Александр Пересвет (a_pereswet) wrote in alte_zavalinka,
Александр Пересвет
a_pereswet
alte_zavalinka

Category:

Нобелевка, Хиггс и дрянные нейтрино

Академик Матвеев: Вложения в фундаментальную физику окупаются всегда

Присуждение Нобелевской премии по физике двум учёным, вычислившим легендарный "бозон Хиггса" и теоретически обосновавшим его место и "сферу ответственности" среди других элементарных частиц, вызвало в научном мире чувство и удовлетворения, и сожаления.
Удовлетворение понятно: кому ещё давать премию за частицу Хиггса как не самому Хиггсу! Да ещё его предшественнику, указавшему на нарушения во взаимодействии элементарных частиц, прямо-таки требующие введения в их ряд новой.
Но понятно и неудовлетворение. Ведь по факту "частицу Бога" физически открыли всё-таки на Большой адронном коллайдере /БАК/ в Европейском центре ядерных исследований /ЦЕРН/. Все понимают: всё по правилам - Нобелевская премия не вручается коллективам, а только отдельным лицам. И всё же есть элемент несправедливости: большой международный коллектив учёных и инженеров – блестящих, надо сказать, инженеров! – истинные открыватели бозона Хиггса оказались обойдёнными наградою.
Как бы то ни было, все сходятся в одном: открытие подтвердило верность так называемой Стандартной модели элементарных частиц и, что называется, заполнило последнюю клеточку в их виртуальной таблице. И это – по-настоящему эпохальное интеллектуальное достижение не только физиков, не только даже учёных, - а всего человечества!
А впрочем, последняя ли клеточка закрыта? А так ли уж верна Стандартная модель? Об этом ИТАР-ТАСС беседует с человеком, что называется, приложившим руку к доказательству того, что нынешняя, поощрённая очередной "нобелевкой" теория по меньшей мере неполна…
Но начинает директор Института ядерной физики /ИЯИ/ РАН академик Виктор Матвеев, работающий в области физики высоких энергий, теории элементарных частиц, квантовой теории поля, нейтринной астрофизики, участвовавший в создании Московской мезонной фабрики, Баксанской нейтринной обсерватории и Байкальского глубоководного нейтринного телескопа, - начинает он с дани признательности коллективу ЦЕРНа (в работе которого тоже принимал участие):
- Конечно, трудный выбор был у Нобелевского комитета. Ведь к открытию причастны как теоретики, которые предсказали существование этой частицы, так и физики-экспериментаторы, которые приложили большие усилия, чтобы до неё добраться. Для этого потребовалось создать такую сложную машину, как адронный коллайдер, а он, в свою очередь, стал плодом широкого международного сотрудничества.
Впрочем, конечно, на Большом адронном коллайдере хотели найти не только частицу Хиггса, но и обнаружить явления, который выходили бы за рамки Стандартной модели…
- Подождите-подождите… Только что самим фактом присуждения Нобелевской премии подтверждено, что открытие – или подтверждение открытия, если отдавать дань справедливости коллективу БАКа, - частицы Хиггса полностью доказывает верность этой самой Стандартной модели. Как говорят, "таблица Менделеева" для элементарных частиц заполнена полностью. Это не так?
- Начнём с главного: не только по масштабам своим, но и по сути это открытие – громадное достижение. Почему? Потому что за довольно скромным названием "Стандартная модель элементарных частиц" стоит, однако, теория, объясняющая всю совокупность наших сегодняшних знаний в области строения материи, ядерной физики – в общем, того, что физики наблюдали больше одного столетия. В этой теории до недавних пор действительно существовал последний необнаруженный элемент – частица Хиггса, на которой держится, можно сказать, всё строение, всё дерево Стандартной модели. Не хватало лишь одной частицы, чтобы изящно замкнуть эту теорию – и вот она обнаружена! Она найдена, её существование экспериментально доказано. Следовательно, теория верна, и это само по себе - величайшее интеллектуальное достижение современной науки. Это теория, которая качественно и количественно объясняет эволюцию ранней Вселенной, преобразование её структуры, образование звёздных тел и в конце концов – всего того мира, который мы видим вокруг себя. Само существование этой частицы Хиггса стало доказательством, что мы верно понимаем мир, который существует.
- Насколько память меня не подводит, один из нас немало занимается опровержением этой модели на примере осцилляции нейтрино – и это точно не я…
- Хм, да. Нейтрино представляют пока единственную сферу явлений, которые лежат за пределами Стандартной модели. Впрочем, она, эта сфера, её не столько опровергает, сколько расширяет.
- Почему это? Ведь в этой самой Стандартной модели массу нейтрино считают равной нулю, оставляя на её долю только слабые взаимодействия. Иначе бы они так легко не пронзали бы громадный массив нашей планеты, не вступая практически во взаимодействие с наполняющим её веществом. Но ведь при вашем и ваших сотрудников участии масса у нейтрино всё-таки была обнаружена…
- Тут нужно, наверное, пояснить суть тех работ.
Нейтрино - это электрически нейтральные элементарные частицы. Нейтрино действительно обладает чрезвычайной проникающей способностью, как ни одна другая частица. В природе существует три их типа - электронное, мюонное и тау-нейтрино. Для нас основной их источник – Солнце. Но как выяснилось в ходе исследований, проведённых американцем Раймондом Дэвисом, получившим, кстати, за них Нобелевскую премию в 2002 году, наблюдается существенная разница между теоретическими предсказаниями величины приходящегося на Землю потока электронных  нейтрино от Солнца и их фактическим количеством. Дефицит, иначе говоря. А расчёты были сделаны в соответствии со Стандартной моделью. Объяснить это явление можно только тем, что электронные нейтрино Солнца переходят в другие типы. На научном языке – осциллируют.
И действительно - за последние несколько лет в различных экспериментах, в том числе с участием российских учёных, и из нашего института, были получены веские доказательства существования этого явления. Были обнаружены переходы электронных нейтрино в мюонные и тау-нейтрино, мюонных - в тау-нейтрино. Иначе говоря, три вида этих частиц переходят друг в друга в процессе распространения в пространстве. А это противоречит стандартной модели элементарных частиц и не укладывающихся в рамки современной теории. Ведь такое явление возможно только в том случае, если нейтрино обладают массой. Иными словами, обнаружено однозначное проявление новых физических явлений.
- Вот! Получается, что Стандартная теория не верна, так?
- Вовсе нет! Неполна, сказал бы я. Открытие осцилляций стало прямым экспериментальным подтверждением существования новой физики за пределами Стандартной модели. Не меньше, но и не больше. Это значит, всего лишь, что открылось новое окно, новое поле в физике. Значит просто расширилась Стандартная модель. И теоретикам остаётся засесть за поиски объяснения результатов экспериментов.
- А насколько безумно было бы предположение, что раз с одной стороны Стандартную модель расширяет наилегчайшая частица, то с другой такую же роль играет наитяжелейшая? Я имею в виду гипотетический гравитон, "отвечающий" за силу тяжести, гравитацию и подходящий на роль "отца" бозона Хиггса… Насколько я знаю, такие идеи звучат среди теоретиков? Или это совсем безумная гипотеза?
- Да, пока эта мысль чисто такая… фантазийная. Пока что мы достаточно хорошо наблюдаем и объясняем явления, когда гравитация проявляет себя как классическое поле, как классическая сила. Теоретически возможно, что где-то на очень малых расстояниях, на очень малых интервалах времени… До которых мы не добрались ещё ни экспериментально, ни косвенно, - вот там гравитация должна выступать уже как квантовое поле. Но вот свойства этого квантового поля, квантовой гравитации нам пока не известны. И квант гравитационного поля – гравитон – пока ещё никто не наблюдал. Все хотят обнаружить его, но…
- С другой сторон, если к нему подобраться, это обещает невероятный переворот в нашей жизни. Выключил тяготение – и лети, как птица. А революция в транспорте! А в строительстве! Дух захватывает… А зачем нам нейтрино? Как сейчас модно спрашивать, - какая от него польза народному хозяйству и инновационной экономике?
- Может быть, человеку со стороны непонятно, почему сейчас во всём мире такие огромные усилия затрачиваются на нейтринные исследования. Но мы понимаем, что эта частица является тем необходимым элементом, без которого звёзды эволюционировали бы иначе. Именно нейтрино не позволяет звёздам сразу взрываться после того, как их сжимает гравитация. Именно они позволяют выносить энергию наружу из недр сжатой, горячей звезды, не разрушая её. Нейтрино вообще выполняет важнейшую роль в эволюции Вселенной, в эволюции звёздных тел. И кто знает, какой была бы Вселенная без них? И были бы в ней вообще – мы?
Но кроме ответов на вопросы фундаментальной науки эти, казалось бы, далёкие от повседневной жизни научные результаты на самом деле будет играть значительную роль в развитии новых технологий. В первую очередь, это производство и первое применение в большом количестве лавинных микропиксельных фотодиодов, приоритет в разработке которых принадлежит российским учёным. Это также разработка и изготовление детекторов ионизирующих излучений нового типа и так далее.
Да и вообще – можно вспомнить о многих привычных нам ныне вещах, которые начинались когда-то с, казалось бы, оторванных от реальной жизни исследований. Вроде бы исследователи удовлетворяют своё любопытство,  но на деле рано или поздно приходят к тому, что крайне полезно обществу. Потому как на этом пути открывается столько тайн, рождается столько технологий, возникает столько новых методик получения полезных вещей, что качественно меняется сам образ жизни человека на земле!
Что мы и наблюдаем сегодня. Та же казавшая поначалу безумной квантовая теория привела к современной микроэлектронной, лазерной промышленности, к современным системам связи, в том числе мобильной – вообще к тому, в чём ныне рассматриваются те самые инновационные перспективы. И получается, что это общество в конечном итоге эксплуатирует любопытство учёных.
Так что вложения в фундаментальную физику окупаются многократно!
Tags: Заметки по науке
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 2 comments