В результате экспериментов на Большом адронном коллайдере в районе Женевы ученые обнаружили две новые элементарные частицы и приблизились к открытию третьей. В Европейском центре ядерных исследований заявили, что открытие поможет больше узнать о силах, которые связывают субатомные частицы – кварки. Обе частицы были давно предсказаны теоретиками, но регистрируются они впервые. По мнению учен
Подробности
ых, новый шаг в этой области приближает их к пониманию сильного ядерного взаимодействия. Оно является одной из четырех фундаментальных сил в природе наряду с такими видами физического взаимодействия, как гравитационное, электромагнитное и слабое. Большой адронный коллайдер – это аппарат, предназначенный для разгона элементарных частиц и изучения продуктов их соударений. Он является крупнейшей экспериментальной установкой в мире. Его длина составляет 27 километров. Устройство располагается под землей на границе Франции и Швейцарии. Благодаря большей энергии по сравнению с предшествовавшими аналогами этот коллайдер позволил "заглянуть" в недоступную ранее область энергий и получить научные результаты, накладывающие ограничения на ряд теоретических моделей. Участниками данного проекта являются 22 страны. Данный аппарат, среди прочего, помог обнаружить Бозон Хиггса – элементарную частицу, предсказанную британским физиком Питером Хиггсом еще в 1964 году.
Группа специалистов по физике высоких энергий обнаружила в результатах экспериментов на Большом адронном коллайдере (БАК) возможное свидетельство существования оддерона — субатомной квазичастицы, предсказанной в начале семидесятых. Две статьи с доказательством существования оддерона опубликованы в репозиториях препринтов arXiv и в собственной библиотеке CERN и готовятся к публикации в рецензируемы
Подробности
х журналах. Существование оддерона не противоречит Стандартной модели и подтверждается теоретическими расчетами, однако до сих пор не было подтверждено экспериментально. Получить нечетное количество глюонов (и, возможно, оддероны) удалось благодаря огромной энергии столкновения — 13 тЭв, впервые достигнутой только два года назад.
Экспериментально обнаружено, что тепловое излучение от нагретого тела притягивает — а не отталкивает! — находящиеся поблизости атомы. Хотя явление основывается на хорошо известных эффектах атомной физики, оно долгое время оставалось незамеченным и было теоретически предсказано всего четыре года назад.
Физики из Института физики элементарных частиц общества Макса Планка измерили массу протона с рекордной точностью — по меньшей мере, в три раза точнее, чем ранее. Результат новых измерений не только усовершенствовал значение константы, но и оказался легче принятой массы протона на три десятимиллиардных доли. Значимость отклонения достигает трех сигма, а значит вероятность случайного несоответствия
Подробности
результатов не превышает 0,3 процента. По словам авторов, новые измерения помогут в будущем уточнить константу Ридберга — важную величину для сверхточных спектральных измерений. Препринт исследования опубликован на сервере arXiv.org, кратко о нем сообщает Physics World. Сверхточные измерения позволяют физикам проверять справедливость современных теорий и искать следы новых, ранее не описанных процессов. К примеру, спектроскопия водорода и антиводорода — его аналога из антипротона и антиэлектрона (позитрона) — позволяет подтвердить с огромной точностью фундаментальную симметрию между веществом и антивеществом. А сравнение спектральных характеристик обычного и мюонного водорода породило не разрешенную до сих пор загадку протонного радиуса. Частица необъяснимо изменяет свой зарядовый радиус в зависимости от того, обращается вокруг нее электрон или его тяжелый собрат мюон. В новой работе физики с рекордной точностью измерили массу протона — ошибка не превышает 32 триллионных долей. Для этого авторы использовали ловушку Пеннинга. Магнитное поле в ней заставляет заряженные частицы двигаться по круговым траекториям с определенной (циклотронной) частотой, которая зависит лишь от массы и заряда частицы. Ученые сравнивали циклотронные частоты для протона и для полностью ионизированного атома углерода. Их заряды отличаются ровно в шесть раз (у углерода шесть электронов, а у водорода — один), а в точности 1/12 массы атома углерода-12 взята за атомную единицу массы. Массу иона углерода можно получить, вычтя из массы атома углерода массу шести электронов и поправку на энергию связи между ядром и электронами. Точность определения массы иона углерода достигает 0,08 триллионных.
Проект HL-LHC — LHC на высокой светимости — это будущее Большого адронного коллайдера. Коллайдер проработает в нынешней конфигурации до начала 20-х годов, после чего он будет остановлен для кардинальной модернизации, запущен вновь в районе 2025 года и проработает ориентировочно до 2035 года. Все эти планы уже утверждены руководством ЦЕРНа, и в Европейской стратегической программе по физике элемент
Подробности
арных частиц проект HL-LHC считается главным приоритетом ближайшего будущего. Цель глубокой модернизации LHC — повысить светимость коллайдера примерно на порядок. Иными словами, весь тот объем данных, которые коллайдер накопил с 2010 года по настоящее время, HL-LHC сможет набирать за месяц-полтора. Такой рывок вперед, конечно, не может произойти на ровном месте; за ним будут стоять прорывные ускорительные и детекторные технологии. Это новые сверхпроводящие магниты с широкой апертурой и еще более сильным магнитным полем (см. новость Десятилетний проект по созданию новых магнитов для LHC завершился успехом), специальные резонаторы crab cavities, которые должны будут очень аккуратно разворачивать протонные сгустки прямо перед столкновением и после него, 80-метровые сверхпроводящие линии электропередачи, и многие другие усовершенствования. Уже давно было ясно, что вся эта дополнительная техника, а также обслуживающая ее инфраструктура — охлаждение, криогеника, вентиляция, электроснабжение и трансформаторы, электроника и системы мониторинга, помещения и аварийные выходы для персонала — просто не сможет поместиться в нынешний туннель LHC. Для всего этого придется вырыть несколько новых туннелей длиной в сотни метров и подземных залов с дополнительными шахтами, которые будут идти как бы в обход детекторов CMS и ATLAS (см. рисунок). Над ними будет возведено два комплекса наземных сооружений вместе с обслуживающей инфраструктурой. Общий объем предполагаемых работ — 100 тысяч кубометров грунта, которые потребуется вырыть на глубине около 100 метров. Поскольку во время прохода туннелей будут возникать серьезные вибрации, сами эти работы планируется начать в 2019–2020 годах, когда коллайдер будет остановлен на очередную двухлетнюю паузу между сеансами Run 2 и Run 3, а завершить уже после сеанса Run 3, в районе 2024 года. Подробности можно прочитать в заметке Going underground в журнале CERN Courier. Ясно, что для таких существенных работ требуется подобрать ответственные компании-исполнители, а также консалтинговые и аудиторские службы, отслеживающие качество и адекватность работ. В конце 2015 года, когда был завершен технический проект HL-LHC, ЦЕРН создал для каждого из двух участков работ два международных консорциума, каждый из трех консалтинговых компаний из разных стран. В их обязанности будет входить предварительная оценка работ, организация тендера для их выполнения, и контроль за их надлежащим исполнением. Сам тендер будет открыт в июне этого года, а в марте 2018 года ожидается оформление контрактов с субподрядчиками. Тогда же, в 2018 году, начнутся первые работы. Тем временем ЦЕРН своими силами провел геотехнические исследования подземных районов, где планирует вести работы, а также направил представителям властей Франции и Швейцарии официальные запросы на разрешение подземных работ. Над проектом HL-LHC уже сейчас работают 25 институтов из 12 стран, не считая индустриальных компаний. В качестве иллюстрации того, насколько интенсивная деятельность развернута сейчас вокруг этого проекта, предлагаем взглянуть на рубрикатор совещаний и встреч рабочих групп по самым разным его аспектам.
Американским ученым впервые удалось наблюдать, как свет оставляет за собой конус, напоминающий ударную волну, которая возникает при движении сверхзвукового самолета. Чтобы получить фотонные конусы Маха, физики из Вашингтонского университета в Сент-Луисе создали для фотонов тоннель, заполненный сухим льдом и зажатый между панелями из силикона и порошка оксида алюминия. Сквозь тоннель пропустили
Подробности
короткие вспышки видимого света зеленого цвета, каждая из которых длилась по 7 пикосекунд (пикосекунда — одна триллионная секунды). Зеленый свет рассеивался, натыкаясь на частицы сухого льда, и рассеянный свет частично попадал на силиконовые пластинки. Свет проходил через тоннель гораздо быстрее, чем через материал пластинок, и оставлял позади конус более медленных световых волн, которые, распространяясь, накладываются друг на друга.
В Копенгагене недавно состоялась необычная встреча физиков. Они встретились, чтобы закончить спор, начатый больше 16 лет назад. Тогда ученые поспорили, что при помощи Большого адронного коллайдера подтвердится теория о суперсимметрии. Этого не произошло, и 20 проигравшим физикам пришлось проставляться перед победителями.
Накануне нового 2016 года в Европейском центре ядерных исследований, ЦЕРНе, было сделано важное заявление. Физики, работающие с двумя крупнейшими детекторами Большого адронного коллайдера, ATLAS и CMS, независимо друг от друга увидели необычную аномалию в продуктах столкновений протонных пучков. Эта аномалия может указывать на существование новой, очень тяжелой элементарной частицы, которая не укл
Подробности
адывается в наши представления о физическом устройстве природы.
Видеокорреспондент «Новой газеты» Глеб Лиманский побывал в крупнейшей международной научной коллаборации — Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) и снял небольшой документальный фильм о том, как там работают ученые, в какой обстановке совершаются научные открытия, за которые присуждают Нобелевские премии, а также о вкладе российских ученых в работу двух крупнейших экспериментов на Большом
Подробности
адронном коллайдере.
Ученым удалось впервые зарегистрировать частицы (аксионы), из которых, вероятно, состоит темная материя. Если открытие подтвердится, то это не только решит проблему неуловимости темной материи, которая не дает покоя ученым уже более 30 лет, но и станет прорывом в нашем понимании Вселенной. Астрономам из Университета Лестера удалось при помощи анализа практически всего массива архивных данных те
Подробности
лескопа XMM-Newton обнаружить «необъяснимый», по их словам, сигнал в рентгеновском диапазоне, который может оказаться свидетельством существования аксионов – гипотетических частиц, которые рассматриваются учеными в качестве частиц-кандидатов темной материи. В своем исследовании ученые убрали с рентгеновских снимков космоса все яркие источники излучения в этом диапазоне, чтобы изучить рентгеновский фон ночного неба. Излучать в рентгеновском диапазоне аксионы заставило, по мнению исследователей, столкновение с магнитным полем Земли. «Похоже, аксионы действительно рождаются в центре Солнца и действительно превращаются в рентгеновское излучение, попадая в магнитное поле нашей планеты», - говорится в препринте статьи ученых, опубликованном на сайте Arxiv.org.
Физики давно знали, что разнообразные высокоэнергетические процессы, происходящие в глубоком космосе, должны сопровождаться испусканием нейтрино больших энергий. Долгое время такие нейтрино астрофизического происхождения зарегистрировать не удавалось, пока в прошлом году огромный нейтринный детектор IceCube не дал первые намеки на их обнаружение. Новая статья этой коллаборации, вышедшая на днях в
Подробности
архиве е-принтов, переводит эти намеки в ранг свершившегося открытия. Астрофизические нейтрино сверхвысокой энергии надежно обнаружены, их статистика неуклонно растет и уже позволяет начать изучение астрофизических процессов с новой, недоступной ранее стороны.
Ученым Института ядерной физики /ИЯФ/ Сибирского отделения РАН удалось разогреть термоядерную плазму до рекордной электронной температуры 400 электрон-вольт (4,5 млн градусов Кельвина, 4 499 726,85 градусов Цельсия). Об этом сообщил журналистам заместитель директора ИЯФ Александр Иванов. Этот результат является важным шагом на пути к термоядерной энергетике - достижение новосибирских физиков по
Подробности
дтверждает возможность создания нейтронных генераторов и реакторов ядерного синтеза. "Достигнутая температура в 4,5 элетрон-вольт - это примерно в 1,5-2 раза больше, чем удавалось достигнуть на похожих установках в мире до сих пор", - уточнил Иванов в беседе с корр. ИТАР-ТАСС. Ученый добавил: "Это некий пропуск в дебри температурной плазмы. Достигнутая температура позволяет говорить о сооружении очень мощного нейтронного генератора в ближайшей перспективе. Сейчас это не под силу ни одной другой установке в мире". Рекордная температура достигнута в ИЯФ в ходе многочисленных экспериментов, проведенных в ноябре. Рекордная температура достигнута на установке, называемой "газо-динамическая ловушка", при дополнительном микроволновом /СВЧ/ нагреве субтермоядерной плазмы. Как пояснили ученые, мощные СВЧ-источники - гиротроны - создают микроволновое излучение, которое с помощью специальной системы волноводов и зеркал доставляется в плазму и, взаимодействуя с ней, нагревает электроны до рекордно высоких температур.
Группа немецких физиков и инженеров сообщила о создании фотоэлемента с рекордно высокой эффективностью. КПД новой разработки составляет 44,7 процента, что на 0,3 процента выше показателя представленного в июне 2013 года фотоэлемента, созданного специалистами компании Sharp. Подробности приведены на официальном сайте Института солнечной энергии Общества Фраунгофера. Экспериментальный фотоэлемент
Подробности
площадью всего в 5,2 квадратных миллиметра выдал ток в 192,1 миллиампера при напряжении до трех с половиной вольт. Измеренное немецкими специалистами значение КПД характеризует работу фотоэлемента при освещении концентрированным солнечным светом: их разработка (как, впрочем и все аналогичные устройства) обладает максимальной эффективностью при помещении в фокус вогнутого зеркала. Собрав в 297 раз больше света, чем падает на поверхность в обычных условиях и применив четырехуровневую схему фотоэлемента, КПД солнечных батарей удалось вывести на ранее недоступный уровень (плюс 0,3 процента к рекорду июня 2013 года и больше процента к показателю немецкой группы в мае, 43,6 процента).
Физики из Еврейского университета в Иерусалиме получили квантово запутанную пару из двух фотонов. При этом одного из фотонов к моменту запутывания уже не существовало. Краткое описание опыта приводит Science Now, а статья ученых появилась в журнале Physical Review Letters. Препринт статьи доступен на сайте arXiv.org.

Запутанными частицами называют частицы, квантовые характеристики к
Подробности
оторых связаны друг с другом, то есть, они рассматриваются как единая квантовая система. Воздействие на такую систему - например, измерение какого-нибудь параметра одной из частиц - сказывается на состоянии всего объекта, то есть, в том числе, и на состояниях ее коллег.

Ученым известно множество способов запутать частицы. Простейшим примером возникновения пары запутанных фотонов является случай, когда они испущены одним источником в результате некоторого физического процесса. На эту роль подходит эффект появления двух квантов света при поглощении другого кванта особым кристаллом, известный как спонтанное параметрическое рассеяние.

Открытие нового эффекта, как поясняют его авторы, может представлять интерес не только для теоретиков, хотя опрошенный ScienceNow физик Антон Цейлингер из университета Вены уже и назвал ее «выводящей квантовую механику за пределы привычных представлений о времени и пространстве». В квантовых компьютерах и линиях связи запутанные фотоны приходится какое-то время сохранять для дальнейших манипуляций и это отдельная техническая проблема. Если будет найден способ избавиться от необходимости хранить частицы, которые в принципе нельзя остановить на месте, это может упростить конструирование устройств, использующих в своей работе принцип квантового запутывания.
Группа ученых из химического отдела Кембриджского университета и Кавендишской лаборатории обнаружила то, что движение кольцеобразной молекулы пиррола (pyrrole) по металлической поверхности происходит с нарушением вековых законов классической физики, которые определяют все, что происходит в окружающем нас мире. Используя уникальные высокочувствительные измерительные методы, ученые обнаружили удивит
Подробности
ельный факт, заключающийся в том, что законы квантовой механики, проявляющиеся обычно на уровне субатомных частиц, могут фактически действовать и на более высоком молекулярном уровне.

Центральная часть молекулы пиррола представляет собой "плоскую пентаграмму" из пяти атомов, четырех атомов углерода и одного атома азота. Каждый из этих атомов имеет связь с атомом водорода, которые торчат наружу молекулы как спицы велосипедного колеса.

Проведя серию экспериментов, ученые получили на руки доказательства того, что в случае с пирролом, квантовые законы, затрагивающие внутренности составных частей молекулы, оказывают характерное влияние на движение молекулы в целом, делая его своего рода "квантовым движением", проявлением законов квантовой физики на более высоком уровне.
Российский физик Александр Поляков стал лауреатом престижной премии Fundamental Physics Prizes, призовой фонд которой составляет $3 млн. Российский ученый был удостоен награды за работы в области теории суперструн, сообщают швейцарские СМИ. Торжественная церемония состоялась поздно вечером 20 марта в Женеве. Fundamental Physics Prizes – единственная премия в научном мире, размер которой превыша
Подробности
ет Нобелевскую. Отметим, что почетная награда была учреждена российским интернет-предпринимателем Юрием Мильнером. Ранее ее лауреатами уже становились ученые, живущие или жившие в нашей стране - физики Алексей Китаев и Андрей Линде, математик Максим Концевич. Наряду с А.Поляковым, были вручены еще две премии от Fundamental Physics Prizes – знаменитому ученому и популяризатору науки Стивену Хокингу, а также коллаборациям ATLAS и CMS Большого адронного коллайдера.
Ученые провели моделирование возникновения черных дыр в результате столкновения частиц в ускорителе и установили, что необходимая для этого энергия в 2,4 раза меньше, чем считалось ранее. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters, а ее краткое содержание приводит сайт Американского физического общества.

В ходе моделирования две частицы были представлены в виде двух жидких «к
Подробности
апель», летящих навстречу друг другу. Непосредственно после столкновения его энергия концентрировалась в двух «фокусах» по обеим сторонам плоскости соприкосновения. В этих точках возникали две черные дыры, которые практически сразу сливались в одну (видео). Ее энергия составила 72 процента от исходной энергии столкновения, а остальное рассеивалось в виде гравитационных волн.

Возникновение черных дыр при столкновении частиц и их хокинговское испарение с образованием новых частиц экспериментально обнаружить до сих пор не удавалось. Авторы указывают, что получение миниатюрных дыр в современных коллайдерах крайне мало вероятно даже с учетом энергетических «послаблений», выявленных в ходе моделирования.

Видео:http://bcove.me/fg345hh0
На днях по российским СМИ прокатилась очередная околонаучная «страшилка». Новость, перепечатанная в сотне изданий, рубила наповал: мол, вычисления американского физика Джозефа Ликкена показывают, что хиггсовский бозон станет ни много ни мало причиной смерти нашей Вселенной. Занятно, что СМИ даже не особо упражнялись в выдумывании заголовков, ведь фраза «Бозон Хиггса станет причиной гибели Вселенно
Подробности
й» уже звучит достаточно «прожарено» для большинства СМИ. Перефразируя знаменитую фразу Марка Твена, можно сказать, что слухи о смерти Вселенной сильно преувеличены.
Большой адронный коллайдер — рекордсмен по многим параметрам. Один из них — объем «сырых» данных, которые записываются детекторами в процессе столкновений. Он огромен даже с учетом многоуровневой системы триггеров, которые отсеивают заведомо неинтересные столкновения и оставляют только потенциально полезные для научных исследований. В минувшем году LHC преодолел символический рубеж: объем набра
Подробности
нных и записанных сырых научных данных превысил 100 петабайт (то есть 100 тысяч терабайт). Заметки об этом событии см. на сайте ЦЕРНа и в журнале Symmetry. Интересно отметить, что большая часть этих данных хранится на десятках тысяч картриджей с магнитными лентами, а управляется с ними специальная роботизированная система хранения данных. И лишь небольшая часть всех данных хранится в дисковом пространстве для быстрого доступа и анализа.