Большой адронный коллайдер: физикам подарили игрушку за 15 млрд и приходится убеждать что то что надо
Физик Михаил Данилов ответил на вопрос: «Бозон Хиггса найден. Что дальше?». Ученый рассказал о перспективах развития физики элементарных частиц после открытия бозона Хиггса.
Конспект Михаил Данилов Франсуа Энглер как и многие Нобелевские лауреаты застенчив.
После открытия бозона Хиггса возникли разговоры что физика закончилась.
Лорд Кельвин 1900 в физике больше ничего нельзя открыть, будет возрастать лишь точность измерений.
Гелл-Манн середина 80-х теория всего. После лекции спросил ну что физика закончилась? Ну что вы осталось очень много технических задач.
То что мы знаем это всего лишь 4% того что есть во вселенной.
Теория в целом проста и элегантна.
Структура материи
Кроме протона и нейтрона есть много других адронов –
так Л.Окунь назвал сильно взаимодействующие частицы
барионы (спин полуцелый (фермионы)) – p, n,…
мезоны (спин целый (бозоны)) ?+ , ?- , ? + ,…
Все адроны состоят либо из трех кварков – это барионы
n = udd p = uud
либо из кварка – антикварка – это мезоны
?+ =ud ?- =`ud
Кварки имеют спин s=1/2, дробный электрический заряд
qu=+2/3qe+ qd=-1/3 qe+, барионный заряд В=1/3 и три цвета,
Цвет это аналог электрического заряда для сильного взаимодействия
Сильное взаимодействие не выпускает кварки из адронов
Поэтому все адроны бесцветные (q q или qqq)
qqqq – также бесцветные (экзотические адроны), их искали 40 лет
Если спин дробный это фермион, целый бозон. Из трех кварков барионы, из кварка и антикварка мезоны.
Цвет налог электрического сильного взаимодействия, не выпускает адроны.
Обнаружение нового типа адронов bbud.
Прелестный и антипрелестный кварк.
Энергия большого адронного коллайдера 8 тераэлектронвольт, будет поднята до 13.
У каждой частицы есть античастица.
Поколения кварков и лептонов. Все что нас окружает состоит из двух кварков u d e и ню-e
Без нейтрино не светило бы Солнце. Оно почти не взаимодействует, через каждого из нас проходит 500 трлн нейтрино в секунду.
Бруно Понтекорво был моим профессором, много сделал для изучения нейтрино.
Регистрируется только треть нейтрино. Sage и Galex обнаружили дефицит нейтрино, они могут переходить др в др.
Осцилляции нейтрино на коротких расстояниях.
Квадраты констант связей кварков
Вакуум не пустое место, постоянно возникают связи. Константы взаимодействия меняются с ростом энергии взаимодействия.
При больших энергиях слабые взаимодействия объединяются, сильные тоже.
Почему массы кварков отличаются на пять порядков, зачем нужны три поколения?
Нарушение симметрии материи и антиматерии это нарушение нужно для барионной асимметрии Вселенной.
Константы связи кварков образуют треугольник на комплексной плоскости
1974 теоретическое предсказание асимметрии.
Последнее звено стандартной модели бозон Хиггса. Из-за взаимодействия с полем Хиггса у бозона возникает масса взаимодействия. Бозон это квант, из двух глюонов. Возможно распад на два глюона или фотона.
Длина большого адронного коллайдера 27 км. Огромные установки.
Поиски Хиггса 2012.
Два протона столкнулись, два фотона выделились.
Сейчас обнаружены новые варианты распада бозона Хиггса, они хорошо согласуются со стандартной моделью.
Без бозона Хиггса сечение рассеяния намного быстрее.
До открытия Бозона Хигса стандартная модель до одного тераэленктронвольта. С ним до очень больших энергий. Это значит что наш вакуум не вполне стабилен. Спонтанное нарушение симметрии, поле вакуума не равно нулю и наш мир скатывается в минимум. Туннельный переход возможен. Мы живем на границе стабильного и метастабильного вакуума. Метастабильный вакуум долгоживущий.
Стандартная Модель –самая совершенная теория, замечательно описывающая (почти) все эксперименты в ФЭЧ
Однако Проблема стандартной модели: В ней слишком много параметров
Не ясна причина иерархии масс и констант связи.
Не до конца ясно зачем нужны 3 поколения
Не объясняет доминирования материи во Вселенной
Естественная масса Н ~ 1019 ГэВ – внутреннее противоречие СМ
СМ не включает гравитацию
CМ описывает только малую долю того, что есть во Вселенной
Вселенная состоит 73% темная энергия, 23% темная материя, 3,6% межгалактический газ и всего лишь 0,4% мир в котором мы живем.
Поиски суперсимметрии одна из задач адронного коллайдера сейчас.
Можно найти свидетельства существования новых виртуальных частиц.
В адронном коллайдере сталкиваются протоны, а это сложные объекты. Электрон-позитронные коллайдеры линейные точечные объекты. Линейный коллайдер 32 км предлагается построить в Японии, место недалеко от землетрясения, но не сломается наверное.. Цель изучение констант связи бозона Хиггса , точность в 3-10 раз лучше БАК.
В России имеются технологии которые нужны для БАК. В России высшая чистота ниобия для резонаторов. Сверхпроводящие резонаторы составляют основную часть стоимость БАК 8 млрд долл.
Группа МИФИ-ИТЭФ разработала детекторы для калориметра линейного коллайдера на основе фотодетекторов.
В Японии суперфабрика прелести.
Заключение
Обнаружение Н на LHC завершило прекрасное здание СМ
Каким будет следующее открытие пока не ясно,
очень много интереснейших возможностей!
Явления за рамками СМ будут искать на LHC
Его энергия почти удвоится в 2015г (8 => 13 ТэВ).
Очень перспективен планируемый в Японии ILC
В ряде направлений Супер-В фабрика, создаваемая в Японии,
более чувствительна к Новой Физике чем LHC
Разрабатываются и другие проекты е+е- коллайдеров (CLIC, FLC)
Ждем открытий в нейтринной физике и низкофоновых проектах
Российские ученые активно участвуют во всех этих исследованиях
Вопросы
Константин Карпов: Открыть можно то что есть. Так открыли бозон Хиггса или создали, он существует 10 в минус 23 секунды? Построили за 15 млрд евро... – Б.Д.: Экономические вопросы не отвечаем. – Без бозона Хиггса нас бы не было, не было бы материи одни фотоны и некому было бы спрашивать.
- Важность субъективна, для важно что Солнце светит.
Что понимается под вакуумом в том смысле что он м.б. стабильным или метастабильным? Гравитация? – Гравитация важно но стандартная модель не включает. Это замечательная теория которая описывает все что есть вокруг нас, нет только теории гравитации.
У суперсимметрии много достоинств. Кроме этого кандидата есть и другие кандидаты.
Увеличение жизни протона стало проблемой для многих моделей.
Данилов участвует в экспериментах где рождаются прелестные мезоны. Они в каждый момент помнят кто из них кто. Замечательный эффект который мы должны учитывать: одна частица на расстоянии от другой частицы осознает что она античастица.
Что сейчас происходит на БАК? Разместили информацию что возможна какая-то др интерпретация... – БАК на модернизации. Все больше измерений что это бозон Хиггса стандартной модели, другая тоже бозон Хиггса в рамках расширения стандартной модели.
Как можно после открытия бозона Хиггса на пальцах объяснить что такое масса? – Поле Хиггса взаимодействует с частицами и под воздействием они движутся медленно.
Хорошо. Каким образом бозон Хиггса взаимодействует с электроном? – Да никаким. – А как электрон взаимодействует с полем? Бозон Хиггса так же.
Как вы меряете время 10 в минус 23 секунды? – На помощь приходит принцип неопределенности Гейзенберга. По величине пика размазывания можно определить.
- Почему мы думаем что только три поколения распадается на три нейтрино. Нельзя исключить что нейтрино имеют очень большую массу. Есть еще аргументы что четвертого поколения нет. Его вероятность очень мала и большого изменения стандартной модели не будет.
Мы создали бозон Хиггса – Б.Д.: Нет этого сказано не было. – Открыли. Сможем менять массу каких-то объектов? – Нет, не сможем. Весь мир пронизан этим полем. – Б.Д.: Можно ли влиять на поле?
Константин Карпов: Его нет. – Б.Д.: Количество сумасшедших вопросов должно быть ограничено.
Карпов: Нет такого поля все абсурд. Электрон был открыт 114 лет назад до сих пор не знают как он устроен. Завтра Фадеев с квантовыми полями, это все бред.
Вопрос о том что просто неправда, Б.Д. предположил что с вопросами что все неправда от людей не из внутри исследования с этим лучше выйти.
Вопрос Л.М.: Где гарантия того что нам не морочат голову? Очень все красиво, убедительно, PR-абельно. Такое ощущение что физикам подарили любимую игрушку за 15 млрд и приходится выпрыгивать из штанов, доказывая что это то что надо. Придется искать способы популяризации, потому что количество неверующих будет расти. – Я рассказал как умею. Гарантия в предсказаниях (лектор напрягся) – Б.Д.: Этот вопрос методологии не только к физике. – Я не чувствую это своим телом? – Ну как, энергия пучка это энергия авианосца, врезающегося в берег.
Был детектор регистрирующий сотни нейтрино, будет регистрировать 10 тыс.
Масса покоя, масса эффективная и масса инерционная это одно и то же.
Это не так, что якобы большинство данных с БАК не анализируется, а просто складируется.
Физик Михаил Данилов ответил на вопрос: «Бозон Хиггса найден. Что дальше?». Ученый рассказал о перспективах развития физики элементарных частиц после открытия бозона Хиггса.
Конспект Михаил Данилов Франсуа Энглер как и многие Нобелевские лауреаты застенчив.
После открытия бозона Хиггса возникли разговоры что физика закончилась.
Лорд Кельвин 1900 в физике больше ничего нельзя открыть, будет возрастать лишь точность измерений.
Гелл-Манн середина 80-х теория всего. После лекции спросил ну что физика закончилась? Ну что вы осталось очень много технических задач.
То что мы знаем это всего лишь 4% того что есть во вселенной.
Теория в целом проста и элегантна.
Структура материи
Кроме протона и нейтрона есть много других адронов –
так Л.Окунь назвал сильно взаимодействующие частицы
барионы (спин полуцелый (фермионы)) – p, n,…
мезоны (спин целый (бозоны)) ?+ , ?- , ? + ,…
Все адроны состоят либо из трех кварков – это барионы
n = udd p = uud
либо из кварка – антикварка – это мезоны
?+ =ud ?- =`ud
Кварки имеют спин s=1/2, дробный электрический заряд
qu=+2/3qe+ qd=-1/3 qe+, барионный заряд В=1/3 и три цвета,
Цвет это аналог электрического заряда для сильного взаимодействия
Сильное взаимодействие не выпускает кварки из адронов
Поэтому все адроны бесцветные (q q или qqq)
qqqq – также бесцветные (экзотические адроны), их искали 40 лет
Если спин дробный это фермион, целый бозон. Из трех кварков барионы, из кварка и антикварка мезоны.
Цвет налог электрического сильного взаимодействия, не выпускает адроны.
Обнаружение нового типа адронов bbud.
Прелестный и антипрелестный кварк.
Энергия большого адронного коллайдера 8 тераэлектронвольт, будет поднята до 13.
У каждой частицы есть античастица.
Поколения кварков и лептонов. Все что нас окружает состоит из двух кварков u d e и ню-e
Без нейтрино не светило бы Солнце. Оно почти не взаимодействует, через каждого из нас проходит 500 трлн нейтрино в секунду.
Бруно Понтекорво был моим профессором, много сделал для изучения нейтрино.
Регистрируется только треть нейтрино. Sage и Galex обнаружили дефицит нейтрино, они могут переходить др в др.
Осцилляции нейтрино на коротких расстояниях.
Квадраты констант связей кварков
Вакуум не пустое место, постоянно возникают связи. Константы взаимодействия меняются с ростом энергии взаимодействия.
При больших энергиях слабые взаимодействия объединяются, сильные тоже.
Почему массы кварков отличаются на пять порядков, зачем нужны три поколения?
Нарушение симметрии материи и антиматерии это нарушение нужно для барионной асимметрии Вселенной.
Константы связи кварков образуют треугольник на комплексной плоскости
1974 теоретическое предсказание асимметрии.
Последнее звено стандартной модели бозон Хиггса. Из-за взаимодействия с полем Хиггса у бозона возникает масса взаимодействия. Бозон это квант, из двух глюонов. Возможно распад на два глюона или фотона.
Длина большого адронного коллайдера 27 км. Огромные установки.
Поиски Хиггса 2012.
Два протона столкнулись, два фотона выделились.
Сейчас обнаружены новые варианты распада бозона Хиггса, они хорошо согласуются со стандартной моделью.
Без бозона Хиггса сечение рассеяния намного быстрее.
До открытия Бозона Хигса стандартная модель до одного тераэленктронвольта. С ним до очень больших энергий. Это значит что наш вакуум не вполне стабилен. Спонтанное нарушение симметрии, поле вакуума не равно нулю и наш мир скатывается в минимум. Туннельный переход возможен. Мы живем на границе стабильного и метастабильного вакуума. Метастабильный вакуум долгоживущий.
Стандартная Модель –самая совершенная теория, замечательно описывающая (почти) все эксперименты в ФЭЧ
Однако Проблема стандартной модели: В ней слишком много параметров
Не ясна причина иерархии масс и констант связи.
Не до конца ясно зачем нужны 3 поколения
Не объясняет доминирования материи во Вселенной
Естественная масса Н ~ 1019 ГэВ – внутреннее противоречие СМ
СМ не включает гравитацию
CМ описывает только малую долю того, что есть во Вселенной
Вселенная состоит 73% темная энергия, 23% темная материя, 3,6% межгалактический газ и всего лишь 0,4% мир в котором мы живем.
Поиски суперсимметрии одна из задач адронного коллайдера сейчас.
Можно найти свидетельства существования новых виртуальных частиц.
В адронном коллайдере сталкиваются протоны, а это сложные объекты. Электрон-позитронные коллайдеры линейные точечные объекты. Линейный коллайдер 32 км предлагается построить в Японии, место недалеко от землетрясения, но не сломается наверное.. Цель изучение констант связи бозона Хиггса , точность в 3-10 раз лучше БАК.
В России имеются технологии которые нужны для БАК. В России высшая чистота ниобия для резонаторов. Сверхпроводящие резонаторы составляют основную часть стоимость БАК 8 млрд долл.
Группа МИФИ-ИТЭФ разработала детекторы для калориметра линейного коллайдера на основе фотодетекторов.
В Японии суперфабрика прелести.
Заключение
Обнаружение Н на LHC завершило прекрасное здание СМ
Каким будет следующее открытие пока не ясно,
очень много интереснейших возможностей!
Явления за рамками СМ будут искать на LHC
Его энергия почти удвоится в 2015г (8 => 13 ТэВ).
Очень перспективен планируемый в Японии ILC
В ряде направлений Супер-В фабрика, создаваемая в Японии,
более чувствительна к Новой Физике чем LHC
Разрабатываются и другие проекты е+е- коллайдеров (CLIC, FLC)
Ждем открытий в нейтринной физике и низкофоновых проектах
Российские ученые активно участвуют во всех этих исследованиях
Вопросы
Константин Карпов: Открыть можно то что есть. Так открыли бозон Хиггса или создали, он существует 10 в минус 23 секунды? Построили за 15 млрд евро... – Б.Д.: Экономические вопросы не отвечаем. – Без бозона Хиггса нас бы не было, не было бы материи одни фотоны и некому было бы спрашивать.
- Важность субъективна, для важно что Солнце светит.
Что понимается под вакуумом в том смысле что он м.б. стабильным или метастабильным? Гравитация? – Гравитация важно но стандартная модель не включает. Это замечательная теория которая описывает все что есть вокруг нас, нет только теории гравитации.
У суперсимметрии много достоинств. Кроме этого кандидата есть и другие кандидаты.
Увеличение жизни протона стало проблемой для многих моделей.
Данилов участвует в экспериментах где рождаются прелестные мезоны. Они в каждый момент помнят кто из них кто. Замечательный эффект который мы должны учитывать: одна частица на расстоянии от другой частицы осознает что она античастица.
Что сейчас происходит на БАК? Разместили информацию что возможна какая-то др интерпретация... – БАК на модернизации. Все больше измерений что это бозон Хиггса стандартной модели, другая тоже бозон Хиггса в рамках расширения стандартной модели.
Как можно после открытия бозона Хиггса на пальцах объяснить что такое масса? – Поле Хиггса взаимодействует с частицами и под воздействием они движутся медленно.
Хорошо. Каким образом бозон Хиггса взаимодействует с электроном? – Да никаким. – А как электрон взаимодействует с полем? Бозон Хиггса так же.
Как вы меряете время 10 в минус 23 секунды? – На помощь приходит принцип неопределенности Гейзенберга. По величине пика размазывания можно определить.
- Почему мы думаем что только три поколения распадается на три нейтрино. Нельзя исключить что нейтрино имеют очень большую массу. Есть еще аргументы что четвертого поколения нет. Его вероятность очень мала и большого изменения стандартной модели не будет.
Мы создали бозон Хиггса – Б.Д.: Нет этого сказано не было. – Открыли. Сможем менять массу каких-то объектов? – Нет, не сможем. Весь мир пронизан этим полем. – Б.Д.: Можно ли влиять на поле?
Константин Карпов: Его нет. – Б.Д.: Количество сумасшедших вопросов должно быть ограничено.
Карпов: Нет такого поля все абсурд. Электрон был открыт 114 лет назад до сих пор не знают как он устроен. Завтра Фадеев с квантовыми полями, это все бред.
Вопрос о том что просто неправда, Б.Д. предположил что с вопросами что все неправда от людей не из внутри исследования с этим лучше выйти.
Вопрос Л.М.: Где гарантия того что нам не морочат голову? Очень все красиво, убедительно, PR-абельно. Такое ощущение что физикам подарили любимую игрушку за 15 млрд и приходится выпрыгивать из штанов, доказывая что это то что надо. Придется искать способы популяризации, потому что количество неверующих будет расти. – Я рассказал как умею. Гарантия в предсказаниях (лектор напрягся) – Б.Д.: Этот вопрос методологии не только к физике. – Я не чувствую это своим телом? – Ну как, энергия пучка это энергия авианосца, врезающегося в берег.
Был детектор регистрирующий сотни нейтрино, будет регистрировать 10 тыс.
Масса покоя, масса эффективная и масса инерционная это одно и то же.
Это не так, что якобы большинство данных с БАК не анализируется, а просто складируется.
Запись сделана с помощью m.livejournal.com.