litbaza книги онлайнРазная литератураПринцип эксперимента. 12 главных открытий физики элементарных частиц - Сьюзи Шихи

Шрифт:

-
+

Интервал:

-
+

Закладка:

Сделать
1 ... 74 75 76 77 78 79 80 81 82 ... 95
Перейти на страницу:
кварков), эти две силы смешиваются друг с другом и не могут быть разделены. Это было подтверждено в ЦЕРНе на ускорителе, предшествующему БАКу, – Большом электронно-позитронном коллайдере (LEP – Large Electron Positron collider), который подвергал Стандартную модель интенсивным испытаниям. Это одна из причин, по которой физики иногда называют коллайдеры частиц машинами времени, воссоздающими условия Большого взрыва, поскольку они могут создавать взаимодействия с энергиями, столь же высокими, как те, которые были обнаружены на самых ранних этапах Вселенной. Эксперименты также показали, что существует только три типа нейтрино и, как следствие, существует только три поколения частиц – по крайней мере, насколько нам известно в настоящее время. Стандартная модель казалась донельзя точной. Тем не менее оставалась недостающая деталь: теоретическая частица, которая могла бы придать тяжелым W– и Z-бозонам их массу, известная как бозон Хиггса.

Эта новая частица была предсказана еще в 1964 году в трех отдельных статьях, одна из которых была написана шотландским физиком-теоретиком Питером Хиггсом. Теория постулировала существование поля («поля Хиггса») во всем пространстве. При высоких энергиях (где «электрослабое» взаимодействие равно одной силе) все частицы безмассовые. В некотором критическом энергетическом масштабе, достигнутом по мере охлаждения Вселенной, поле Хиггса росло, и частицы начинали с ним взаимодействовать, тем самым приобретая массу. Этот необратимый процесс известен как «спонтанное нарушение симметрии», и его следствием является то, что разные частицы имеют разные массы, потому что имеют разные уровни взаимодействия с полем Хиггса.

Что значит для Вселенной быть заполненной полем Хиггса и что это дает? Прекрасное объяснение[274] данного явления предлагает представить комнату, полную светской элиты на коктейльной вечеринке. Если в комнату войдет обычный человек, он сможет беспрепятственно пройти через помещение. Но представьте, что в комнату входит кто-то известный. Светская элита – поле Хиггса – собирается вокруг знаменитого человека – частицы, замедляя его продвижение по комнате. Известный человек, который сильно замедляется, подобен частице, которой поле Хиггса придает большую массу.

Чтобы показать, что природа действительно подчиняется этому механизму Хиггса, физики постулировали характерную частицу, предсказанную теорией, бозон Хиггса – возбуждение поля Хиггса. Эта частица похожа на слух, распространяющийся по коктейльной вечеринке и заставляющий светскую элиту сбиваться в кучу и передавать возбуждение. В коллайдерах столкновения частиц сверхвысоких энергий могут возмутить поле Хиггса. Это приводит к тому, что частицы выскакивают из поля – бозоны Хиггса. Единственная проблема заключалась в том, что Стандартная модель не давала никаких указаний на то, какой массой обладают бозоны Хиггса. Эти частицы будет чрезвычайно трудно найти.

Поиски бозона Хиггса в ЦЕРНе начались еще на коллайдере LEP. После того, как другие научные цели были достигнуты и «частица Бога» была единственной оставшейся частью Стандартной модели, которую надо найти, сотрудники детектора LEP обратили свое внимание на эту самую неуловимую частицу. Незадолго до закрытия ускорителя в 2001 году во всех четырех экспериментах были дразнящие намеки на бозон Хиггса с массой примерно 114 ГэВ, но данных для каких-либо выводов недоставало. Казалось, что у LEP просто не хватало энергии для создания бозона Хиггса, если он вообще существовал. Команде ЦЕРНа пришлось передать команде Тэватрона право на охоту за бозоном, но только на некоторое время. Долгосрочная стратегия ЦЕРНа заключалась в том, чтобы использовать туннель для LEP и в будущих экспериментах XXI века. В 1984 году, за пять лет до запуска LEP, ЦЕРН уже приступил к разработке следующего шага – высокоэнергетического протон-протонного коллайдера, машины для открытий, чей энергетический потенциал будет намного превосходить 2 ТэВ Тэватрона и достигнет энергии центра масс в 14 Тэ В. Машина, которая впоследствии станет Большим адронным коллайдером.

Чтобы найти бозон Хиггса, потребовалось бы гораздо больше, чем ускорители и детекторы. К эпохе LEP и БАКа – а сейчас разработка проектов занимает так много времени, что мы можем говорить об эпохах – физика элементарных частиц стала сильно отличаться от того, какой она была прежде. Детекторы теперь строились из слоев специализированных субдетекторов, функционирующих подобно гигантским многослойным цифровым камерам с миллионами информационных каналов. Благодаря большему количеству столкновений, чем когда-либо прежде, и большему разрешению для обнаружения обломков в результате столкновений объем данных, полученных в ходе экспериментов, неуклонно рос. Когда LEP начал работать в 1989 году, калибровочные данные быстро превратились в гигабайты, а экспериментальные данные – в терабайты[275]. Сегодня это не кажется таким уж необычным, но в 1989 году стандартный жесткий диск мог хранить всего несколько десятков мегабайт информации. Но куда девать остальные данные? Как сотрудники должны получать к ним доступ?

Эта «вычислительная проблема» представляла реальную опасность, с которой необходимо было разобраться. Всегда впереди планеты всей, ЦЕРН объединил свои компьютеры и мэйнфреймы в сеть и начал общаться по электронной почте (да, еще до 1990-х годов!). Но способа совместной работы и надежного доступа к данным пока никто не придумал. Именно в этот момент Тим Бернерс-Ли, выпускник физического факультета Оксфорда, работающий консультантом по программному обеспечению в ЦЕРНе, предложил объединить новые технологии в области компьютеров, сетей и гипертекста в систему, которая могла решить возникшую проблему. Он написал короткую статью с изложением своей идеи под названием «Управление информацией: предложение», на которой его начальник нацарапал: «Расплывчато, но захватывающе…»

Бернерс-Ли изобрел Всемирную паутину. Да, ту самую Всемирную паутину. Бернерс-Ли придумал три ключевые технологии, которые вы, вероятно, видите каждый день и которые лежат в основе интернета: HTML – язык гипертекстовой разметки, который является языком форматирования для интернета; URL – унифицированные указатели ресурса, которые представляют собой уникальные адреса, используемые для доступа к каждому ресурсу в интернете; и HTTP – протокол передачи гипертекста, протокол связи, используемый для подключения серверов и отправки информации. К 1990 году Бернерс-Ли опубликовал первый веб-сайт и создал первый веб-браузер. Остальное, как говорится, уже история.

Сегодня во всем мире насчитывается более 1,6 миллиарда веб-сайтов и 4,33 миллиарда активных пользователей интернета. Это 57 % от общей численности населения планеты. Среднестатистический пользователь проводит в Сети поразительные шесть с половиной часов каждый день[276]. Хотя интернет (физическая сеть) существовал еще до Сети, на самом деле мы имеем в виду именно Сеть, когда говорим об «использовании интернета».

Невозможно оценить значимость интернета и почти немыслимо представить себе возвращение в эпоху, когда его не было. Со временем общество уже приспособилось к повсеместности его существования, но давайте рассмотрим это явление в контексте. В 2019 году правительство Индии ограничило доступ в интернет в Кашмире в попытке унять общественные протесты. Даже в этом бедном регионе это решение произвело невероятный эффект. Студенты, пытающиеся сдавать онлайн-экзамены, больше

1 ... 74 75 76 77 78 79 80 81 82 ... 95
Перейти на страницу:

Комментарии
Минимальная длина комментария - 20 знаков. Уважайте себя и других!
Комментариев еще нет. Хотите быть первым?