Игорь Иванов - Удивительный мир внутри атомного ядра

Вопрос: Я слышал про теорию — возможно, это теория суперструн — она утверждает, что наша Вселенная — это пульсирующая волна и что при сильном увеличении атомы тоже состоят из этих волн. Возможна ли вложенность Вселенной в вашем варианте?

Я не могу сказать, что это невозможно, но реально работающей такой теории я не знаю.

Вопрос: Бывают ли несчастные случаи в коллайдере? Наверное, там огромные радиации?

Бывают, да. Редко, но бывают. Обычно их стараются не допускать. Вот при конструировании LHC погиб один рабочий, погиб из-за нарушения техники безопасности. В какой-то шахте поднимали груз, который оказался не закреплен. Рабочий был внизу, и его просто прибило. Еще рассказывают (я не знаю, насколько можно этому верить), что какому-то человеку в голову пучок попал. У него получилась дырка насквозь, но он еще жил после этого.

Там, конечно, огромные энергии, и они действительно ничего не оставляют в том месте, куда попадают. То есть сплошняком этот канал они могут пробить легко. Но это не значит, что они разнесут всё в клочья, как это в фильмах показывают. В принципе, это возможно, но насколько это реально — я не знаю.

А просто мелкие травмы были, например, когда люди забывали отключить магнитное поле. Когда проходишь мимо, а в кармане, например, гаечный ключ, при таком напоре он просто вылетает из кармана и может поранить.

Вопрос: Что мешает частице «кварк + антикварк» просто аннигилировать?

Ничего не мешает, они реально аннигилируют. На самом деле, это смотря какую частицу брать. Вот пи-ноль-мезон — он состоит из кварка и того же самого антикварка. Они могут аннигилировать, и в результате у вас получается распад на фотоны. Пи-мезон действительно распадается на фотоны.

А как узнают, что он существовал?

Есть частицы, которые живут достаточно долго — например, микросекунды. За микросекунды при скорости света они могут пролететь достаточно много. Они оставляют следы в детектирующей аппаратуре: просто видно, что частица шла, а потом разделилась на две части. Это все реально смотрится. А пи-ноль-мезон живет очень коротко, и поэтому он никуда не успевает долетать. Такого рода частицы восстанавливают по инвариантной массе, то есть полной энергии продуктов распада. Если у вас есть частица — например, пи-ноль-мезон, — которая может распадаться на два фотона, то вы смотрите ее реакции в каком-нибудь столкновении. Не в одном, а во многих: просто тысячи однотипных столкновений. И строите распределение по полной энергии этих двух фотонов. Обычно картинка получается такая: при разных энергиях у вас получается мало фотонов, а при какой-то определенной энергии — очень много. Получается такой пик. Если мы верим в квантовую электродинамику, квантовую теорию, то это получается только потому, что образовалась частица, которая распалась. Вот так вот они и восстанавливаются.

Вопрос: Прозвучала мысль, что спокойные кварки и движущиеся кварки — это разные вещи. Поясните, пожалуйста, насколько они разные. Это реально разные вещи? Это тривиальные отличия — как покоящийся объект и сокращающийся движущийся объект — или нет?

Нет, это более сложные отличия.

Сохраняется ли при этом инвариантность релятивистской теории? Ведь всё должно согласовываться с теорией относительности.

Там всё согласуется. Сейчас я не рискну пояснять это на таком уровне. Это более сложная связь. Если хотите, об этом можно поговорить отдельно.

Вопрос: У меня несколько уточняющих вопросов.

1. LHC — это pp или анти-pp коллайдер?

Да, это pp, то есть протон-протон коллайдер. Это потому, что получать антипротоны в таком количестве очень сложно. Они ведь не существуют в природе, их надо получать. В коллайдере очень много частиц с большой концентрацией, их надо получать очень быстро.

2. Вы говорили о сверхпроводимости и о том, что этот эффект существует при больших объемах. Верно ли, что в наночастицах в вакууме при тех же условиях сверхпроводимости не будет?

Это непонятно. На самом деле, я говорил, что нет предела, ниже которого ее совсем нет, а выше — она полностью есть. Просто есть явление, которое постепенно включается при увеличении частиц.

3. Мы пытаемся оторвать в протоне кусок глюонного облака. Вы сказали, что когда кусок оторван, облако вырастает. Откуда протон знает, насколько его надо нарастить?

Не надо представлять глюоны так, как будто они просто сидят на своем месте и всё. На самом деле, каждый глюон — это не нечто такое маленькое, а сидит сразу во всем протоне. Они просто друг с другом интерферируют, как-нибудь по-хитрому. Если вы оторвете кусок глюонного облака, все частицы «почувствуют», что что-то случилось, и начнут размножаться так, чтобы всё заполнить.

До какого момента они будут это делать?

До такого, чтоб заполнить всё. Я здесь смогу привести аналогию более простую, с распределением Максвелла по скоростям. Если взять газ в спокойном состоянии при комнатной температуре и померить скорости, то это будет распределение Максвелла. А теперь давайте уберем высокоэнергетические частицы (в принципе, это можно сделать — не убрать их, но резко замедлить). В результате получается такой искаженный профиль. Что будут остальные частицы делать? Они будут так же двигаться? Нет: если подождать некоторое время, то это всё выровняется, и снова это станет распределение Максвелла, ну, может быть, немножко сдвинутое. При взаимодействии неправильные, неустойчивые состояния постепенно превращаются в устойчивые. Вот то же самое с глюонным облаком.

4. Если глюоны решили расплодиться и заполнить объем, их суммарная энергия увеличивается?

Нет, когда один глюон излучает другой, энергия делится между ними.

То есть увеличивается число при сохранении энергии?

Квантовые частицы — они такие: число их не фиксировано, а энергия — да .

Вопрос: Когда мы отрываем кусок глюонного облака, мы забираем также некоторую массу. После этого облако восстанавливается. Я же могу много раз его отрывать. Будет ли это когда-нибудь прекращаться?

Если вы действительно отрываете кусок, то вы воздействуете на этот протон. Вы же не можете просто взять и отцепить кусочек. Сам по себе протон не распадается на недопротон и еще кусочек глюонного поля, потому что они притягиваются. Если же вы хотите забрать из него кусок гоюонного облака, то вы должны его как-то потянуть. И в этот момент вы вкладываете дополнительную энергию в этот протон. Эта энергия целиком тратится на наращивание нового гоюонного облака. То есть надо просто аккуратно представлять, как это реально происходит.