Лиза Рэндалл - Закрученные пассажи: Проникая в тайны скрытых размерностей пространства.
БАК будет иметь достаточно большую энергию, чтобы порождать новые типы частиц, которые обещают снять завесу с многих тайн. Эти частицы могут оказаться суперпартнерами или другими частицами, которые предсказываются четырехмерными моделями. Но они могут оказаться частицами Калуцы— Клейна, которые путешествуют по дополнительным измерениям. Увидим ли мы эти частицы КК и когда это произойдет, полностью зависит от размера и формы космоса, в котором мы живем. Живем ли мы в многомерной вселенной? И будут ли размер и форма этой вселенной способствовать тому, чтобы частицы КК стали видимыми?
Все модели, предлагающие решение проблемы иерархии, имеют наблюдаемые следствия на масштабе энергий слабых взаимодействий. Особенно поразительны характерные следы закрученной геометрии, также дающей решение проблемы иерархии. Если эта теория верна, мы обнаружим частицы КК и измерим их свойства по оставленным ими за собой следам. Напротив, если Вселенную описывают другие многомерные модели, энергия будет исчезать в дополнительных измерениях, и мы в конечном итоге их обнаружим, детектируя нехватку энергии.
Безусловно, мы пока что не знаем всех ответов. Но Вселенная близка к тому, чтобы приоткрыть свои тайны. Астрофизические исследования обратятся к более ранним стадиям космоса, более далеким регионам и с большей детализацией, чем когда-либо ранее. Открытия на БАК расскажут нам о природе материи на расстояниях, меньше тех, на которых когда-либо изучались любые физические процессы. При больших энергиях начнется извержение новых знаний о Вселенной.
Секреты космоса начинают раскрываться. Что касается меня, я жду этого с нетерпением.
Глоссарий
Альфа-частица. Ядро атома гелия (состоит из двух протонов и двух нейтронов).
Анархический принцип. Утверждение, что все взаимодействия, которые не запрещены симметриями, будут происходить.
Аномалия. Нарушение симметрии, возникающее от квантовых вкладов в физическое взаимодействие, но отсутствующее в соответствующей классической теории (в которой квантовые поправки не принимаются во внимание).
Аномальная передача. Передача нарушения суперсимметрии квантовыми эффектами.
Античастица. Частица той же массы, что и другая частица, но противоположно заряженная.
Антропный принцип. Рассуждения, утверждающие, что из всех возможных вселенных мы можем жить лишь в тех, где может сформироваться структура.
Аромат. Метка, различающая разные типы кварков или лептонов (часто используется для различения кварков и лептонов из разных поколений).
Атом. Строительный блок материи, состоящий из электронов, вращающихся вокруг положительно заряженных ядер.
БАК (Большой адронный коллайдер). Ускоритель частиц высокой энергии, в котором сталкиваются встречные пучки протонов энергией 7 ТэВ, образуя частицы массой до нескольких ТэВ.
Балк. Полное многомерное пространство.
Бета-распад. Радиоактивный распад, в котором нейтрон превращается в протон, электрон и нейтрино.
Бозон. Частица с целым спином, равным 1, 2 и т. д. (одна из двух категорий частиц, допускаемых квантовой механикой; другой категорией является фермион). Примерами бозонов являются фотоны и хиггсовские частицы.
Брана. Мембраноподобный объект в многомерном пространстве, который может обладать энергией и удерживать частицы и взаимодействия.
Вакуум. Состояние Вселенной с наименьшей возможной энергией и без частиц.
Виртуальная частица. Эфемерная частица, допускаемая только законами квантовой механики; виртуальные частицы имеют тот же заряд, что и соответствующие реальные физические частицы, но неправильную энергию.
Внешние частицы. Реальные физические частицы, способные влетать в область взаимодействия и покидать ее.
Внутреннее вращение (спин). Число, характеризующее то, как ведет себя частица, которая как бы вращается. Спин может принимать как целые, так и полуцелые значения.
Внутренняя симметрия. Симметрия, в которой физические законы не меняются для множества преобразований, сохраняющих геометрическое положение частиц, но меняющих только некоторые внутренние свойства или метки.
Возмущение. Малая модификация известной теории.
Волновая функция. Квантово-механическая функция, определяющая относительную вероятность нахождения соответствующего объекта в любой точке пространства. -
Геодезическая. В пространстве — кратчайший путь между двумя точками; в пространстве-времени — путь свободно падающего наблюдателя (такого, на которого не действуют никакие силы).
Гиперкуб. Обобщение понятия куба на более чем три измерения.
Гипотеза пустыни. Предположение, что при энергиях ниже энергии объединения не могут рождаться никакие частицы кроме тех, которые включены в Стандартную модель.
Глубоко неупругое рассеяние. Эксперимент по рассеянию электронов на протонах и нейтронах, в котором были обнаружены кварки.
Глюон. Элементарная частица, переносящая сильное взаимодействие.
Горизонт. Область, из-под которой ничто не может вылететь.
Гравитационное линзирование. Расщепление луча света на множество изображений при огибании светом массивного тела.
Гравитино. Суперпартнер гравитона.
Гравитон. Частица, переносящая гравитационное взаимодействие.
ГэВ (гигаэлектронвольт). Единица энергии, равная одному миллиарду эВ.
Действие на расстоянии. Гипотетическое мгновенное влияние тел на другие удаленные тела.
Дуальные теории. Два эквивалентных описания одной и той же теории, которые могут казаться совершенно различными.
Закон обратных квадратов. Закон, описывающий те силы, напряженность которых уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния между объектами; классические гравитационное и электромагнитное поля подчиняются закону обратных квадратов.
Закон тяготения Ньютона. Классический закон тяготения, утверждающий, что сила притяжения между двумя массивными телами пропорциональна их массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Закрученная геометрия пространства-времени. Пространство-время (в общем случае каждый слой которого имеет одинаковую форму), которое было бы плоским, но закручивается благодаря присутствию общего масштаба, меняющегося в зависимости от положения в конкретном измерении.
Замкнутая струна. Струна, делающая петлю и не имеющая концов.
Излучение черного тела. Излучение, испускаемое черным телом.
Измерение. Независимое направление в пространстве или времени.
Инвариантность относительно вращений. Независимость результатов экспериментов от ориентации (или направления).
Инерциальная система отсчета. Система отсчета, движущаяся с постоянной скоростью по отношению к фиксированной, например покоящейся, системе отсчета.
Ион. Заряженное связанное состояние ядра и электронов; атом, в котором слишком мало, или слишком много электронов.
Калибрино. Суперпартнер калибровочного бозона, переносящего взаимодействие.
Калибровочный бозон. Частица, переносящая взаимодействие.
Калибровочная передача. Перенос нарушения суперсимметрии с помощью калибрино.
Квазикристалл. Твердое вещество, кристаллическая структура которого выводится из высших измерений.
Квант. Дискретная неделимая единица измеряемой величины; наименьшая единица этой величины.
Квантовый вклад. Вклад в физический процесс за счет виртуальных частиц.
Квантовая гравитация. Теория гравитации, объединяющая квантовую механику и общую теорию относительности.
Квантовая механика. Теория, основанная на предположении, что вся материя состоит из дискретных элементарных частиц, с которыми связаны волновые функции.
Квантовая теория поля. Используемая для изучения физики частиц теория, с помощью которой можно рассчитать вероятности процессов, в которых частицы могут взаимодействовать, рождаться или уничтожаться. Согласно квантовой теории поля, флуктуации полей проявляются как частицы.
Кварк. Элементарный фермион, испытывающий сильные взаимодействия.
Кварк «верхний» (u-кварк). Один из элементарных кварков, входящих в состав протона и нейтрона.
Кварк «боттом» (b-кварк). Короткоживущая и более тяжелая версия нижнего кварка (d-кварка) и «странного» (s-кварка).
Кварк «нижний» (d-кварк). Один из элементарных кварков, входящих в состав протона и нейтрона.
Кварк «очарованный» (с-кварк). Короткоживущая и более тяжелая версия верхнего кварка (u-кварка).
Кварк «странный» (s-кварк). Короткоживущая и более тяжелая версия u-кварка.
Кварк «топ» (t-кварк). Короткоживущая и более тяжелая версия u-кварка; самый тяжелый из всех известных кварков.
