Где находится самое горячее место?

ЦЕРН Статьи
Те, кто говорит, что ускорители - самая горячая часть Вселенной, не ошибаются. Когда ядра разгоняются почти до скорости света и сталкиваются, материя становится очень интересной для изучения

Что является самым горячим во Вселенной?

‘Самое впечатляющее открытие, которое мы до сих пор не сделали, — это разгадка тайн темной материи. Мы можем получить результаты, либо увеличив энергию ускорителя, либо более точно измерив частицы».

Где находится это место?

Не правда ли, странное название для статьи? Вселенная не одинока? К концу 20-го века картина Вселенной казалась неизмеримо более сложной, чем столетие назад. Ни Земля, ни Солнце, ни наша галактика не казались центром Вселенной. На смену геоцентрической, геоцентрической и галактоцентрической системам мира пришла идея о том, что мы живем в расширяющейся метагалактике (нашей Вселенной). Внутри нее находится бесчисленное множество галактик. Каждая из них, как и наша, состоит из десятков или сотен миллиардов звезд-солнц. И нет никакого центра. Жители каждой галактики кажутся разбросанными во всех направлениях, и лишь на островах находятся другие звезды. Десятилетия назад астрономы могли только предполагать, что где-то существует планетарная система, подобная нашей Солнечной системе. Теперь, с высокой степенью уверенности, они называют множество звезд с обнаруженными «протопланетными дисками» (где однажды сформируются планеты) и уверенно говорят об открытии нескольких планетных систем.

Примеры гипотетических рождений метагалактик из коллапсирующих гигантских пузырей. Во время быстрой «инфляционной» фазы Вселенной пузырь стал огромным. (Выдержка из журнала «Земля и Вселенная»).

Процесс познания Вселенной бесконечен. Плюс более смелые, а иногда и совершенно потрясающие задачи, поставленные исследователями. Так почему бы не предположить, что однажды астрономы обнаружат другие вселенные? В конце концов, вполне возможно, что наша метагалактика — это не вся Вселенная, а лишь ее часть.

Маловероятно, что современные астрономы, даже в очень отдаленном будущем, смогут увидеть другие вселенные своими глазами. Однако в науке уже есть некоторые указания на то, что наша метагалактика может быть одной из многих мини-вселенных.

Мало кто сомневается, что жизнь и разум могли возникнуть, существовать и развиваться только на определенных этапах эволюции Вселенной. Трудно представить, что какая-то форма жизни могла появиться до появления звезд и планет, движущихся вокруг них. И, как мы знаем, не все планеты пригодны для жизни. Необходимы определенные условия: достаточно узкий диапазон температур, пригодный для дыхания состав воздуха и вода. В нашей Солнечной системе Земля находилась в такой «зоне жизни». А наше Солнце, вероятно, находится в «зоне жизни» галактики (на определенном расстоянии от ее центра).

Самая горячая часть Вселенной

ЦЕРН.

Ученые рассказывают о происхождении Вселенной, загадочной природе темной материи, медицине XXI века и существовании частиц, о которых мир еще не знал.

Международная конференция Large Hadron Collider Physics (LHCP) 2015, посвященная работе Большого адронного коллайдера (БАК) и других частей Международной лаборатории высоких энергий CERN, завершилась в нашем городе в субботу.

‘Есть закономерность. Каждое новое качество появлялось с возрастающей энергией. Затем в 1976 году мы поняли, что элементарными частицами были не протоны, а кварки. Затем в 2012 году был открыт бозон Хиггса. Сейчас его энергия удвоилась. Алексей Боровьев, вероятно, член-корреспондент Российской академии наук и руководитель Отделения физики высоких энергий, объясняет, что в Курчатовском институте ядерной физики в Санкт-Петербурге.

‘Они едва ли элементарны. Существует техно-теория (как ответвление «техно» музыки), которая предполагает, что векторные бозоны состоят из техно-кварков, которые сами по себе не взаимодействуют с нами». Существует 10 таких частиц с точностью до минус 24 секунд, но их влияние на современную физику огромно.

Говоря о будущих открытиях, профессор предупреждает, что увеличение мощности ускорителей — не единственный способ получить значимые результаты.

‘Обращение к высшим энергиям не всегда полезно. ‘Не всегда полезно стремиться к высоким энергиям, потому что температура увеличивается и ядерная плотность становится очень маленькой. Могут потребоваться промежуточные состояния. Больше тока и немного меньше энергии».

‘Как и у всех русских изобретателей, простая смекалка и ум’, — смеется Георгий Феофилов, глава Института СПбГУ и руководитель группы СПбГУ в коллаборации ALICE.

Сделано в России

Питер Дженни, профессор Фрайбургского университета, член Европейского стратегического комитета по физике высоких энергий, основатель и бывший руководитель коллаборации ATLAS, подробно рассказывает о работе своих коллег.

Участие российских лабораторий в проекте началось около 20 лет назад. С тех пор ваши физики поняли, как ставить эксперименты на БАК. Некоторые из этих идей были реализованы. То, что сделали ваши российские коллеги, прекрасно работает.

 

Так, идеи, родившиеся в Санкт-Петербурге, легли в основу создания коллаборации ALICE, подразделения ЦЕРНа, изучающего первобытные проблемы, образовавшиеся сразу после Большого взрыва.

‘Инженерный и научный потенциал нашего города позволил создать предложение, которое прошло через ЦЕРН в 1992 году и функционирует по сей день. В настоящее время в СПбГУ проводится модернизация детектора ALICE, и в этом процессе принимают участие студенты университета», — говорит Григорий Феофилов.

Как футбольный матч.

В ЦЕРНе работают более 800 российских физиков, инженеров и программистов. Только три страны — Италия, Германия и Франция — и США, которые не являются членами ассоциации, имеют значительное присутствие.

Однако есть и другой аспект, политический, проведения конференции в Санкт-Петербурге. Об этом говорит заместитель директора Центра фундаментальных исследований Курчатовского института Владимир Шевченко.

‘Почему вы хотите организовать футбольный чемпионат в России? ‘Потому что для организаторов всегда есть несколько преимуществ. Кроме того, проведение такого важного форума в нашей стране напоминает нам о том, что мы являемся крупным игроком. Силы, преследующие наши собственные интересы. ‘

 

‘Те, кто говорит, что ускорители — самая горячая часть Вселенной, не ошибаются. Когда ядра разгоняются почти до скорости света и сталкиваются, материя становится очень интересной для изучения, — признает Григорий Феофилов. -Это дает ключи к открытиям в астрофизике и влияет на фундаментальную науку — понимание установленных моделей и отклонений от них.»

 

Что касается установленной модели, то открытие бозона Хиггса, или «Хиггса», как его сокращенно называют ученые, на БАКе в 2012 году продолжает вызывать споры. Эта частица подтверждает правильность основных теоретических основ современной физики, но в то же время выводит человечество за пределы установленной модели и в неизвестные измерения.

Важно понимать, что Хиггс — это не «просто еще одна частица», а новый тип материи с нулевым спином. Перед нами открылся портал в новый мир, за которым нас ждут годы работы всего научного сообщества».

 

Нестабильные расстояния

Действительно, различить далекие и близкие космические объекты нелегко. Большинство галактик выглядят в телескоп как размытые пятна, но трудно определить, почему одни галактики ярче других. Это происходит либо потому, что галактики расположены ближе друг к другу, либо потому, что они излучают больше света. Однако есть выход.

Она основана на том, что свет — это тип электромагнитной волны. Различные типы этих волн отличаются длиной волны, т.е. расстоянием между соседними горами. Для света они варьируются от 400 нанометров (фиолетовый свет) до 800 нанометров (красный свет). Существуют также длины волн короче света. Ультрафиолетовое излучение, рентгеновское излучение и, наконец, самое короткое — гамма-излучение. Инфракрасные и радиоволны имеют длину волны больше, чем свет.

А теперь пришло время вспомнить о расширении пространства. Когда пространство расширяется, электромагнитные волны, проходящие через него, также расширяются. Их пики удаляются друг от друга, а длины волн становятся длиннее. Ультрафиолетовое излучение, испускаемое далекими галактиками, достигает Земли в виде света и инфракрасного излучения.

Анализ света от небесных объектов в виде спектров, то есть «классификация» его по длинам волн, дает нам представление о том, насколько далеко он продвинулся в результате расширения Вселенной. Величина, которая учитывает это, называется красным смещением и обозначается буквой z.

После того, как известно красное смещение, можно рассчитать время, затраченное светом на прохождение, т.е. расстояние до объекта. Однако простое правило, согласно которому время прохождения света в годах равно расстоянию в световых годах, больше не применимо к таким расстояниям. Из-за сложной взаимосвязи между пространством, временем и гравитацией ученым приходится уточнять само понятие расстояния и говорить отдельно о радиальном, поперечном и других расстояниях. И вдруг мы обнаруживаем, что свет от далекой галактики пролетел 13 миллиардов световых лет в одном смысле, 30 миллиардов световых лет в другом и 270 миллиардов световых лет в третьем.

Чтобы не запутать читателя, я сейчас объясню время, затраченное на прохождение света, а не расстояние. Эксперты опускают красное смещение и пересчитывают его в ничто. Астроном сказал, что видел объект при z=13, и его коллеги задохнулись от восхищения.

Оцените статью
Маяк Науки
Добавить комментарий

двенадцать + 4 =