Земля. Хроники Жизни.
Главная | Регистрация | Вход
 
Суббота, 25.11.2017, 10:47
Приветствую Вас Гость |Личные сообщения() ·| PDA | RSS
Меню сайта
Форма входа
Логин:
Пароль:
Категории раздела
Аномалии [3056]
Атмосфера [1325]
Археология [4159]
Авторские статьи [486]
Вулканы [2960]
Война [1012]
Гипотезы [5958]
Другое [6724]
Животные [2238]
Землетрясения [4162]
Засуха [358]
Избранное [295]
Климат [3150]
Космос [9572]
Карстовые провалы [465]
Круги на полях [488]
Медицина и здоровье [1718]
Наука [9511]
НЛО [4268]
Наводнения [3035]
Океан [740]
Оползни [591]
Пожары [800]
Прогноз [1215]
Политические факторы [3485]
Предсказания и пророчества [688]
Радиация [624]
Солнце [1892]
Стихия [3037]
Сверхъестественное [1615]
Технологии [5215]
Тайны истории [4712]
Ураганы [2817]
Факторы и аварии [7835]
Хочу все знать [29]
Этот безумный мир [1380]
Экология [1323]
Эпидемии [971]
Эксклюзив [308]
Разговоры у камина
Статистика

Онлайн всего: 237
Пользователей: 222
Новых: 15
LadaFlora, ultrafiolet, Tars, Guest, ssvserg, Serano, DenisZ, agnc, dzeta, Апрель, An_Li, Maks, Amon8, Shinnn, Анубис
Главная » 2016 » Январь » 14 » Стрела времени может привести нас к темной материи
16:21
Стрела времени может привести нас к темной материи

Законы физики работают как вперед, так и назад во времени. Почему тогда кажется, что время движется лишь в одном направлении? Один из возможных ответов может также раскрыть секреты недостающей массы.  Некоторые факты нашего опыта столь же очевидны и широко распространены, как различие между прошлым и будущем. Мы помним одно, но ожидаем другого. Если запустить фильм в обратном направлении, он не будет реалистичным. Мы говорим «стрела времени», имея в виду путь из прошлого в будущее.

Можно было бы предположить, что существование стрелы времени встроено в фундаментальные законы физики. Но верно и обратное. Если бы вы сняли фильм о субатомных событиях, вы бы обнаружили, что его обращенная во времени версия выглядит вполне разумно. Если более точно: фундаментальные законы физики — за исключением крошечных экзотических исключений, к которым мы еще вернемся — будут работать вне зависимости от того, поворачиваем мы рычаг времени вперед или назад. На фоне фундаментальных законов физики, стрела времени является обратимой.

Если следовать логике, преобразование, которое меняет направление времени, должно менять и фундаментальные законы. Здравый смысл подсказывает, что должно. Но не меняет. Физики используют удобное сокращение для описания этого факта. Они называют преобразование, которое обращает стрелу времени, просто T, от «time reversal». И относят тот факт, что T не меняет фундаментальные законы, к «Т-инвариантности», или «Т-симметрии».

Повседневный опыт нарушает Т-инвариантность, тогда как фундаментальные законы ее уважают. Это вопиющее несоответствие поднимает сложные вопросы. Каким образом реальный мир, фундаментальные законы которого уважают Т-симметрию, умудряется выглядеть таким асимметричным? Возможно ли такое, что однажды мы найдем существ, живущих в противоположном ритме времени — которые становятся моложе, когда мы становимся старше? Можем ли мы, с помощью некоего физического процесса, перевернуть нашу собственную стрелу времени?

Это интересные вопросы, и к ним мы еще вернемся. В этой статье Франк Вилчек, физик-теоретик Массачусетского технологического института, лауреат Нобелевской премии, решил осветить другой вопрос. Он возникает, если начинать с другого конца, в рамках общего опыта. Загадка вот в чем?

Почему фундаментальные законы имеют это проблемное и странное свойство, Т-инвариантность?

Ответ, который можно предложить сегодня, несравненно глубже и сложнее того, что мы могли предложить 50 лет назад. Сегодняшнее понимание возникло из блестящего взаимодействия экспериментального открытия и теоретического анализа, заслуживших несколько Нобелевских премий. Но в нашем ответе недостает некоторых элементов. Их поиск может привести нас к неожиданной награде: определению космологической «темной материи».

Современная история Т-инвариантности началась в 1956 году. В том году Т. Д. Ли и К. Н. Янг поставили под вопрос другую, но связанную особенность физического закона, которую до них принимали как должное. Ли и Янг не были обеспокоены самой Т, но ее пространственным аналогом, преобразованием четности P. В то время как Т включает просмотр фильмов, идущих назад во времени, P включает просмотр фильмов, отраженных в зеркале. P-инвариантность — это гипотеза о том, что события, которые вы видите в отраженных фильмах, подчиняются тем же законам, что и в оригиналах. Ли и Янг определили косвенные противоречия в этой гипотезе и предложили важный эксперимент для их проверки. За несколько месяцев эксперименты показали, что P-инвариантность нарушается во многих случаях. (P-инвариантность сохраняется для гравитационных, электромагнитных и сильных взаимодействий, но в целом нарушается для слабых взаимодействий).



Эти драматические события вокруг P-(не)инвариантности заставили физиков задуматься о Т-инвариантности, родственном допущении, которое тоже когда-то принималось за должное. Однако гипотеза Т-инвариантности пережила тщательную проверку в течение нескольких лет. И лишь в 1964 году группа под руководством Джеймса Кронина и Валентины Фитч обнаружила своеобразный, тонкий эффект в распадах К-мезонов, который нарушает Т-инвариантность.

Мудрость понимания Джона Митчелла — что «вы не знаете, что у вас есть, пока оно не уйдет» — была доказана впоследствии.

Если мы будем как маленькие дети продолжать спрашивать «почему?», мы некоторое время будем получать более глубокие ответы, но в конечном итоге достигнем дна, когда придем к истине, которую не сможем объяснить более просто. В этот момент мы объявляем победу: «Все так, как оно есть». Но если мы позже найдем исключения для нашей предполагаемой истины, этот ответ уже не будет нас удовлетворять. Мы должны двигаться дальше.

Пока Т-инвариантность будет универсальной истиной, непонятно, насколько наш вопрос, заданный в начале, будет полезен. Почему Вселенная была Т-инвариантна? Да просто так. Но после Кронина и Фитча загадку Т-инвариантности просто нельзя игнорировать.

Многие теоретические физики столкнулись с неприятной проблемой понимания того, как Т-инвариантность может быть чрезвычайно точной, но не совсем. И здесь пригодилась работа Макото Кобаяси и Тосихиде Маскава. В 1973 году они предположили, что приблизительная Т-инвариантность является случайным следствием других, более глубоких принципов.

Прошло время. Незадолго до этого нарисовались контуры современной Стандартной модели физики элементарных частиц, а вместе с ними и новый уровень прозрачности фундаментальных взаимодействий. К 1973 году был мощный — и эмпирически успешный — теоретический фреймворк, основанный на нескольких «сакральных принципах». Это относительность, квантовая механика и математическое правило однородности под названием калибровочная симметрия.

Но заставить все эти идеи работать вместе оказалось сложно. Вместе они значительно ограничивают возможности базовых взаимодействий.

Кобаяси и Маскава, в двух коротких параграфах, сделали две вещи. Во-первых, они показали, что если ограничить физику известными тогда частицами (например, если бы было всего две семьи кварков и лептонов), то все взаимодействия, позволенные сакральными принципами, также следуют Т-инвариантности. Если бы Кронин и Фитч никогда не сделали своего открытия, все было бы не так. Но они сделали, и Кобаяси с Маскавой пошли еще дальше. Они показали, что если ввести особый набор новых частиц (третье семейство), эти частицы приведут к новым взаимодействиям, приводящим к нарушениям Т-инвариантности. На первый взгляд — прям то, что доктор прописал.

В последующие годы их блестящий пример детективной работы был полностью оправдан. Новые частицы, существование которых допустили Кобаяси и Маскава, были обнаружены, а их взаимодействия оказались в точности такими, какими должны были быть.

Внимание, вопрос. Являются ли эти сакральные принципы действительно сакральными? Конечно, нет. Если эксперименты приводят к тому, что ученые должны дополнить эти принципы, они, конечно, дополнят. На текущий момент сакральные принципы смотрятся чертовски хорошо. И были достаточно плодотворными, чтобы относиться к ним серьезно.



До сих пор это была история триумфа. Вопрос, который мы поставили в начале, одна из самых сложных головоломок о том, как работает мир, получил частичный ответ: глубокий, прекрасный, плодотворный.

Но в этом яблоке есть червячок.

Через несколько лет после работы Кобаяси и Маскавы, Джерард т’Хоофт обнаружил лазейку в их объяснении Т-инвариантности. Сакральные принципы позволяют дополнительный вид взаимодействия. Возможное новое взаимодействие довольно тонкое, и открытие т’Хоофта стало сюрпризом для большинства физиков-теоретиков.

Новое взаимодействие, в случае присутствия с существенной силой, нарушило бы Т-инвариантность в гораздо более очевидной степени, чем эффект, открытый Кронином, Фитчем и их коллегами. В частности, оно позволило бы вращению нейтрона вырабатывать электрическое поле, в дополнение к магнитному полю, которое он может вызывать. (Магнитное поле вращающегося нейтрона — аналог того, что производит наша вращающаяся Земля, хотя и в совершенно других масштабах). Экспериментаторы усиленно искали такие электрические поля, но их поиски не приносили результатов.

Природа словно не хочет использовать лазейку т’Хоофта. Конечно, это ее право, но это право снова поднимает наш вопрос: почему природа так тщательно следует Т-инвариантности?

Предлагалось несколько объяснений, но только одно прошло проверку временем. Центральная идея принадлежит Роберто Пеццеи и Хелен Квинн. Их предложение, как у Кобаяси и Маскавы, включает расширение Стандартной модели особым образом. К примеру, через нейтрализующее поле, поведение которого особенно чувствительно к новому взаимодействию т’Хоофта. Если присутствует новое взаимодействие, нейтрализующее поле подстраивает собственную величину, чтобы компенсировать влияние этого взаимодействия. (Этот процесс подстройки в общем похож на то, как отрицательно заряженные электроны в твердых веществах собираются вокруг положительно заряженных примесей и экранируют их влияние). Такое нейтрализующее поле, получается, закрывает нашу лазейку.

Пеццеи и Квинн забыли о важных проверяемых последствиях своей идеи. Частицы, производимые их нейтрализующим полем — ее квантами — должны обладать замечательными свойствами. Поскольку они забыли о своих частицах, они их также и не назвали. Это позволило мне осуществить мечту детства.

За несколько лет до этого я увидел в супермаркете ярко раскрашенную коробку с названием «Аксион» (Axion). Мне показалось, что «аксион» звучит как частица и, вроде бы, таковой является. Поэтому когда я обнаружил новую частицу, которая «очищает» проблему с помощью «осевого» (axial) потока, мне показалось, что выпал шанс. (Скоро я узнал, что Стивен Вайнберг тоже обнаружил эту частицу, независимо. Он назвал ее «хигглет». К счастью, он согласился отказаться от этого названия). Так началась эпопея, заключение которой только осталось написать.

В хрониках Particle Data Group вы найдете несколько страниц, охватывающих десятки экспериментов, описывающих безуспешные поиски аксиона. Но поводы для оптимизма еще есть.

Теория аксионов предсказывает, в общих чертах, что аксионы должны быть очень легкими, очень долгоживущими частицами, которые слабо взаимодействуют с обычной материей. Но чтобы сравнивать теорию и эксперимент, нужно опираться на числа. И здесь мы сталкиваемся с двусмысленностью, поскольку существующая теория не фиксирует значение массы аксиона. Если бы мы знали массу аксиона, мы бы предсказали и остальные его свойства. Но сама масса может быть в широком промежутке значений. (Та же проблема была с очарованным кварком, частицей Хиггса, топ-кварком и несколькими другими. До обнаружения каждой из этих частиц, теория предсказала все их свойства, кроме значения массы). Оказалось, что сила взаимодействия аксиона пропорциональна его массе. Поэтому по мере уменьшения значения массы аксиона, он становится все более неуловимым.

Раньше физики были сосредоточены на моделях, в которых аксион тесно связан с частицей Хиггса. Предположили, что масса аксиона должна быть порядка 10 кэВ — одна пятидесятая массы электрона. Большинство экспериментов, о которых мы сказали ранее, искали аксион именно такого плана. В настоящее время мы можем быть уверены, что таких аксионов не существует.



И поэтому внимание обратили на гораздо меньшие значения масс аксиона, которые не были исключены экспериментально. Аксионы такого рода вполне естественно возникают в моделях, объединяющих взаимодействия в Стандартной модели. Они также возникают в теории струн.

Мы рассчитали, что аксионы должны были в изобилии производиться в течение первых моментов Большого взрыва. Если аксионы вообще существуют, то аксионная жидкость наполняет Вселенную. Происхождение аксионной жидкости грубо напоминает происхождение знаменитого космического микроволнового фона, но есть три крупных различия между двумя этими понятиями. Первое: микроволновый фон наблюдается, а аксионная жидкость остается сугубо гипотетической. Второе: поскольку аксионы обладают массой, их жидкость влияет на общую плотность массы Вселенной. По сути, мы подсчитали, что их масса должна грубо соответствовать массе, которую астрономы определили за темной материей! Третье: поскольку аксионы так слабо взаимодействуют, их должно быть сложнее наблюдать, чем фотоны реликтового излучения.

Экспериментальный поиск аксионов продолжается на нескольких фронтах. Два из самых многообещающих экспериментов нацелены на поиск аксионной жидкости. Один из них, ADMX (Axion Dark Matter eXperiment), использует специальные сверхчувствительные антенны для преобразования фоновых аксионов в электромагнитные импульсы. Другой, CASPEr (Cosmic Axion Spin Precession Experiment), ищет крошечные колебания в движении ядерных спинов, которые могут быть вызваны аксионной жидкостью. Помимо этого, эти сложные эксперименты обещают покрыть почти весь диапазон возможных масс аксиона.

Существуют ли аксионы? Мы пока не знаем. Их существование привнесет в историю обратимой стрелы времени драматическое и удовлетворительное заключение, а также, возможно, решит загадку темной материи в придачу. Игра началась.

Категория: Наука | Просмотров: 2514 | Добавил: Maks | Рейтинг: 5.0/| Оценить
Всего комментариев: 19
0
1  
"Почему тогда кажется, что время движется лишь в одном направлении? "

Потому, что есть наблюдатель и он привык мысльить как кретин рассматривая мир, как становление. Забывая, что пространство и время это априорные формы чувственного восприятия самого наблюдателя, он начинает эти формы приписывать миру и рождает бесконечное число бредоносных объяснений.

С какой целью учёные так набросились на изучение закономерностей, связей, истоков? Это как-то решает общечеловеческие проблемы жизни, отношений? Государство хочет знать, как устроено, чтобы управлять этими процессами.

А вы тут сидите - а если то, а если сё. А если мир всегда просто был и не начинался, а главное просто будет дальше. То что? Ничего. Займитесь отношениями - жизнь существует только в отношениях с людьми, животными, растениями, с природой если в целом, с мнениями, теориями, вещами. Отношения - это действия. Но вы хотите знать, как выстроить эти отношения и ищите инструкции от науки, раз она расскажет мне, как это устроено я буду знать, как это использовать. Так в этом-то и проблема, что есть человек, который боится нащупывать дорогу сам, а ждёт инструкции, отсюда приверженность к авторитету науки, власти, религии и прочей чепухи. А из это следует уже то смятение и хаос в котором мы живем.

0
2  
МАКС, ты как донцова с этими новостями. Почему именно эти сферы выбраны для публикации? Почему спорные моменты у тебя, как ясная данность? Таким образом ты выпадаешь из круга исследователей и превратился в пропагандиста каких-то взглядов. Распространение взгляда, мнения - это пропаганда, так что я не играю словами, а называю вещи своими именами.

Ты сам решил или тебя просят и платят?

0
3  
.. простите, полностью не прочёл. много "матюков". просто просмотрел, но!: "законы физики работают как вперёд, так и назад во времени"- это не кино наоборот. начнём с того, что при "-t", мы получаем "-g" и т.д.. если кирпич просто лежал, то при "-g" он "рванёт" в верх, с той же"g", только наоборот. кино "наоборот" - "не канает"..

0
7  
Умнó. Логи́чно. Остроумно.
Очень понравилось рассуждение.

0
4  
ха ...Ох уж эти Нобели ....То "мира "дадут за МАКС количество развязанных войн за период президентства , ТО "физику " - за "Существуют ли аксионы? Мы пока не знаем."
Уже Ученые озвучивают ,что время в природе не существует (фильм на сайте был , из Новосибирского отд РАН). Принято для адаптации человека в среде обитания ,в социуме . "Для Вечности - времени нет ." подробнее в САВедах. Постулаты "великого " - опровергнуты ,НО "рулит комиссия по борьбе ..."!!! С чем ...???

0
8  
"ТО "физику " - за "Существуют ли аксионы? Мы пока не знаем.""

Виткон, это же сарказм! Причём неплохой, браво!

Для безконечности времени нет.
Вечность - от "век" - не безконечность.

0
10  
Отличный сарказм!
Дважды Браво!

0
5  
гадалки в научном прикиде

0
6  
Стрела времени может привести нас к темной материи

К тёмной матери ВАС приведёт совсем другое. Впрочем, судя по всему, уже привело...

0
9  
Тоже неплохо завернул свою мысль.

0
11  
Бред идиота, кто это сочинил. wacko

0
12  
Без бреда там не обошлось, но... сейчас почитаю.

0
14  
Там и читать нечего, когда трехмерная макака скулит о том, где ее не стояло. wink

0
13  
Бредовее вывода не видел.

"Существуют ли аксионы? Мы пока не знаем. Их существование привнесет в историю обратимой стрелы времени драматическое и удовлетворительное заключение, а также, возможно, решит загадку темной материи в придачу. Игра началась."

0
15  
рецензия на статью с точки зрения..банальной эрудиции.. smile
..... С точки зpения банальной эpyдиции каждый индивидyyм, кpитически мотивиpyющий абстpакцию, не может игноpиpовать кpитеpии yтопического сyбьективизма, концептyально интеpпpетиpyя общепpинятые дефанизиpyющие поляpизатоpы, поэтомy консенсyс, достигнyтый диалектической матеpиальной классификацией всеобщих мотиваций в паpадогматических связях пpедикатов, pешает пpоблемy yсовеpшенствования фоpмиpyющих геотpансплантационных квазипyзлистатов всех кинетически коpеллиpyющих аспектов. Исходя из этого, мы пpишли к выводy, что каждый пpоизвольно выбpанный пpедикативно абсоpбиpyющий обьект.., в данном случае аксион..., pациональной мистической индyкции можно дискpетно детеpминиpовать с аппликацией ситyационной паpадигмы коммyникативно-фyнкционального типа пpи наличии детектоpно-аpхаического дистpибyтивного обpаза в Гилбеpтовом конвеpгенционном пpостpанстве, однако пpи паpаллельном колабоpационном анализе спектpогpафичеких множеств, изомоpфно pелятивных к мyльтиполосным гипеpболическим паpаболоидам, интеpпpетиpyющим антpопоцентpический многочлен Hео-Лагpанжа, возникает позиционный сигнификатизм гентильной теоpии психоанализа, в pезyльтате чего надо пpинять во внимание следyющее: посколькy не только эзотеpический, но и экзистенциальный аппеpцепциониpованный энтpополог антецедентно пассивизиpованный высокоматеpиальной сyбстанцией, обладаетпpизматической идиосинхpацией, но так как валентностный фактоp отpицателен, то и, соответственно, антагонистический дискpедитизм дегpадиpyет в эксгибиционном напpавлении, посколькy, находясь в пpепyбеpтатном состоянии, пpактически каждый сyбьект, меланхолически осознавая эмбpиональнyю клаyстоpофобию, может экстpаполиpовать любой пpоцесс интегpации и диффеpенциации в обоих напpавлениях, отсюда следyет, что в pезyльтате синхpонизации, огpаниченной минимально допyстимой интеpполяцией обpаза, все методы конвеpгенционной концепции тpебyют пpактически тpадиционных тpансфоpмаций неоколониализма. Hеоколонии, pазмножающиеся почкованием, имеют вегетационный пеpиод от тpех до восьми фенотипических гомозигот, но все они являются лишь фyндаментальным базисом социогенетической надстpойки кpиогенно-кpеативного пpоцесса геpонтологизации...
...А знали ли вы всё Вами вышеописанное возможно лишь при квазиконсолированной инкорпоризации донорно-акцепторного базиса модулизации диффузора, скомпилированного под гипер-инфрорекуррентную n-мерную регенерацию торсионных полей, эмулированных эмиссией корреляционого квантиля экстрарезонансной мантиссы комбинированной чётности. При этом трансцендентная дискретизация контрамоции не должна аннигилировать с ка-гамма-плазмоином в мю-дельта-ионопластовой среде, оптимизированной под интеграцию транспонированно-адьюнгированной комплексной нейро-матрицы нуклеидного подпорядка органической основы, физоэпидермис которой не превышает центр массы эпициклоидной турбулентности циссоидно-диаклического эвольвента.
Одним из решений данной проблемы может являться стереометрическое образование косой строфоиды параметрического представления регуляризирующей лемнискаты путем отсечения от нее априорных идемпотентных группоидов характеристической эволюты гипоциклоидной верзьеры.
При этом нельзя забывать, что разлагая ультрамасштабированную гиперонноаттрофированную неквантованную функцию аппроксимирования позитронного стабилотрона в ряд декомпрессированных математических экзистенциальных субрудиментов, необходимо прибегнуть к методу упорядочивания гипертронических дисперсионных антикварков.
Остаётся лишь добавить, что предложенный вами конгрессивный подход к декуляризированию «индивидyyма, кpитически мотивиpyющего абстpакцию» является неприемлимым в данном временном континууме на данном этапе научно-технического прогресса... facepalm

0
16  
прикольно

0
17  
ха ...круто !!! Стоило тратить время ? Наверное стоило .

0
18  
...опять вы в депрессии.. sad ,шутите.., улыбайтесь.., смейтесь.., хохочите.., прикалывайтесь.., наконец любите мир..без вских приор...да и что такое *профизм*..??? smile ..спросил у Даля.., сказал.., что не знает.. sad

0
19  
...да..вы что ..ещё и в театральном учились..??.. как мне помнится,то вы говорили, что химик по профессии. . У нас в ЛГИТМиКе .., когда я учился.., на занятиях по сценической речи..мы *долбили* скороговорки,..их было больше сотни..,да все скороговорки не перескороговоришь, не перевыскороговоришь... smile

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Поиск по сайту
Мониторинг
Сейсмическая активность
Солнечная активность
Фазы луны
3D Планета Земля
Солнечная система
Космическая погода
Веб камеры мира
Системы мониторинга
Ионосферная активность
Вспышки на Солнце
Мониторинг вулканов
ТОП Новостей
Три яркие голубые звезды
Ученые выяснили, чем отличается мозг умных людей
Как приготовление жирной еды влияет на погоду
На Командорских островах обнаружили целый скелет и...
Расшифрована структура "заветного белка" оптогенет...
Календарь
Архив записей
Новое на форуме

1. ВСЁ.., ЧТО В МИРЕ.., ИНТЕРЕСНО..!!! часть №2

(3335)

2. ЗЕМЛЯ ПЛОСКАЯ..!!...так ли это..??

(1573)

3. Факты искажения нашей истории

(231)

4. Братья наши меньшие

(930)

5. Кинозал

(1159)

Последние комментарии

Виткон... пыталась прочитать, ...


Привет, Людовит... средняя Вол...


Активность Солнца

При использовании материалов Земля - Хроники Жизни гиперссылка на сайт earth-chronicles.ru обязательна.
Рейтинг@Mail.ru Яндекс цитирования