Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2006 № 06

Один из них готовится в Антарктиде. Здесь под ледяной толщей установлены датчики, с помощью которых ученые хотят доказать как справедливость теории cyперструн, так и то, что другие измерения все-таки существуют.

На рисунке показана примерная схема детектора нейтрино в Антарктиде. Цифрами обозначены:

1— датчики на поверхности льда; 2— замороженные в ледовой толще 80 соединительных кабелей, в каждом из которых расположены 60 фотодетекторов; 3— ледяная глыба объемом 1 куб. км, с основанием, находящимся на глубине 1400 м, призвана отсекать посторонние сигналы; 4— высокоэнергетические нейтрино без труда пронижут ледовую толщу и вызовут внутри льда голубоватое свечение; 5— фото детекторы, которые должны обнаружить излучение.

«Дополнительные измерения необычайно малы — гораздо меньше размеров атома, — говорят ученые. — Иначе бы мы уже их нашли». И потому они пытаются обнаружить дополнительные измерения по косвенным признакам, так сказать, по их следам. Если они и в самом деле существуют, то они должны порождать целую плеяду частиц очень большой массы — так называемых частиц Калуцы — Клейна, которые образуются при переходе волновых полей элементарных частиц в другие измерения.

Опираясь на эти предположения, Константин Матчев из Университета штата Флорида в Гейнсвиле и его коллеги Синь Чиа Ченг из Университета штата Чикаго и Джонатан Фенг из Университета штата Калифорния в Ирвине утверждают: приборы, предназначенные для изучения событий в глубинах космоса, помогут обнаружить признаки этих необычных частиц и на Земле.

Один из таких приборов — нейтринный телескоп AMANDA (от английского Antarctic Muon and Neutrino Detector Array — Антарктический датчик мюонов и нейтрино) — состоит из цепочек приемников, размещенных во льдах Антарктиды на глубине более одного километра. Он регистрирует космические нейтрино частицы без заряда и массы.

Частицы Калуцы — Клейна должны порождать высокоэнергетические нейтрино, взаимодействуя с античастицами, уверены Матчев и его коллеги. Дело в том, что, по идее, масса частиц Калуцы — Клейна в 1000 раз больше массы протона. Значит, энергия испускаемых этими частицами нейтрино должна быть примерно в 1 млн. раз больше, чем у нейтрино, которые вылетают из недр Солнца. Потому, если теория суперструн верна и дополнительные измерения существуют, то телескоп AMANDA и его усовершенствованная модификация ICECUBE должны зарегистрировать потоки высокоэнергетических нейтрино, исходящие из центра Галактики, Солнца или из ядра Земли.

Второй эксперимент по обнаружению дополнительных измерений разрабатывается в самом центре Европы, в знаменитом Европейском центре ядерных исследований (CERN) в Женеве. Здесь в 2007 году должен вступить в строй мощный ускоритель Large Hadron Collider .

По материалам журнала New Scientist

Все мы время от времени смотрим на часы, не зная, что такое время. Мы знаем свой собственный вес, по при этом абсолютно не представляем себе, что такое гравитация. И пока мы не разберемся, как «устроены», из чего состоят эти физические величины, и не найдем их взаимосвязь, — а физики уверены, что она существует, — нам не удастся до конца понять тот мир, в котором мы живем.

Главная же сложность — квантовая механика, считают сегодня физики, способна описать все устройство мира. Но что это может быть за мир, в котором нет места едва ли не главнейшим понятиям физики — времени и силе тяжести? А ввести их в уравнения квантовой механики так же невозможно, как принять аналоговый сигнал на цифровой телевизор. Ведь в квантовой механике нет понятия «больше» или «меньше», она оперирует, как понятно из названия, квантами, долями чего-либо. А потому мы пока не знаем, как устроены черные дыры, что такое темная материя, почему произошел Большой взрыв, да и был ли он вообще.

Очередную попытку понять «что есть что» предпринял недавно американский физик-теоретик, профессор Ли Смолин, известный своими оригинальными теориями, суждениями и моделями. Несколько лет назад он, напомним, предпринял попытку создать модель Вселенной с помощью стальных колечек, на которых обычно вешают ковры и портьеры. Получившаяся «кольчуга», похоже, натолкнула его на новую мысль. Вот что он пишет в статье, опубликованной журналом Scientific American .

Древние греки считали, что жизнь человека представляет собой волшебную нить, которую прядут античные богини. Оборвалась нить, закончилась и жизнь…

Те же античные философы полагали, что такая нить, как и любая иная материя, может состоять из крошечных волокон, а те, в свою очередь, из частиц, которые они называли атомами. Точно так же Смолин полагает, что существуют некоторые атомы пространства-времени. И все изменения в природе происходят крошечными скачками, или, как говорят ученые, квантованы.

Вспомним, вода в океан падает отдельными каплями дождя. А если мы возьмем одну каплю, то при помощи современной аппаратуры сможем убедиться, что и она, эта капелька, состоит из отдельных «кирпичиков» — молекул Н 2О. Да и вообще, согласно теории Смолина и его коллег со странным названием «петлевая квантовая гравитация» (ПКГ), получается, что пространство и время состоят из неких дискретных частей-кусочков — своеобразных пазлов.

Повторим еще раз: ранее при расчетах предполагалось, что геометрия пространства непрерывна независимо от того, насколько детально мы исследуем ее. Но точно так же, повторим, люди рассматривали вещество до открытия молекул и атомов. Теперь мы знаем: дробить крупинку вещества бесконечно нельзя — когда вещества остается меньше молекулы, оно теряет свои свойства. И современные исследователи решили отказаться от концепции непрерывного пространства, предположив, что оно все-таки дискретно.

Теоретики разработали математический язык, который позволил провести нужные вычисления. К их восторгу, расчеты показали, что пространство действительно квантовано. Так были заложены основы теории петлевой квантовой гравитации.

Кстати, сам термин «петлевая» был введен из-за того, что в некоторых вычислениях использовались модели маленьких петель, выделенные в пространстве-времени. Теперь, согласно этой теории, пространство подобно атомам: числа, получаемые при измерении объема, образуют дискретный набор, то есть объем изменяется отдельными порциями. Время тоже дискретно. Оно не течет, как река, а как бы сыплется отдельными песчинками песочных часов. Величина этих «песчинок» примерно равна времени Планка, или 10 -43с.