Стандартная модель заслуживает еще нескольких Нобелевский премий
На модерации
Отложенный
Стандартная модель всё больше пугает физиков своей живучестью. Все попытки найти отклонения от нее, включая недавние данные по хиггсовскому бозону, приносят лишь отрицательные результаты. Не исключено, что причина этого явления лежит настолько глубоко, что Нобелевскому комитету придется присудить за Стандартную модель сразу несколько премий.
Современная теория устройства мира элементарных частиц — так называемая Стандартная модель — начинает по-настоящему пугать физиков. Она была придумана полвека назад, в середине 60-х годов, и поначалу казалась многим довольно искусственным нагромождением частиц и взаимодействий. В ней довольно много свободных параметров, она не дает ответы на многие вопросы, да и хиггсовский бозон, предсказанный давным-давно, долгое время никак не хотел появляться в эксперименте. В общем, уже десятилетия назад всё выглядело так, словно стоит физикам поднажать еще чуть-чуть — и на смену неказистой Стандартной модели придет какая-то новая, гораздо более стройная и простая теория, которая даст объяснения старым загадкам и предскажет новые эффекты.
И физики «жали». Они повышали энергии ускорителей, строили сверхчувствительные детекторы, изучали всё более и более тонкие характеристики известных частиц — и каждый раз казалось, что вот-вот будет открыта Новая физика!
Прошли годы. Прошли десятилетия. Время от времени даже звучали объявления о наблюдении эффектов, никак не вписывающихся в рамки Стандартной модели (из недавнего: многомюонные события на Тэватроне, сверхсветовые нейтрино в OPERA, топ-кварковая асимметрия, якобы зарегистрированные детектором DAMA/LIBRA частицы темной материи). Но вот беда — каждый раз аномалия рассасывалась. То более внимательное изучение процесса обнаруживает неучтенную погрешность, то не удается этот результат воспроизвести на другом детекторе, то оказывается, что теоретические расчеты были не совсем точны. Дело уже давно приняло нешуточный оборот. Физики целенаправленно ищут малейшие отклонения от Стандартной модели, строят для этого специальные ускорители, выделяют крупные гранты, создают специальные лаборатории, проводят, наконец, сотни конференций, публикуют десятки тысяч статей, посвященных поиску Новой физики! И несмотря на такую бурную активность — Стандартная модель не поддается.
Пожалуй, последним ударом для физиков стали результаты CMS по свойствам хиггсовского бозона, появившиеся две недели назад. До них физики очень надеялись, что открытый в прошлом году хиггсовский бозон — нестандартный. Поводом для этой отчаянной надежды служила вероятность его распада на два фотона, которая оказалась чуть ли не вдвое больше, чем то, что предсказывает Стандартная модель. Новые данные CMS эту надежду разбили вдребезги — хиггсовский бозон оказался самым наистандартнейшим.
Тут даже начало попахивать какой-то мистикой. Вдумайтесь: в данных 2011 года оба детектора на коллайдере (ATLAS и CMS) видят нестандартный распад на два фотона, в данных первой половины 2012 года — он по-прежнему нестандартный, но ближе к концу года бозон Хиггса словно «мутирует» и приобретает всё более стандартные черты. Что же происходит? Является ли это игрой случая или здесь мы впервые сталкиваемся с чем-то принципиально новым?
В 2007 году великий датский физик Хольгер Нильсен высказал нестандартную идею: хиггсовское поле в силу своей обособленности способно влиять из будущего на прошлое. Он сформулировал математическую теорию, в которой такое воздействие возможно, и даже сделал предсказание — хиггсовский бозон НЕ будет открыт на LHC, поскольку при каждой попытке его открыть хиггсовской бозон повлияет на прошлое и приведет к поломке коллайдера.
Сейчас мы знаем, что бозон открыт, так что это предсказание не сработало. Однако мы также воочию наблюдаем поразительную живучесть Стандартной модели — каждый раз, когда ее пытаются опровергнуть экспериментом, что-то находится, и опровержение постепенно рассасывается. Если взвесить все аргументы за и против, то самым естественным объяснением будет именно такое влияние Мироздания на попытки человека выйти за пределы Стандартной модели. Но именно это фактически предсказали Аркадий и Борис Стругацкие в своем романе «За миллиард лет до конца света»! (Эта книга, по-видимому, должна теперь стать настольным руководством для всех физиков, изучающих элементарные частицы.)
Что же делать в этой щекотливой ситуации? Вероятно, есть смысл попытаться «задобрить» Мироздание, например, вручая одну за другой Нобелевские премии за беспримерную живучесть Стандартной модели. Поначалу эти премии должны получить все ученые, работавшие над созданием Стандартной модели. Глэшоу, Салам и Вайнберг уже получили Нобеля-79 за ее создание, но нелишним будет вручить им премию снова, в качестве закрепления материала. Затем можно вручить по отдельной премии каждому из авторов хиггсовского механизма (кардинальным образом разрешив проблему, кому из пятерых ученых ее давать), а также участникам экспериментов, открывших бозон Хиггса. Ну и, конечно, нельзя обойти вниманием и Нильсена, оказавшегося столь прозорливым естествоиспытателем.
Не исключено, что именно по такому сценарию будет развиваться физика элементарных частиц в ближайшие годы. Может быть, после десятка-другого Нобелевских премий за неубиваемую и непотопляемую Стандартную модель Мироздание наконец-то даст слабину и позволит физикам увидеть Новую физику хоть краем глаза.
Источники:
1) Holger B. Nielsen, Masao Ninomiya. Search for Effect of Influence from Future in Large Hadron Collider // Int. J. Mod. Phys. A23, 919 (2008); arXiv:0707.1919.
2) CMS Collaboration. Updated measurements of the Higgs boson at 125 GeV in the two photon decay channel // препринт CMS-PAS-HIG-13-001 (2013).
Игорь Иванов
Комментарии
Кстати, буквально позавчера в Phys. Rev. Letters опубликованы результаты, которые со всем на то основанием можно считать экспериментальным свидетельством существования тёмной материи:
http://prl.aps.org/abstract/PRL/v110/i14/e141102
Вынужден вам напомнить, что главная особенность тёмного вещества - это полное отсутствие сильного и электромагнитного взаимодействия. Только слабое взаимодействие и гравитационное. Которые чудовищно малы по сравнению с тем, что мы наблюдаем в нашем мире вокруг нас. Который, если не считать силы тяжести (гравитации) устроен так, каким мы его видим, именно благодаря электромагнитному взаимодействию. И потому ваши слова типа "квант отражается от вещества, квант поглощается протовеществом" звучат как-то неуместно глупо...
Уважаемый Микола, РОСПАТЕНТ не считает открытием то, что противоречит существующим проверенным законам природы. Открытие должно устранить кажущееся противоречие. Без этого открытия не может быть. Дискуссии о тёмной материи в научном мире идут уже около 70 лет. Всё о тёмной материи можно прочитать здесь.
===
мда... Приехали. Кстати, это уже плагиат. Это уже было, но на куда более высоком художественном уровне:
We all live in a yellow submarine,
Yellow submarine, yellow submarine...
Если обнаруживаются факты, до тех пор неизвестные, но которые полностью противоречат имеющимся представлениям, то с точки зрения Роспатента они открытием не являются. Потому что не устраняют "кажущихся противоречий". И в самом деле: какие могут быть "кажущиеся противоречия", если раньше об этом даже не задумывались? Жаль, что специалисты из Роспатента не допущены в нобелевский комитет. Они бы всем всё пояснили...
в статье, о которой речь, представлены экспериментальные результаты (необычный рост с энергией доли позитронов в космич. лучах), которые не вписывается ни в одну общепринятую теорию. Однако легко объясняется исходя из гипотезы аннигиляции WIMPов, из которых предположительно состоит тёмная материя.
И ещё. Всё, что мы видим вокруг, доступно нам исключительно посредством взаимодействий. Невозможно напрямую узнать о существовании, скажем, электронов, но можно придумать много способов измерить следствия их наличия.
В статье, о которой речь, именно такой случай и имеется. В статье нет ни слова о том, что обнаружена тёмная материя (авторы, являясь очень добросовестными учёными, отлично знают грань между экспериментальным подтверждением и теоретической трактовкой). Однако контекст именно тот, на который указано.
Теперь про пользу. Если учёный будет думать о пользе - он не учёный. Он может быть замечательным инженером, супер-менеджером в науке, но учёным он может быть лишь тогда, когда главным для него является познание мира. Задумываться о пользе от исследований - это гарантированно уничтожить науку. Фундаментальная наука никогда не приносит пользы сама по себе, но она стимулирует прикладные науки. А также появляются неожиданные побочные продукты. К примеру, интернет, в котором мы с вами сейчас общаемся, появился именно как побочный продукт фундаментальной науки, совершенно бесполезной с практической точки зрения - физики элементарных частиц. Но появившись, интерент на многие столетия вперёд гарантированно окупил все даже самые бесполезные исследования.
И это учёному нужно только для «спокойной и комфортной жизни - без излишеств» за государственный счёт? Всё общество будет знать больше, или ему будут имитировать старые догмы, подкрашенные новыми фантазиями?! Наиболее комфортно живётся астрофизикам. Кто может проверить правдивость сочинений о том, что происходит в далёком космосе?!
Фундаментальная наука приносит пользу, но не сразу, спустя некоторое время, и кроме того она приносит обществу (а не только одному учёному, познающему мир) новые знания. Лично мне занятия наукой не приносит никаких доходов, за исключением небольшой суммы за внедрение своего изобретения. Занятия наукой доставляют мне удовольствие. Я надеюсь, что когда-либо люди признают мои работы. Опубликована моя книга href="href="https://www.ljubljuknigi.ru/store/ru/book/Бесконечная-Вселенная/isbn/978-3-659-25227-3
">">Бесконечная Вселенная
Everyone of us has all we need
А то что бозон не позволяет себя открыть и ломает коллайдер, воздействуя на прошлое - это реально интересная теория )
А сказали, что на модернизацию.
Такие понятия как сложность, простота, красота, и т.д., которыми мы характеризуем законы вселенной, являются чисто человеческими понятиями. И то, что нам кажется простым, для существа из другого мира может показаться немыслимо сложным. И наоборот.
Стандартная модель вовсе не зависла. Зависла её философская трактовка.
Именно так. Законы, по которым устроена вселенная, не меняются от того, знаем мы их или нет. Однако эти законы, которые мы для себя открываем и формулируем, отражают не саму реальность, а лишь наше понимание реальности, то, как мы её ощущаем и какой мы её видим. И, в частности, "стандартная модель", это лишь язык описания, модель, которая, как сами верно заметили, существует лишь у нас в головах. Никакая модель никогда не сможет включить всю реальность. Но она сможет лишь приближаться к этому, хотя этот процесс бесконечен. Либо ограничен временем существования нашей вселенной.
Комментарий удален модератором
Информацию можно как угодно интерпретировать, хоть с помощью идеи бога, хоть чистого материализма, неважно. Критерия истинности нет и быть не может. У меня лично есть лишь критерий эстетичности: если интерпретация (или модель) минимизирована по количеству допущений и является максимально автономной, то она красива и, как следствие, может претендовать на истинность (отражать реальность).
Возьмём гипотезу "на всё воля божья": в этом случае есть лишь одно допущение, поясняющее абсолютно всё. Но модель является предельно неавтономной. Противоположных случаев бесконечно много.
А теперь возьмём ОТО (мне нравится этот пример). Допущений очень мало, а объясняет - много. И автономность теории почти предельная, т.е. ОТО почти никак не связана с другими гипотезами и не требует внешних факторов. Я отношу её к разряду теорий наивысшей эстетической ценности и близкой к реальности.
Я тоже большой сторонник существования универсальной эстетики. Законы композиции равно применимы ко всему сущему :)
Кстати, некоторые убеждены, что дробная размерность есть не просто удобный математический способ описания некоторых объектов, а вполне реальная реальность. Но я лично не рискну своё дилетантское мнение на эту тему высказывать...
А вот что касается размерности, то как-то захотелось мне получить формулку - зависимость полного угла от размерности пространства. После пары дней возни с интегралами и факториалами получилась очень элегантная формулка: омега (n) = (2 x пи^n/2) / гамма-функцию(n/2).
И вот, если к размерности подойти с такой точки зрения (можно сказать, аналитической, а не топологической с покрытиями компакта симплексами и их кратностью), то легко видеть, что на дискретность размерности ничто не указывает. Но самое интересное это то, что полный угол (омега) достигает максимума в районе 7-мерного пространства и далее монотонно спадает к 0 в бесконечности. А в отрицательной области - в соответствии с поведением гамма-функции - ведёт себя как гармонически затухающий осциллятор, обращаясь в 0 в чётных размерностях. А объём точки (0-мерное) равен 1 (безразмерной).
Так вот. Интересные выводы можно из такой размерности сделать.
- Бесконечномерное пространство оказывается не только пустым (объём сферы 1-ничного радиуса = 0), но в нём и не разгуляешься (полный угол тоже = 0).
- 0-мерное пространство (точка) не имеет поверхности, но зато его объём = 1.
- Чётные минус-мерные пространства тоже пусты (всё по нулям).
- В минус-мерном пространстве нельзя зафиксировать точку отсчёта - объём обращается в бесконечность - поэтому в нём с этой точки всегда приходится соскальзывать. Если бы в нём была ещё и мнимая метрика, то -1-мерное пространство подошло бы на роль времени. К тому же через 1-чный объём 0-мерного пространства оно связано с +-размерными пространствами. А пустое -2-мерное отрезает его от всех остальных минус-мерных пространств.
Ну, и так далее... Можно ещё фантазировать...