Книга: Достучаться до небес: Научный взгляд на устройство Вселенной

Сноски из книги

Я буду часто использовать приближенное значение 27 км. — Прим. авт.

Рэндалл Л. Закрученные пассажи. Проникая в тайны скрытых размерностей пространства. — М.: УРСС, Либроком, 2011.

Большой адронный коллайдер весьма велик, но используется он для изучения мельчайших объектов. Причины, по которым он сделан таким большим, будут описаны ниже, когда мы рассмотрим детально конструкцию БАКа. — Прим. авт.

Conseil Europeenpourla Recherche Nucleaire — Европейский совет ядерных исследований. — Прим. пер.

Знаменитая песня Германа Хапфилда, ставшая очень популярной после фильма «Касабланка» (1942), в первоначальном варианте 1931 г. начиналась безошибочно опознаваемой отсылкой к последним достижениям физики:

«Век, в котором мы живем, Становится причиной опасений Из?за скорости, новых изобретений И вещей наподобие четвертого измерения. Мы уже слегка утомлены Теорией Эйнштейна…» — Прим. авт.

Квантовая механика может иметь макроскопические проявления в тщательно подготовленных системах; они также могут выявиться при наборе большой статистики или при использовании самых прецизионных устройств. Однако это не мешает использовать классические теории в большинстве обычных ситуаций. Все зависит от прецизионности, как будет дальше рассказано в главе 12. —Прим. авт.

Берн Р. Тайна. — М.: Эксмо; Домино, 2011.

Иногда я буду использовать научную запись чисел, в которой размер Вселенной выражается как 10²⁷м. Это означает единицу с 27 нулями, что, конечно, гораздо компактнее, чем «тысяча триллионов триллионов». Самый маленький представимый масштаб составляет 10^-35м, т. е. число, обратное к единице с 35 нулями. Рост человека имеет порядок 1м — это единица вообще без нулей. Таким образом, «человеческий» масштаб находится примерно посередине между двумя крайними значениями. — Прим. авт.

Очевидный пример: радужную пленку на воде люди могли видеть и тысячу лет назад, но то, что она появляется вследствие волновой природы света, не имело практического значения. — Прим. пер.

Искомая величина определяется через другую величину, измеряемую непосредственно. — Прим. пер.

Levenson Т. Measure for Measure: A Musical History of Science. — Simon & Schuster, 1994.

Во времена инквизиции католическая церковь не включала труды Тихо Браге в список запрещенных книг, как можно было ожидать исходя из его принадлежности к протестантизму, так как в его теории Земля была неподвижна, и тем не менее наблюдения Галилея ей прямо не противоречили. —Прим. авт.

Перевод В. Б. Микушевича. —Прим. пер.

Перевод М. Литвиновой.

Augustine. The Literal Meaning of Genesis. Vol. 1, books 1-6 (New York: Newman Press, 1982).

Эмерджентность — несводимость свойств системы к сумме свойств ее компонентов; синоним — «системный эффект». — Прим. ред.

Holton G. Johannes Kepler’s Universe: Its Physics and Metaphysics // American Journal ofPhysics, May, 1956, №24, pp. 340-351.

Calvin J. Institutes of Christian Religion. — Minneapolis: Fortress Press, 1999.

К примеру, единица длины Древней Греции — стадия — не имела фиксированной длины, поскольку в разные времена основывалась на длине различных частей тела человека в разных регионах страны. — Прим. авт.

Там, конечно, есть электромагнитное поле, но практически нет вещества. — Прим. авт.

Величина, на малых скоростях приблизительно равная произведению массы и скорости, а на релятивистских—отношению энергии к скорости света. —Прим. авт.

От англ. glue — клей. — Прим. пер.

Обратите внимание, что этот рисунок соответствует более точной версии объединения, чем первоначальный вариант Джорджи и Глэшоу, в котором линии сходились почти, но не совсем. Несовершенство теории удалось показать позже, когда появились более точные данные об интенсивности взаимодействий. — Прим. авт.

Они сближаются, но сегодня мы знаем, что в пределах стандартной модели объединение невозможно. Однако ее можно достичь в модифицированных вариантах стандартной модели, например с привлечением суперсимметрии, о чем пойдет речь в главе 17. —Прим. авт.

Физики в области элементарных частиц измеряют энергию в электронвольтах. Энергию в 1 эВ приобретает электрон, ускоряясь в электрическом поле при разности потенциалов в один вольт. В дальнейшем изложении потребуются гига- и тераэлек- тронвольты: 1 ГэВ = 1 млрд эВ, 1 ТэВ = 1 трлн эВ. —Прим. авт.

Занятно, что сюжет романа «Ангелы и демоны» Дэна Брауна построен на антивеществе, в то время как БАК — первый коллайдер CERN, в котором используется только «обычное» вещество. —Прим. авт.

В 1997 г. Европейское физическое общество признало вклад Роберта Браута, Франсуа Энглерта и Питера Хиггса, а в 2004 г. им была присуждена премия Вольфа по физике. В 2010 г. Франсуа Энглерт, Роберт Браут, Питер Хиггс, Джеральд Гуральник, ?. Р. Хаген и Том Киббл получили от Американского физического общества премию Сакураи в области теоретической физики частиц. Я буду далее ссылаться только на Хиггса, так как меня интересует физический механизм, а не личности. Конечно, если бозон Хиггса будет открыт, Нобелевскую премию получат не более чем три человека, и вопросы приоритета будут весьма сложными. —Прим. авт.

В рамках Стандартной модели физики частиц, как она описана в этой книге и где есть только один хиггсовский бозон, в эпоху температур порядка 100 ГэВ в ранней Вселенной имел место фазовый переход другого типа — гладкий кроссовер. — Прим. науч. консулът.

Неясно, должна ли Стандартная модель включать очень тяжелые нейтрино ^с «правой» киральностью, которые, по–видимому, существуют и играют роль в массе нейтрино. — Прим. авт.

10^-29 м. — Прим. пер.

Первоначально он предназначался для ускорения протонов и антипротонов. В настоящее время он используется в составе БАКа в качестве протонного суперсинхротрона SPS и ускоряет только протоны. — Прим. авт.

Стандартная модель — теоретическая конструкция в физике элементарных частиц, описывающая электромагнитное, слабое и сильное взаимодействия всех элементарных частиц. Стандартная модель не является теорией всего, так как не описывает темную материю, темную энергию и не включает в себя гравитацию. —Прим. ред.

В 2011 г. были достигнуты энергии 3,5 ТэВ на пучок, а в апреле 2012 г. ее подняли до 4 ТэВ на пучок, то есть до энергии столкновения 8 ТэВ в системе центра масс. В течение 2011 г. на ATLAS и CMS было зарегистрировано по 560 трлн столкновений, а план на 2012 г. составлял по 1500 трлн на каждой из установок. —Прим. пер.

http://lsag.web.cern.ch/lsag/LSAG?Report.pdf.

Назван в честь французского физика Пьера Виктора Оже. — Прим. пер.

Выражением to big to fail («слишком велики, чтобы погибнуть»! в 2008 г. описывались несколько крупнейших банков и страховых компаний США, которые пришлось спасать от банкротства за счет вливания бюджетных средств. Власти опасались, что крах подобной системообразующей структуры может вызвать каскад дальнейших банкротств и общий коллапс экономики. — Прим. пер.

Posner R. Catastrophe: Risk and Response. — Oxford University Press, 2004.

Математическая абстракция, подразумевающая обязательное наличие как выигрывающей, так и проигрывающей стороны. —Прим. пер.

Председатели Совета управляющих Федеральной резервной системы США в 1987-2006 гг. и с 2006 г. соответственно. —Прим. пер.

Leonhardt D. The Fed Missed This Bubble: Will It See a New One? // New York Times, January, 5, 2010.

В этой книге я использую термин «систематическая неопределенность» (systematic uncertainty), а не более частый— систематическая погрешность» (systematic error). Последняя часто ассоциируется с ошибкой, в то время как «неопределенность» указывает на неизбежные ограничения, налагаемые аппаратурой. — Прим. авт.

Часто используется термин «статистическая погрешность», когда говорят о неопределенности измерений, связанной с конечностью их числа. — Прим. авт.

В этой таблице даны отдельно левые и правые частицы. Они различаются киральностью, которая для безмассовых частиц говорит о вращении (спине) вдоль направления движения. Массивные частицы могут быть обоих типов: например, электрон может быть левым или правым. В данном случае признаки отличия не так важны, как разница во взаимодействиях. Если бы все частицы не имели масс, то слабое взаимодействие, превращающее верхние кварки в нижние, а заряженные лептоны — в нейтральные, действовало бы только на левые частицы. С другой стороны, сильное и электромагнитное взаимодействия влияют на частицы обоих типов, причем только кварки обладают сильным зарядом. —Прим. авт.

Три типа нейтрино через слабое взаимодействие «спарены» с тремя разновидностями заряженных лептонов. Однако, раз возникнув, нейтрино могут осциллировать, переходя из одного типа в другой, и связь их с конкретными лептонами теряется. Нейтрино иногда просто нумеруют согласно их относительной массе, а иногда помечают знаком соответствующего лептона в зависимости от контекста. —Прим. авт.

В специальных экспериментах по исследованию свойств нейтрино они регистрируются через рождение заряженных лептонов того же поколения при рассеянии на ядрах. —Прим. науч. консульт.

По–английски слово jet означает и реактивный двигатель (ракету), и струю. — Прим. пер.

Если исходный b–мезон нейтрален, вместо этого будет виден трек, исходящий из точки распада, но не будет предыдущего трека от места его образования. — Прим. авт.

Тем не менее взаимодействие между W–бозоном, t–кварком и b–кварком является причиной того, что t–кварк может распасться на b–кварк и W–бозон. —Прим. авт.

Через нее можно также определить релятивистскую массу, которая зависит от импульса и энергии, но следствия будут теми же. —Прим. авт.

Обратите внимание, что на этой схеме разграничены бозоны и фермионы — два класса частиц, различаемые квантовой механикой. Переносчики взаимодействий и гипотетические частицы Хиггса — бозоны, а все остальные частицы Стандартной модели — фермионы. —Прим. авт.

По состоянию на момент написания книги. — Прим. пер.

Описание сверхпроводимости через фотонную массу дали в 1950 г. В. Л. Гинзбург и Л. Д. Ландау. Идея генерации массы частиц путем спонтанного нарушения симметрии высказана в 1962 г. Филипом Андерсоном. Питер Хиггс в 1964 г. предложил для релятивистских уравнений Гинзбурга — Ландау решение в виде частиц и предсказал существование тяжелого скалярного бозона. Аналогичные идеи одновременно выдвинули Браут и Энглерт, Гуральник, Хаген и Киббл. Последующие работы Виктора Попова и Людвига Фаддеева по калибровочным полям, Стивена Вайнберга и Абдуса Салама по теории электрослабого взаимодействия и Герарда ’т Хоофта по перенормировке позволили к середине 1970–х гг. сформулировать то, что сейчас известно как механизм Хиггса. —Прим. пер.

Дебатируется также вопрос о том, относятся ли к Стандартной модели правые нейтрино. Даже если таковые присутствуют, они, скорее всего, чрезвычайно тяжелы и не слишком важны для низкоэнергетических процессов. — Прим. авт.

Так оно и случилось! Четвертого июля 2012 г. было официально объявлено, что на обеих экспериментальных установках достоверно обнаружены нейтральные частицы–бозоны с энергией 125,3–126,0 ГэВ, которые, вероятно, и являются долгожданными бозонами Хиггса. — Прим. пер.

Скаляр (от лат. scalaris — ступенчатый) — величина, каждое значение которой может быть выражено одним (действительным) числом. Примерами скаляров являются длина, площадь, время, масса, плотность, температура и т. п. — Прим. ред.

Забавно тем не менее, что применение принципа Паули для галактической темной материи из фермионов дает модельно–независимое ограничение снизу на массу частицы темной материи (фермион должен быть тяжелее, чем примерно 1 кэВ). — Прим. науч. консульт.

Ранее модель (почти) экспоненциально расширяющейся Вселенной была предложена в работах А. Старобинского для решения проблемы начальной сингулярности в теории горячего Большого взрыва. —Прим. науч. консульт.

WMAP был запущен 30 июня 2001 г. и проработал до августа 2010 г. Обработка его научных данных продолжается. Planck запущен 15 мая 2009 г. — Прим. пер.

Точнее — из массы, вычисляемой на основании разумных предположений о количестве звездной и газопылевой материи в галактиках скопления с учетом ее размеров и светимости. —Прим. пер.

Некоторые частицы темной материи совпадают со своими античастицами. В этом случае они должны встретиться с другими такими же частицами. — Прим. авт.

Аномальные события были зарегистрированы экспериментами COGENT, CRESST и усовершенствованным CDMSII. К сожалению, в рамках наиболее мотивированных и разработанных моделей темной материи эти аномалии противоречат результатам других экспериментов— и друг другу, в частности. —Прим. науч. консульт.

Что означает примерно следующее: полезный груз для исследования материи и антиматерии и астрофизики легких ядер. —Прим. пер.

Гладуэлл М. Гении и аутсайдеры: Почему одним все, а другим ничего? — М.: Юнайтед Пресс, 2010.

По–немецки Rand означает «край» или «грань», а All— «Вселенная». —Прим. авт.