Материалы портала «Научная Россия»

Лекция нобелевского лауреата Дэвида Гросса на закладке строительства коллайдера НИКА

Лекция нобелевского лауреата Дэвида Гросса на закладке строительства коллайдера НИКА
Церемония открытия строительства новейшего российского коллайдера НИКА в Дубне завершается лекцией Дэвида Гросса «Современные тенденции в области исследования физики сильных взаимодействий»

Лекцию под названием «Современные тенденции в области исследования физики сильных взаимодействий» читает Дэвид Гросс, нобелевский лауреат по физике 2004 года («за открытие асимптотической свободы в теории сильных взаимодействий», совместно с Фрэнком Вильчеком и Дэвидом Политцером). Ранее он принял участие в закладке камня, знаменующего начало строительства новейшего российского коллайдера НИКА. Это крупнейший международный проект, новый коллайдер позволит ускорять и сталкивать тяжелые ядра, вплоть до золота, с рекордными параметрами в требуемом диапазоне энергий и обеспечит столкновения поляризованных ядер. (Мы рассказывали о церемонии начала строительства коллайдера НИКА).

Внизу текста мы поместили видеозапись лекции (на английском языке).

 

14:36 Позвольте мне начать с напоминания об одном из величайших достижений физики XX века — Стандартной модели.

14:38 Гросс перечисляет кварки и лептоны и три силы — электромагнетизм, слабое и сильное взаимодействия.

14:40 Вместе с сектором Хиггса, Стандартная модель стала полной.

14:44 Речь пойдет о сильных взаимодействиях. Трудность изучения сильных взаимодействий в том, что заряды (цвета кварков и глюонов) совершенно скрыты внутри ядра. Это очень затрудняет определение составляющих протонов и нейтронов и сил, которые держат кварки вместе.

14:46 Долгое время, до конца 1960-х годов, никто не верил в существование кварков, так как их не удавалось наблюдать в экспериментах. Эксперимент, который изменил положение — Deep-Inelastic Scattering at SLAC.

14:47 Этот эксперимент использовал фотоны, сталкивающиеся с протонами, для изучения структуры протонов. Обнаружилось, что протоны выглядели так, будто были сделаны из свободно движущихся кварков.

14:49 Но это было очень странно. Как это возможно, чтобы кварки двигались свободно? Почему их тогда так сложно «вытащить» из протона?

14:55 Интуиция говорит нам, что чем дальше друг от друга объекты, тем слабее между ними взаимодействие. Однако в случае кварков это не так — чем меньше дистанция, тем как раз слабее взаимодействие.

14:58 Квантовая хромодинамическая сила (QCD) уменьшается на коротких дистанциях и увеличивается на больших дистанциях

15:03 «Подтверждение этой теории заняло много времени». Нужны большие энергии, чтобы посмотреть, что происходит на малых расстояниях.

15:06 Сейчас уменьшение силы (на малом расстоянии) показано в экспериментах, результаты которых совпадают с теорией с большой точностью.

Название изображения

15:09 Стандартная модель, особенно QCD, — это точная теория, которая стала необходимым элементом физики высоких энергий.

15:14 Почему QCD — идеальная теория? Этот уголок теории может быть рассмотрен отдельно, можно забыть о других взаимодействиях — слабом, электромагнитном, гравитации, и получится наиболее полная теория, которая у физиков когда-либо была.

15:15 В ней не возникают бесконечности при расчетах, нет подгонки параметров, нет никакой «новой физики» на коротких дистанциях и высоких энергиях.

15:18 Она позволяет вычислять массы элементарных частиц и бесконечность никогда не появляется. Разве что вы попробуете посмотреть, что происходит на бесконечно коротких дистанциях.

15:21 Нет настраиваемых параметров: Кварки почти не обладают массой на фоне массы протона. 99% массы протона — от энергии глюонного поля и кинетической энергии кварков.

15:24 В случае с каждой теорией, которая у нас есть, даже с электродинамикой, мы в глубине сердца понимаем, что все пойдет не так на коротких дистанциях Но не в случае с QCD. Чем больше энергии и короче дистанции — тем проще становится QCD.

15:25 Все это позволяет воссоздать условия сразу после Большого взрыва.

15:33 «QCD — это первый пример законченной теории, без гибких параметров и каких-либо признаков внутри теории, что существует такой масштаб, на котором она может перестать работать».

15:37 Сложная часть теории: что произойдет, если сжать или нагреть частицы, напр. протоны? Если нагреть протоны или нуклеоны до очень высоких температур, кварки должны высвободиться. И материя должна перейти в другое состояние. То же самое — со сжатием в результате столкновений. Такие эксперименты были проведены и они подтвердили до некоторой степени, что нуклеоны «плавятся» и происходит фазовый переход в состояние кварк-глюонной плазмы.

15:43 НИКА будет исследовать, что произойдет при большой плотности, но не такой большой температуре. Подобные условия предполагаются в нейтронных звездах.

15:52 QCD имеет сильные связи с теорией струн. Теория струн была изобретена чтобы понять сильное взаимодействие. Свойства QCD не только касаются свойства кварков и глюонов, но и открытых струн, а также закрытых струн, что может привести к пониманию, что такое гравитация.

15:58 Когда вы изучаете свойства фазовых переходов при столкновениях ионов, результаты могут быть использованы для исследования черных дыр.

16:02 В общем, завершает свою лекцию Дэвид Гросс, нас ждет много нового и интересного. Например, НИКА сможет исследовать новый участок на графике фазовых переходов. Поздравления с началом большого дела и благодарность слушателям.

16:03 Лекция закончена, спасибо и нашим читателям.

 

дубна дэвид гросс коллайдер

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий