Джим Бэгготт - Бозон Хиггса. От научной идеи до открытия «частицы Бога»

Теория Янга – Миллса.Квантовая теория поля, основанная на калибровочной инвариантности, разработана в 1954 году Янгом Чжэньнином и Робертом Миллсом. Теория Янга – Миллса включает все компоненты современной Стандартной модели физики элементарных частиц.

Тера.Приставка, означающая триллион. Тераэлектронвольт (ТэВ) – триллион электронвольт, 10 12эВ или 1000 ГэВ.

Триллион.Тысяча миллиардов или миллион миллионов, 10 12или 1 000 000 000 000.

Фермион.Назван в честь итальянского физика Энрико Ферми. У фермионов полуцелые спины ( 1/ 2, 3/2 и т. д.), к ним относятся кварки, лептоны и многие составные частицы, образованные разными комбинациями кварков, например барионы.

Фотон.Элементарная частица, участвующая во всех видах электромагнитного излучения, включая видимый свет. Безмассовый бозон со спином 1, переносчик электромагнитного взаимодействия.

Холодная темная материя (Cold Dark Matter, CDM).Ключевой компонент Современной модели космологии Большого взрыва, называемой ΛCDM. По современным данным, на долю темной материи приходится около 22 процентов массы-энергии Вселенной. Состав темной материи неизвестен, но считается, что она в основном состоит из небарионной материи, то есть материи, образованной не протонами и нейтронами, а, скорее всего, частицами, пока еще неизвестными Стандартной модели. Среди кандидатов также слабовзаимодействующие массивные частицы, «вимпы» (WIMPs). Они обладают многими свойствами нейтрино, однако они должны быть гораздо более массивными и потому двигаться гораздо медленнее. Суперсимметричные расширения Стандартной модели предполагают, что такими частицами могут быть нейтралино.

Цветной заряд.Свойство кварков, помимо аромата (верхний, нижний, странный и т. д.). В отличие от электрического заряда, который бывает двух видов – положительный и отрицательный, у цветного заряда три вида: красный, зеленый, синий. Разумеется, эти названия не означают, что кварки в самом деле имеют цвет в привычном смысле слова. Цветовое взаимодействие между кварками переносят цветные глюоны.

Цветовое взаимодействие.Сильное взаимодействие, которое удерживает кварки и глюоны внутри адронов. В отличие от более привычных взаимодействий, таких как гравитационное и электромагнитное, цветовому взаимодействию свойственна асимптотическая свобода – на асимптотическом пределе нулевого разделения кварки ведут себя так, будто они совершенно свободны. Сильное ядерное взаимодействие, которое связывает протоны и нейтроны в ядре атома, считается «остатком» цветового взаимодействия, связывающего кварки внутри нуклонов.

ЦЕРН.Сокращение от Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire (Европейский совет по ядерным исследованиям), основан в 1954 году. После роспуска временного совета и учреждения организации она получила название Европейская организация по ядерным исследованиям, однако сокращение решили оставить. ЦЕРН находится на северо-западной окраине Женевы недалеко от швейцарско-французской границы.

Электрический заряд.Свойство, которым обладают кварки и лептоны (и более привычные протоны и электроны). Электрический заряд бывает двух видов – положительный и отрицательный, а отрицательно заряженный ток лежит в основе электроэнергетической промышленности.

Электромагнитное взаимодействие.Благодаря трудам нескольких физиков-экспериментаторов и теоретиков, главным образом английского физика Майкла Фарадея и шотландского теоретика Джеймса Кларка Максвелла, электричество и магнетизм считаются компонентами единого фундаментального взаимодействия. Электромагнитное взаимодействие связывает электроны с ядром внутри атома, а также сами атомы, образующие огромное разнообразие молекул и веществ.

Электрон.Открыт в 1897 году английским физиком Джозефом Джоном Томсоном. Электрон – лептон первого поколения с зарядом –1, спином 1/ 2(фермион) и массой 0,51 МэВ.

Электронвольт (эВ).Электронвольт – количество энергии, приобретаемое одним отрицательно заряженным электроном при ускорении в одновольтном электрическом поле. 100-ваттная электрическая лампа сжигает энергию со скоростью 600 миллиардов миллиардов электронвольт в секунду.

Электрослабое взаимодействие.Несмотря на большую разницу в масштабе между электромагнитным и слабым ядерным взаимодействием, когда-то они составляли единое электрослабое взаимодействие, которое, как считается, существовало в электрослабую эпоху в период с 10 –3по 10 –12секунд после Большого взрыва. Объединение электромагнитного и слабого взаимодействий в теории поля SU(2) × U(1) впервые осуществил Стивен Вайнберг и независимо Абдус Салам в 1967–1968 годах.

Элемент.Философы Древней Греции считали, что вся материальная субстанция состоит из четырех элементов – земля, воздух, огонь и вода. Аристотель ввел пятый элемент, называемый эфиром или квинтэссенцией, чтобы описать неизменные небеса. На сегодняшний день античная концепция элементов сменилась системой химических элементов. Химические элементы имеют фундаментальный характер в том отношении, что не могут быть преобразованы друг в друга химическими способами, иными словами, они состоят только из одного вида атомов. Элементы организованы в периодическую таблицу от водорода до урана и дальше.

Ядро.Плотная область в центре атома, в которой сконцентрирована большая часть массы атома. Атомные ядра состоят из различного числа протонов и нейтронов. Ядро атома водорода состоит из одного протона.

Baggott J. Beyond Measure: Modern Physics, Philosophy and the Meaning of Quantum Theory. Oxford University Press, 2003.

Baggott J. The Quantum Story: A History in 40 Moments. Oxford University Press, 2011.

Cashmore R. Maiani, Luciano, and Revol, Jean-Pierre (eds.). Prestigious Discoveries at CERN. Berlin: Springer, 2004.

Crease R.P., Mann Ch.C. The Second Creation: Makers of the Revolution in Twentieth-Century Physics. Rutgers University Press, 1986.

Dodd J.E. The Ideas of Particle Physics. Cambridge University Press, 1984.

Enz Ch.P. No Time to be Brief: a Scientific Biography of Wolfgang Pauli. Oxford University Press, 2002.

Evans L. (ed.). The Large Madron Collider: A Marvel of Technology. CRC Press London, 2009.

Farmelo G. (ed.). It Must be Beautiful: Great Equations of Modern Science. London: Granta Books, 2002.

Feynman R.P. QED: The Strange Theory of Light and Matter. London: Penguin, 1985.

Gell-Mann M. The Quark and the Jaguar. London: Little, Brown & Co., 1994.

Gleick J. Genius: Richard Feynman and Modern Physics. London: Little, Brown & Co., 1992.

Greene B. The Elegant Universe: Superstrings, Hidden Dimensions and the Quest for the Ultimate Theory. London: Vintage Books, 2000.

Greene B. The Fabric of the Cosmos: Space, Time and the Texture of Reality. London: Allen Lane, 2004.

Gribbin J. Q is for Quantum: Particle Physics from A to Z. London: Weidenfeld & Nicholson, 1998.

Guth A.H. The Inflationary Universe: The Quest for a New Theory of Cosmic Origins. London: Vintage, 1998.

Halpern P. Collider: The Search for the World’s Smallest Particles. New Jersey: John Wiley, 2009.

Hoddeson L., Brown L., Riordan M., Dresden M. The Rise of the Standard Model: Particle Physics in the 1960s and 1970s. Cambridge University Press, 1997.