Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Глэшоу Ш.Л. -> "Очарование физики" -> 116

Очарование физики - Глэшоу Ш.Л.

Глэшоу Ш.Л. Очарование физики — Ижевск: НИЦ, 2002. — 336 c.
ISBN 5-93972-151-6
Скачать (прямая ссылка): ocharovaniefiziki2002.djvu
Предыдущая << 1 .. 110 111 112 113 114 115 < 116 > 117 118 119 120 121 122 .. 133 >> Следующая


Освободившись от своей одержимости высокими энергиями, мы можем вернуться к изучению обычной материи Вселенной. Последним видом осязаемой материи, обнаруженным на Земле, был элемент рений, открытый в 1923 году. Возможно, бок о бок с нами существуют и другие странные вещи. Экспериментаторы жадно искали изолированные кварки с дробным зарядом. Наша теория говорит, что подобный поиск обречен на провал. Однако теории могут ошибаться.

Вероятно, при недостижимых энергиях существует новый уровень интересной физики. Это может привести к существованию на Земле новых стабильных частиц. Одним из примеров таких частиц является «магнитный монополь». Все магниты, которые мы видели, имеют два полюса: северный и южный. Может ли существовать частица, имеющая только северный полюс, или эта концепция также бессмысленна, как кусок веревки, имеющий всего один конец? Магнитный монополь придумал английский физик Поль Дирак 50 лет назад. Пока его не удалось найти никому, но многие физики продолжают поиски.

Быть может, существуют сверхтяжелые атомы, которые весят в тысячи раз больше, чем следует. Частицы, подобные этим, никогда всерьез не искали. Однако в нашей физической теории нет ничего, что запрещало бы существование таких частиц. Если они действительно существуют, они могут оказаться чрезвычайно важными для технологии. Они могут стать необходимым ключом к созданию управляемого ядерного синтеза, который, в свою очередь, решит энергетический кризис. Они могут в определенной степени отвечать за работу механизма, питающего энергией Солнце, о котором, по нашему мнению, мы знаем гораздо больше, чем, возможно, это есть на самом деле. Это еще одно направ- Великое объединение и будущее физики

289

ление экспериментального исследования, лежащее далеко от границы высоких энергий.

Наконец, существует гравитация и поиск воистину великого синтеза. Галилей, Ньютон и Эйнштейн верили в фундаментальное единство всех небесных и земных явлений. Недостаточно иметь теорию микромира; теорию сильных, слабых и электромагнитных взаимодействий. Великий синтез должен включать также и описание гравитации. Гравитация господствует в мире больших явлений — планет, звезд и галактик. Властвует она и среди самых маленьких явлений, на расстояниях порядка IO-33 см. Наша так называемая «теория великого объединения» несколько напоминает Священную Римскую Империю — она не Священная, не Римская, да и вообще не Империя. Она не может работать ни со слишком крупными, ни со слишком мелкими объектами. Это теория того, что находится «между ними». Величайшая проблема теоретической физики по-прежнему остается с нами. Физик и общество SSC: машина девяностых (с Леоном Ледерманом)

Очень часто в истории физики элементарных частиц высокая энергия становилась ключом к новым открытиям. В середине девятнадцатого столетия эксперименты, проводимые при энергии в несколько электрон-вольт, привели к открытию спектров излучения и поглощения и к осознанию того, что атом является структурированной системой. В начале двадцатого века рентгеновские эксперименты, проводимые при энергиях кэВ-диапазона, раскрыли внутреннее строение атома и в 1913 году привели Генри Мозли к концепции атомного номера. Развитие ядерной физики от открытия в 1911 году самого атомного ядра до зрелой современной ядерной науки началось с экспериментов при энергиях порядка МэВ сначала с использованием частиц, предоставляемых естественными радиоактивными источниками, а позднее небольшими узкоспециализированными машинами, типа ускорителей Ван де Граафа. Увеличение энергии еще в тысячу раз потребовалось для раскрытия тайн субъядерного мира. На бэватроне Калифорнийского университета в Беркли, работающем при кинетической энергии 2,7 ГэВ в системе центра масс, в 1955 году было впервые зарегистрировано рождение антипротонов. В 1977 году ипсилон-частица (свидетельство существования пятого кварка) была обнаружена в Лаборатории им. Ферми, где энергия в системе центра масс равнялась порядка 27, 5 ГэВ — в десять раз больше энергии, доступной всего поколение назад.

При подобных сравнениях доступной энергии более подходящим критерием является не энергия пучка частиц, а энергия в системе центра масс. Самая большая энергия пучка, которой мы в настоящее время располагаем, создается в Лаборатории им. Ферми на ускорителе, известном как Тэватрон II. В настоящее время на нем достигают энергий пучка, равных 800 ГэВ, но поскольку он действует в режиме неподвижной мишени, энергия, доступная в системе центра масс, равна всего лишь 40 ГэВ. С другой стороны, на европейском протон-антипротонном коллайдере в CERN энергия каждого пучка имеет порядок 300 ГэВ, поэтому на нем доступна энергия 600 ГэВ, что и позволило открыть в 1983 году W- и Z-частицы. 294

SSC: машина девяностых

Однако не все великие открытия зависели от доступа к самым большим энергиям. J/г/ьчастица (см. глоссарий), тау-лептон, ипсилон и голое очарование были открыты в США, когда пересекающиеся накопительные кольца в CERN по достигаемой на них энергии намного опережали наши ускорители. Умения, воображение, настойчивость и опыт — все это жизненно важные составляющие исследования; высокая интенсивность пучков тоже как нельзя кстати. Именно по этой причине физика неподвижной мишени является хорошим дополнением к коллайдерам. Однако физика частиц достигла той точки, когда даже старое доброе американское «ноу-хау» не может состязаться с более высокими энергиями, которые становятся доступными на коллайдерах. Коллайдер в CERN, подтвердив основные предсказания теории электрослабых взаимодействий, безусловно, заслужил Нобелевскую премию для европейских физиков, работающих с высокими энергиями, — первую за много лет. Но еще важнее то, что Европа показала направление исследования, необходимого для работы с открытыми вопросами, — это адронный коллайдер, оснащенный встроенными и очень сложными детекторами.
Предыдущая << 1 .. 110 111 112 113 114 115 < 116 > 117 118 119 120 121 122 .. 133 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed