Лиза Рэндалл - Закрученные пассажи: Проникая в тайны скрытых размерностей пространства.

Космологические наблюдения могли бы в конце концов больше сказать нам о структуре пространства-времени. Современные наблюдения говорят, как выглядела Вселенная миллиарды лет назад. Многие соглашаются с предсказаниями, но остается ряд важных вопросов. Если мы живем в многомерной Вселенной, она должна была раньше очень сильно отличаться от того, что есть сейчас, причем эти отличия могли бы помочь объяснить поразительные свойства, наблюдаемые в эксперименте. Сейчас физики изучают влияние дополнительных измерений на космологию. Нам потребуется узнать о черной материи, спрятанной на других бранах, или космологической энергии, запасенной в спрятанных многомерных объектах.

Но одно бесспорно. В течение следующих пяти лет будет запущен Большой адронный коллайдер (БАК) в ЦЕРНе [186] Эксперименты на БАК начались в марте 2010 г. (см. сноску на стр. 24). — Прим. пер. , и он начнет исследовать физические области, которые до это были недоступны для наблюдения. Мои коллеги и я с нетерпением ожидаем наступления этого времени. БАК — это большая ставка, для ученых лучше не придумаешь. Эксперименты на БАК почти наверняка откроют частицы, свойства которых дадут нам новое понимание физики за рамками Стандартной модели. И очень возбуждает, что никто не знает, что за частицы будут открыты.

За все время, что я занимаюсь физикой, были открыты только такие новые частицы, существование которых с большой долей вероятности следовало из теоретических соображений. Ни в коей мере не умаляя важность этих открытий — среди них были очень впечатляющие достижения, следует сказать, что обнаружение чего-то фундаментально нового и неизвестного будет значительно более волнующим. Пока БАК не начнет работу, никто не может сказать с уверенностью, где следует концентрировать усилия. Результаты, полученные на БАК, похожи на смену нашего взгляда на мир.

БАК будет иметь достаточно большую энергию, чтобы порождать новые типы частиц, которые обещают снять завесу с многих тайн. Эти частицы могут оказаться суперпартнерами или другими частицами, которые предсказываются четырехмерными моделями. Но они могут оказаться частицами Калуцы— Клейна, которые путешествуют по дополнительным измерениям. Увидим ли мы эти частицы КК и когда это произойдет, полностью зависит от размера и формы космоса, в котором мы живем. Живем ли мы в многомерной вселенной? И будут ли размер и форма этой вселенной способствовать тому, чтобы частицы КК стали видимыми?

Все модели, предлагающие решение проблемы иерархии, имеют наблюдаемые следствия на масштабе энергий слабых взаимодействий. Особенно поразительны характерные следы закрученной геометрии, также дающей решение проблемы иерархии. Если эта теория верна, мы обнаружим частицы КК и измерим их свойства по оставленным ими за собой следам. Напротив, если Вселенную описывают другие многомерные модели, энергия будет исчезать в дополнительных измерениях, и мы в конечном итоге их обнаружим, детектируя нехватку энергии.

Безусловно, мы пока что не знаем всех ответов. Но Вселенная близка к тому, чтобы приоткрыть свои тайны. Астрофизические исследования обратятся к более ранним стадиям космоса, более далеким регионам и с большей детализацией, чем когда-либо ранее. Открытия на БАК расскажут нам о природе материи на расстояниях, меньше тех, на которых когда-либо изучались любые физические процессы. При больших энергиях начнется извержение новых знаний о Вселенной.

Секреты космоса начинают раскрываться. Что касается меня, я жду этого с нетерпением.

Альфа-частица. Ядро атома гелия (состоит из двух протонов и двух нейтронов).

Анархический принцип. Утверждение, что все взаимодействия, которые не запрещены симметриями, будут происходить.

Аномалия. Нарушение симметрии, возникающее от квантовых вкладов в физическое взаимодействие, но отсутствующее в соответствующей классической теории (в которой квантовые поправки не принимаются во внимание).

Аномальная передача. Передача нарушения суперсимметрии квантовыми эффектами.

Античастица. Частица той же массы, что и другая частица, но противоположно заряженная.

Антропный принцип. Рассуждения, утверждающие, что из всех возможных вселенных мы можем жить лишь в тех, где может сформироваться структура.

Аромат. Метка, различающая разные типы кварков или лептонов (часто используется для различения кварков и лептонов из разных поколений).

Атом. Строительный блок материи, состоящий из электронов, вращающихся вокруг положительно заряженных ядер.

БАК (Большой адронный коллайдер). Ускоритель частиц высокой энергии, в котором сталкиваются встречные пучки протонов энергией 7 ТэВ, образуя частицы массой до нескольких ТэВ.

Балк. Полное многомерное пространство.

Бета-распад. Радиоактивный распад, в котором нейтрон превращается в протон, электрон и нейтрино.

Бозон. Частица с целым спином, равным 1, 2 и т. д. (одна из двух категорий частиц, допускаемых квантовой механикой; другой категорией является фермион). Примерами бозонов являются фотоны и хиггсовские частицы.

Брана. Мембраноподобный объект в многомерном пространстве, который может обладать энергией и удерживать частицы и взаимодействия.

Вакуум. Состояние Вселенной с наименьшей возможной энергией и без частиц.

Виртуальная частица. Эфемерная частица, допускаемая только законами квантовой механики; виртуальные частицы имеют тот же заряд, что и соответствующие реальные физические частицы, но неправильную энергию.

Внешние частицы. Реальные физические частицы, способные влетать в область взаимодействия и покидать ее.

Внутреннее вращение (спин). Число, характеризующее то, как ведет себя частица, которая как бы вращается. Спин может принимать как целые, так и полуцелые значения.

Внутренняя симметрия. Симметрия, в которой физические законы не меняются для множества преобразований, сохраняющих геометрическое положение частиц, но меняющих только некоторые внутренние свойства или метки.

Возмущение. Малая модификация известной теории.

Волновая функция. Квантово-механическая функция, определяющая относительную вероятность нахождения соответствующего объекта в любой точке пространства. -

Геодезическая. В пространстве — кратчайший путь между двумя точками; в пространстве-времени — путь свободно падающего наблюдателя (такого, на которого не действуют никакие силы).

Гиперкуб. Обобщение понятия куба на более чем три измерения.

Гипотеза пустыни. Предположение, что при энергиях ниже энергии объединения не могут рождаться никакие частицы кроме тех, которые включены в Стандартную модель.