 

А как Вы думаете, мне, простому парню из Новогиреева, и всему человеческому роду было не больше пользы и красоты без компьютера, автомашин, атомных реакторов, вредных излучений, выхлопных газов, радиации, эмульгаторов, аромизаторов, канцерогенов, аллергии и прочих сомнительных благ научно-технического прогресса?

Не кажется ли Вам, что есть лишь один прогресс - открытие и совершенствование новых - восхитительно красивых -способов самоубийства?  

Эту реплику поддерживают: Владимир Владимирович Громковский

Дорогой Самвел,

Я бы отнесся к этому воплю серьезно, если бы ты писал мне гусиным пером и переслал письмо голубиной почтой. А пока ты пользуешься (и думаю, с удовольствием пользуешься) всем тем, что проклинаешь, говорить не о чем. 

Дорогой Алексей,

ответ ожидаемый. Ожидаем был и внушительный гурт поддержантов Вашего предыдущего ответа. Только немного поправлю Вас. Никакого вопля и никаких проклятий от меня не исходило - я лишь задал Вам вопрос про красоту.

Да и от пользования компьютером я особого удовольствия не получаю, ибо фетишизмом не увечен. Удовольствия я получаю (все реже и реже) лишь от общения с третьекурсницами. И будь у меня гусиное перо, писал бы им (в промежутках между приемов у них экзаменов) куда более изысканные послания, чем куцые смс-ки типа "kak nas4еt uzhina v Aiste?" 

Если речь идет о ПОЛЬЗЕ красоты для Паши Тихомирова из Новогиреево, то задолго до меня на этот вопрос ответил Пушкин, лучше которого не скажешь:

"Прочь, прочь, бессмысленный народ,

Поденщик, раб нужды, забот.

Несносен мне твой ропот дерзкий.

Ты червь земли, не сын небес;

Тебе бы ПОЛЬЗЫ все, на вес

Кумир ты ценишь бельведерский.

Ты пользы, пользы в нем не зришь.

Но мрамор сей есть бог! Так что же?

Печной горшок тебе дороже,

Себе в нем пищу ты варишь."

Так что

Я повержен! Идти против Пушкина - святотатство.

И все же, чтоб не показаться невежливым,  парирую также цитатой: "...we live in an age when unnecessary things are our only necessities" (я замахнулся на Оскара нашего Уйальда)

Эту реплику поддерживают: Степан Пачиков, Владимир Генин

Дорогой Павел, всецело одобряя,поддерживая и завидуя возможности Вашего общения с тертьекурсницами, готов сделать коммерческое предложение с большим дискаунтом. Поставка гусиных перьев с рекомендациями по их использованию против возможности общаться с одной -двумя третьекурсницами. Перья выбираете Вы, третьекурсниц - я. Рекомендаций по поводу куда что и кому вставлять никто не дает.

Эту реплику поддерживают: Владимир Генин

Удивительно мне только одно! Перья они обсуждают, дискаунт! А мнение третьекурсниц вы спросили!??? Самовлюбленные дон гуаны!!!!

Эту реплику поддерживают: Сергей Любимов

Алексей,

Я вижу ученые любят срывать покровы :) Но иногда их можно и не трогать. Когда моя внучка будет прятаться от меня за печкой, я буду долго ее искать и делать вид, что я ее не вижу :)

Эту реплику поддерживают: Игорь Вечеребин, Иосиф Раскин, Сергей Любимов

Но этот-то троль не внучка. Это прореха на человечестве. И чего только с ним общаются?!

Я не знаком с Павлом, но знаком с Самвелом. Самвел человек во всех отношениях достойный. Тот образ, который он лепит на Снобе, можно списать на: "Мне скучно, бес!"

"..можно списать на: "Мне скучно, бес!"

Многие великие деятели культуры оказались в быту людьми несносными и даже злодействующими.

Например - общественно-политическое мировозрение проповедывавшееся Достоевским и т.д.

Однако, всё, что мне пришлось прочесть сначала (по неосведомлённости), подписанное этим "достойным человеком", вызывало у меня отвращение и неприязнь. Особенно, как бы шуточное, унижение роли и положения женщины. Так что я перестал обращать внимание на его тексты.

Потом оно вылезло в личине "Васюты" и опять, поначалу, я вляпался.

Если, даже, этот Павел Тихомировпросто copy-cat, то копировка вполне в стиле. Хотя в "его" профиле написано весьма недвусмыленно - "мне интересно когда же загнется Сноб". Достойно есть....

Ваш довод, уважаемый (в том числе за исскусство положительности) Степан, не меняет моей реакции.

У нас тут ведь не дом  т е р п и м о с т и. ))))

моей целью не было поменять Вашу реакцию

я просто сообщил что я по этому поводу думаю

Эту реплику поддерживают: Феликс Юльевич Ярошевский

"..я просто сообщил что я по этому поводу думаю.."

Я - тоже.

Феликс Юльевич, мне кажется ошибочным полагать, что каждый странный персонаж или тролль - это Самвел.

Мне кажется тут был еще как минимум один склонный к пряткам персонаж, куда более агрессивный.

Эту реплику поддерживают: Павел Тихомиров

Ален, спасибо за копию. У меня слишком много работы и я несколько недель Сноб не открывала за исключением того, где получаю копию. Но версия, что Павел Тихомиров это Самвел до меня уже тоже донеслась.

Да сделали бы уже давно Самвелу нормальный доступ на сайт и стало бы понятно кто есть ху

Ален, он борется в редакцией за то, чтобы они восстановили всех, кто устроил исход 24 марта 2011 года. Ему уже говорили много раз, что он может спокойно подписаться и жить на Снобе, как и все остальные, кто участвовал в том эпохально-исходном сраче, как и любой человек, у которого нет никакой истории на Снобе. Как это уже спокойно сделали некоторые другие люди, которые были среди подписантов того письма.

Но он артачится. И от скуки регулярно подписывается, но под никами. Это такая местная забава - определи Самвела. Будет даже скучно, если он прекратит это делать. Хотя было бы интересней, если бы он хоть чуть лучше маскировался.

Я очень люблю лично Самвела. Но считаю, что в данном вопросе редакция права. Если интересно могу при личной встрече объяснить подробно свою точку зрения. Писать про это нет ни сил, ни желания.

Лена, я тогда совсем запуталась.

Чего конкретно хочет Самвел?

Я так поняла, что вся эта история с никами сильно неоднозначна и за Самвела принимают уже всех подряд. Например, того же Павла Лобанова принимали.

Нет, Ален, за Павла Лобанова его не принимал никто их тех, кто Самвела знает. Это мог сказать только тот, кто его не знает, но услышав хохмы на эту тему захотел к ней присоединиться. Хотя была потом смешная история на ФБ, когда Павел Лобанов его спрашивал "А правда Вас зовут Самвел-Джан".

А что хочет Самвел, можешь спросить его лично, написав по его адресу, написанному на его сайте http://postbranding.ru/ 

У меня мнение есть, но оно здесь не к месту :-)))

В общем, это и правда не к месту. Я просто хотела сказать Феликсу Юльевичу, что Самвел не так плох, как Феликсу Юльевичу кажется.

Лена,

как давний читатель Сноба и недавний его подписчик, я знаю, что Вы близко знали Самвела. Чтобы развеять Ваши сомнения о том, что под моей фамилией якобы скрывается он, я нашел его контакты в фейсбуке и написал ему.

Час назад я получил письмо за подписью Елены (возможно, жена его?)

Дорогой Павел!

К несчастью, Самвел не сможет Вам ответить. Случилась беда - он лежит в коме в Joseph Raskindd New Ark Medical Center под Нью-Йорком (клиника доктора Dr Jaroshevsky), под искусственной вентиляцией легких. У него страшный диагноз - retroliberal dilated cardiomyopathy в ее тяжелейшей форме Ab hoedis segregare oves <...>

... заранее Вам признательна

Елена Аветисян

Сэм, дорогой, очень рада тебя видеть!

ПС. Лена не пользуется компьютером - она мне сама об этом рассказывала.

ППС. Ося практикует не в Ньюарке, а в какой-то другой деревне в НьюЙоркской области - сходу не соображу в какой

ПППС. Др. Ярошевский живет и работает в Канаде

Вывод. Рада, что ты выздоровел! Обнимаю :-)

Если не ошибаюсь, его звали Роман Абрамович. Я недавно наткнулась на его сайт, посвященный гадостям про Сноб. В высшей степени неприятное явление.

Дорогой Павел, при всем уважении к Вам и Вашим знаниям законов мАркетинга, и даже при всем моем уважении к Цвелику - как-то слишком цинично выглядит для меня ваше продвижение его текстов на Снобе. Делиться надо полученными гонорарами - хотя бы с людьми понимающими.

Алексей, огромное спасибо за Ваши разъяснения. Не далее как вчера общался с другом - физиком из ФИЗТЕХа, и он высказал мнение, что физики, на самом деле, до конца не знают что же реально они открыли, потому что существующего инструментария (коллайдера) не хватило для чистоты открытия и вообще что делать дальше пока им не ясно. Что Вы думаете по этому поводу? Спасибо.

Эту реплику поддерживают: Степан Пачиков, Виталий Крамарь

Дорогой Игорь, 

Основа физики - воспроизводимость эксперимента. Сомнения будут еще долго оставаться, тут ничего не поделаешь, они остануться до тех пор, пока такие эксперименты не станут рутиной (не могу представить, когда такое может случиться) или будет найден какой то другой способ наблюдать Хиггс.

Эту реплику поддерживают: Степан Пачиков, Игорь Вечеребин

Баааа!... Кого я вижу!..  Рад Вас лицезреть, коллега!..

Да, Андрей, по такому случаю, как открытие Хиггса, не удержался и написал.  Но вы ведь тоже, я слышал, вернулись?

Еще раз привет от Ларисы и Ричарда, я видел их в Париже.

Читайте мою колонку за прошлую пятницу, дорогой!  И особенно последний (хронологически) к ней комментарий!

Андрей, 

Все прочитал. Скажу одно - в том научном обществе, где мне приходится вращаться, с Вами с удовольствием, даже со смаком, согласятся и добавят, что свободу выдумали реакционные республиканцы, а на самом деле мы, как выразился их кумир Ричард Докинс, "just lumbering robots".

Так что вы ломитесь в открытые двери.

Эту реплику поддерживают: Lucy Williams

Алексей, спасибо за как живого, маленького, но очень удаленького Хигса:) А реакционных республиканцев мы, таки да,  отметаем с негодованием, как неорганизованных. Нет никакой свободы, кроме нашей свободы ее отрицать. Я говорю это, как оочень неуклюжий робот :)

Эту реплику поддерживают: Alexei Tsvelik

Алеш, рада тебя видеть! Я, как водится, ничего не поняла, но мне, естественно, ужасно понравилось :-)))