Оглавление
Шон Кэрролл. Частица на краю Вселенной. Как охота на бозон Хиггса ведет нас к границам нового мира
Пролог
Глава 1. Зачем нужна физика элементарных частиц
Большая вселенная, сделанная из маленьких кирпичиков
Бозон Хиггса
Почему это важно
Большой адронный коллайдер
На распутье
Глава 2. Прикосновение к божественному
Божественный замысел
Разговоры о боге
И последнее
Раскрываем секрет фокуса
Фермионы и бозоны
Ядерные силы
Поля правят миром
Уходим от нуля
Промежуточные итоги
Глава 3. Атомы и частицы
Изображения атомов
Антиматерия
Нейтрино
Поколения лептонов
Кварки и адроны
«Неправильная» сила
Глава 4. История ускорителя
Европа вырывается вперед
Большой электрон-позитронный коллайдер
Американские лаборатории: SLAC, Брукхейвен, Фермилаб
Суперколлайдер
Глава 5. Величайшая машина всех времен
Удвоение усилий
Подготовка проекта
Главный архитектор проекта
Ускорение частиц
Скорость и энергия
Мощные магниты
Передача факела
Глава 6. Что открывают нам столкновения
Идентификация частиц
Детекторы бака
Сталкиваем протоны
Частицы в детекторах
Кварки
Глюоны
W-бозоны, Z-бозоны, тау-лептоны, бозоны Хиггса
Электроны и фотоны
Нейтрино и гравитоны
Мюоны
Многослойные детекторы
Избыток информации
Распределение данных
Глава 7. Частицы и волны
Гравитационное поле
Электромагнитное поле
Гравитационные волны
Появление частиц из полей
Квантовомеханические следствия
Фермионные поля
Передача колебаний
Законы сохранения
Глава 8. Разбитое зеркало
Аналогия, получившая премию
Перевернутый маятник
Наделение частиц массой
Мир без поля Хиггса
Что такое симметрия
Поля связи и силы
Проблема с симметриями
Нарушение симметрии
Симметрии слабых взаимодействий
Возвращение к большому взрыву
Теория сложная, но успешная
Глава 9. Бурные аплодисменты
Частицы на входе
Частицы на выходе
Добиваемся достоверности
Сигнал и фон
Медведь убит
Что это было?
Глава 10. Как мир узнает о научных событиях
Как это все делается
Есть ошибки и ошибки
Веб 2.0
Физические папарацци
Слухи
Любители физики из Голливуда
Глава 11. Мечты о Нобеле
Сверхпроводимость
Спонтанное нарушение симметрии
Объединение
1964 год. Энглер и Браут
1964 год. Хиггс
1964 год. Гуральник, Хаген и Киббл
Слабые взаимодействия
Электрослабое объединение
Собираем пазл
Игры вокруг названия
Приговор истории
Глава 12. Что скрывается за горизонтом
Ранняя вселенная
Вимпы
Портал Хиггса
Неестественная вселенная
Энергия вакуума
Суперсимметрия
Струны и дополнительные измерения
Браны и множественная вселенная
Двигаемся дальше
Глава 13. Ради чего стоит защищать родину
Когда я получу свой реактивный летательный аппарат?
Сверхсветовые корабли и левитация
«Побочные продукты»
Будущее физики элементарных частиц
Изумление
Смысл и истина
Приложение 1. Масса и спин
Как устроен спин
Степени свободы
Почему без поля Хиггса фермионы не обладают массой
Приложение 2. Частицы Стандартной модели
Фермионы
Бозоны
Приложение 3. Частицы и их взаимодействия
Для дальнейшего чтения
Литература
Вклейка
Отрывок из книги
В 2008 году в помещении швейцарского консульства в Сан-Франциско проходил прием. Повод был вполне серьезный: в подземном туннеле Большого адронного коллайдера (БАКа), расположенного под Женевой, пучок протонов впервые совершил полный оборот. С этого момента БАК, огромный ускоритель частиц, расположенный на границе Франции и Швейцарии, в полную силу приступил к поискам разгадок тайн Вселенной.
Шампанское лилось рекой, и у Джоан Хьюэтт закружилась голова. Она давала интервью перед видеокамерой, гул голосов мешал ей говорить, но с лица не сходила радостная улыбка. Когда она, чеканя каждое слово, произнесла: «Я ждала этого дня целых. Двадцать. Пять. Лет», голос ее звенел от волнения.
.....
Поиск бозона Хиггса – не просто история про субатомные частицы и эзотерические идеи. Это еще и история про деньги, политику, ревность. Проект, в который вовлечено невероятно много людей, который осуществляется в рамках беспрецедентного международного сотрудничества, и в котором уже использована не одна прорывная технология, не может обойтись совсем без случаев халатности, махинаций, а иногда и мошенничества.
БАК – это не первый гигантский ускоритель элементарных частиц, которому была поставлена задача найти бозон Хиггса. Был Теватрон, построенный в Лаборатории имени Ферми (Фермилабе), расположенной недалеко от Чикаго. Он заработал в 1983 году, но после весьма эффективной работы, которая, в частности, ознаменовалась открытием истинного кварка, в конце концов был остановлен в сентябре 2011 года. Бозон Хиггса Теватрон так и не обнаружил. Был еще Большой электрон-позитронный коллайдер (LEP), работавший с 1989 по 2000 год в том же подземном туннеле, где сейчас размещен БАК. Вместо относительно массивных протонов, в результате столкновения которых обычно происходят беспорядочные выплески самых разных частиц, LEP сталкивал электроны с их собратьями из антивещества – позитронами. Эта реакция позволила производить очень точные измерения, но ни в одном из них не появился бозон Хиггса.
.....
