Проблеми сучасної ядерної фізики. Які проблеми фізики та астрофізики видаються зараз, на порозі ХХI століття, особливо важливими та цікавими? Чи можлива подорож у часі

Будь-яка фізична теорія, яка суперечить

існуванню людини, очевидно неправильна.

П. Девіс

Що нам потрібно, то це дарвінівський погляд на фізику, еволюційний погляд на фізику, біологічний погляд на фізику.

І. Пригожин

До 1984 р. більшість вчених вірили у теорію суперсиметрії (супергравітації, суперсили) . Суть їх у тому, що це частки (частки речовини, гравітони, фотони, бозони і глюони) – різні види однієї “суперчастки”.

Ця “суперчастка” чи “суперсила” зі зниженням енергії постає маємо у різних іпостасях, як сильне і слабке взаємодії, як електромагнітна і гравітаційна сили. Але сьогодні в експерименті ще не досягли енергій для перевірки цієї теорії (потрібний циклотрон розмірами з Сонячну систему), а перевірка на комп'ютері зайняла б понад 4 роки. С. Вайнберг вважає, що фізика вступає в епоху, коли експерименти вже не в змозі пролити світло на фундаментальні проблеми (Девіс 1989; Хокінг 1990: 134; Налімов 1993: 16).

У 80-х роках. стає популярною струнна теорія . За редакцією П. Девіса та Дж. Брауна в 1989 р. виходить книга з характерною назвою Надструни: теорія всього ? Відповідно до теорії, мікрочастинки – не точкові об'єкти, а тонкі шматочки струни, що визначаються довжиною та відкритістю. Частинки – хвилі, що біжать струнами, як хвилі по мотузці. Випускання частки – з'єднання, поглинання частки-переносника – роз'єднання. Сонце діє на Землю через гравітон, що біжить струною (Хокінг 1990: 134-137).

Теорія квантового поля помістила наші роздуми про природу матерії у новий контекст, вирішила проблему порожнечі. Вона змусила нас перевести погляд з того, що можна побачити, тобто частинок, на невидиме, тобто поле. Присутність матерії є лише збуджений стан поля в даній точці. Прийшовши до поняття квантового поля, фізика знайшла відповідь на старе питання про те, з чого складається речовина - з атомів або континууму, що лежить в основі всього. Поле є континуум, що пронизує все Пр, який, тим щонайменше, має протяжну, хіба що “гранулярну”, структуру одному зі своїх проявів, тобто у вигляді часток. Теорія квантового поля сучасної фізики змінила уявлення про сили, що допомагає у вирішенні проблем сингулярності та порожнечі:

у субатомній фізиці немає сил, що діють на відстані, їх замінюють взаємодії між частинками, що відбуваються за допомогою полів, тобто інших частинок, не сила, а взаємодія;

необхідно відмовитися від протиставлення "матеріальні" частинки - порожнеча; частинки пов'язані з Пр і не можуть розглядатися у відриві від нього; частинки впливають на структуру Пр, вони є не самостійними частинками, а, швидше за згустками в безмежному полі, що пронизує все Пр;

наш Всесвіт народжується з сингулярності, вакуумної нестійкості;

поле існує завжди і скрізь: воно не може зникнути. Поле є провідник всім матеріальних явищ. Це “порожнеча”, з якої протон створює π-мезони. Виникнення та зникнення частинок – лише форми руху поля. Теорія поля стверджує, що народження частинок з вакууму та перетворення частинок у вакуум відбуваються постійно. Більшість фізиків вважають відкриття динамічної сутності та самоорганізації вакууму одним із найважливіших досягнень сучасної фізики (Капра 1994: 191-201).

Але є й невирішені проблеми: виявлено надточне самоузгодження вакуумних структур, через які виражаються параметри мікрочастинок. Вакуумні структури повинні бути узгоджені з точністю до 55 знаку після коми. За цією самоорганізацією вакууму стоять невідомі нам закони нового типу. Антропний принцип 35 і є наслідком цієї самоорганізації, суперсили.

Теорія S-матриці описує адрони, ключове поняття теорії було запропоновано В. Гейзенбергом, на цій основі вчені збудували математичну модель для опису сильних взаємодій. S-матриця одержала свою назву тому, що всю сукупність адронних реакцій представили у вигляді нескінченної послідовності осередків, яка в математиці називається матрицею. Літера "S" збереглася від повної назви цієї матриці - матриця розсіювання (scattering) (Капра 1994: 232-233).

Важливим нововведенням цієї теорії і те, що вона переносить акценти з об'єктів на події, досліджуються не частинки, а реакції частинок. За Гейзенбергом, світ ділиться не так на різні групи об'єктів, але в різні групи взаємоперетворень. Усі частки розуміються як проміжні стадії мережі реакцій. Наприклад, нейтрон виявляється ланкою у великій мережі взаємодій, мережі “переплетення подій”. Взаємодія в такій мережі не може бути визначена зі стовідсотковою точністю. Їм можна приписати лише імовірнісні характеристики.

У динамічному контексті нейтрон може розглядатися як “пов'язаний стан” протону (р) і півонії (), з яких він утворився, а також як пов'язаний стан частинок  і , які утворюються в результаті його розпаду. Адронні реакції є потік енергії, в якому виникають і "зникають" частинки (Капра 1994: 233-249).

Подальший розвиток теорії S-матриці призвело до створення бутстрепної гіпотези , яку висунув Дж. Чу. Згідно з гіпотезою бутстрепа, жодна з властивостей будь-якої ділянки Всесвіту не має фундаментального характеру, всі вони обумовлені властивостями інших ділянок мережі, загальна структура якої визначається універсальною узгодженістю всіх взаємозв'язків.

Ця теорія заперечує фундаментальні сутності (“цеглинки” матерії, константи, закони, рівняння), Всесвіт сприймається як динамічна мережу взаємозалежних подій.

На противагу більшості фізиків, Чу не мріє про єдине вирішальне відкриття, він бачить своє завдання у повільному та поступовому створенні мережі взаємопов'язаних понять, жодне з яких не є більш фундаментальним, ніж інші. У бутстрепної теорії частинок немає безперервного Пр-Вр. Фізична реальність описується у термінах ізольованих подій, причинно пов'язаних, але не вписаних у безперервне Пр-Вр. Гіпотеза бутстрепа настільки далека від традиційного мислення, що приймається меншістю фізиків. Більшість шукають фундаментальні складові матерії (Капра 1994: 258-277, 1996: 55-57).

Теорії атомної та субатомної фізики виявили принципову взаємопов'язаність різних аспектів існування матерії, виявивши, що енергія може переходити в масу, і, припустивши, що частинки є швидше процесами, ніж об'єктами.

Хоча пошук елементарних складових матерії продовжується досі, у фізиці представлено інший напрямок, що виходить з того, що будова світобудови не можна зводити до будь-яких фундаментальних, елементарних, кінцевих одиниць (фундаментальні поля, “елементарні” частинки). Природу слід розуміти у самоузгодженості. Ця ідея виникла в руслі теорії S-матриці, а надалі лягла в основу гіпотези бутстрепа (Налімов 1993: 41-42; Капра 1994: 258-259).

Чу сподівався здійснити синтез принципів квантової теорії, теорії відносності (поняття макроскопічного Пр-Вр), характеристик спостереження та виміру на основі логічної зв'язності своєї теорії. Схожу програму розробляв Д. Бом та створив теорію імпліцитного порядку . Він увів термін холодження , який використовується для позначення основи матеріальних сутностей та бере до уваги як єдність, так і рух. Початковою точкою для Бома є поняття “неподільної цілісності”. Космічній тканині притаманний імпліцитний, згорнутий порядок, який можна описувати, користуючись аналогією голограми, в якій кожна частина містить ціле. Якщо висвітлити кожну частину голограми, буде відновлено весь образ. Якась подоба імплікативного порядку властива і свідомості, і матерії, тому він може сприяти зв'язку між ними. У свідомості, можливо, згорнуть весь матеріальний світ(Бом 1993: 11; Капра 1996: 56)!

Концепції Чу і Бома припускають включення свідомості до загального зв'язку всього сущого. Доведені до свого логічного завершення, вони передбачають, що існування свідомості, поряд із існуванням усіх інших аспектів природи, необхідне самоузгодженості цілого (Капра 1994: 259, 275).

Так філософська проблема свідомість-матерія (Проблема спостерігача, проблема зв'язку семантичного та фізичного світів) стає серйозною проблемою фізики, "вислизаючи" від філософів, про це можна судити на підставі:

відродження ідей панпсихізму під час спроби пояснити поведінка мікрочастинок, Р. Фейнман пише 36 , що частка “вирішує”, “переглядає”, “обнюхує”, “чує”, “йде вірним шляхом” (Фейнман та інших. 1966: 109);

неможливості у квантовій механіці розділити суб'єкт та об'єкт (В. Гейзенберг);

сильного антропного принципу у космології, що передбачає свідоме створення життя, людини (Д. Картер);

гіпотез про слабкі форми свідомості, космічну свідомість (Налімов 1993: 36-37, 61-64).

Фізики намагаються включити свідомість у картину фізичного світу. У книзі П. Девіса, Дж. Брауна Дух в атомі йдеться про роль процесу вимірювання у квантовій механіці. Спостереження миттєво змінює стан квантової системи. Зміна ментального стану експериментатора вступає у зворотний зв'язок з лабораторною апаратурою та,  , З квантовою системою, змінюючи її стан. За Дж. Джинсом, природа і наш математично мислячий розум працюють за одним і тим самим законам. В.В. Налімов знаходить паралелі в описі двох світів, фізичного та семантичного:

нерозпакований фізичний вакуум - можливість спонтанного народження частинок;

нерозпакований семантичний вакуум – можливість спонтанного народження текстів;

розпакування вакууму є народження частинок та створення текстів (Налімов1993:54-61).

В.В. Налімов писав про проблему роздробленості науки. Треба буде звільнитися від локальності опису світобудови, у якому вчений виявляється стурбованим вивченням якогось явища лише у межах своєї вузької спеціальності. Існують процеси, що протікають подібним чином різних рівнях Універсуму і потребують єдиному, наскрізному описі (Налимов 1993: 30).

Але поки що сучасна фізична картина світу принципово не завершена: найскладніша проблема фізики – проблема об'єднання приватних теорій, наприклад, теорія відносності не включає принцип невизначеності, теорія гравітації не входить у теорію 3-х взаємодій, хімії не враховують будову ядра атома.

Не вирішено і проблему об'єднання у межах однієї теорії 4 типів взаємодій. До 30-х років. вважали, що існують 2 типи сил на макрорівні – гравітаційні та електромагнітні, але відкрили слабку та сильну ядерну взаємодію. Було відкрито світ усередині протона і нейтрону (поріг енергій вище, ніж у центрі зірок). Чи будуть відкриті інші “елементарні” частинки?

Проблема поєднання фізичних теорій пов'язана з проблемою досягнення високих енергій . За допомогою прискорювачів навряд чи вдасться звести міст через прірву планківської енергії (вище, ніж 10 18 гіга електрон-вольт) та того, що досягають сьогодні в лабораторії в найближчому майбутньому.

У математичних моделях теорії супергравітації виникає проблема нескінченностей . У рівняннях, що описують поведінку мікрочастинок, виходять нескінченні числа. Є й інший аспект цієї проблеми – старі філософські питання: кінцевий чи нескінченний світ Пр-Вр? Якщо Всесвіт розширюється із сингулярності планківських розмірів, то куди він розширюється – у порожнечу чи відбувається розтяг матриці? Що оточувало сингулярність – цю нескінченно маленьку точку до початку інфляції чи наш світ “відбрунькувався” від Мегавсесвіту?

У струнних теоріях теж зберігаються нескінченності, але виникає проблема багатовимірності Пр-Вр, наприклад, електрон – це мала вібруюча струна планківської довжини у 6-мірному і навіть у 27-мірному Пр. Існують і інші теорії, згідно з якими наше Пр насправді не 3-мірно, а, наприклад, 10-мірно. Передбачається, що у всіх напрямках, крім 3 (х, у, z), Пр як би згорнуто в дуже тонку трубочку, "компактифіковано". Тому ми можемо рухатися лише у 3 різних, незалежних напрямках і Пр видається нам 3-мірними. Але чому, якщо є інші заходи, розгорнулися лише 3 Пр та 1 Вр міри? С. Хокінг ілюструє подорож у різних вимірах прикладом бублика: 2-мірний шлях поверхнею бублика довше шляху через третій, об'ємний вимір (Лінді 1987: 5; Хокінг 1990: 138).

Інший аспект проблеми багатовимірності – проблема інших, не одновимірних для нас світів. Чи існують паралельні Всесвіт 37 , неодномірні нам, і, нарешті, чи можуть існувати інші, неодномірні нам форми життя, розуму? Теорія струн допускає існування інших світів у Всесвіті, існування 10- або 26-мірне Пр-Вр. Але якщо є інші заходи, чому ми їх не помічаємо?

У фізиці та у всій науці виникає проблема створення універсальної мови : Наші звичайні поняття не можуть бути застосовані до будови атома. абстрактною штучною мовою фізики, математики процеси, патерни сучасної фізики неописуються. Що означають такі характеристики частинок як "зачарований" або "дивний" аромати кварків або "шизоїдні" частинки? Це один із висновків книги Дао фізики Ф. Капрі. Який вихід: повернутися до агностицизму, східної містичної філософії?

Гейзенберг вважав: математичні схеми адекватніше відображають експеримент, ніж штучна мова, звичайні поняття не можуть бути застосовані до будови атома, Борн писав про проблему символів для відображення реальних процесів (Гейзенберг 1989: 104-117).

Можливо, спробувати обчислити базисну матрицю природної мови (річ - зв'язок - властивість і атрибут), те, що буде інваріантно до будь-яких артикуляцій і, не критикуючи різноманіття штучних мов, спробувати "змусити" говорити однією загальною природною мовою? Стратегічна роль синергетики та філософії у вирішенні проблеми створення універсальної мови науки розглядається у статті Діалектична філософія та синергетика (Федорович 2001: 180-211).

Створення єдиної фізичної теорії та теорії УІ, єдиної Е людини та природи є гранично складним завданням науки. Одне з найважливіших питань сучасної філософії науки: чи зумовлено наше майбутнє і якою є наша роль. Якщо ми є частиною природи, чи можемо ми відігравати якусь роль у формуванні світу, який знаходиться в процесі будівництва?

Якщо Всесвіт є єдиним, то чи може існувати єдина теорія реальності? С. Хокінг розглядає 3 варіанти відповіді.

Єдина теорія існує, і ми її колись створимо. Так думав І. Ньютон; М. Борн у 1928 р. після відкриття П. Діраком рівняння для електрона, написав: фізика через півроку скінчиться.

Теорії постійно уточнюються та вдосконалюються. З позицій еволюційної епістемології науковий прогрес – вдосконалення когнітивної компетенції виду Homo Sapiens (К. Халвег). Усі наукові поняття і теорії – це лише наближення до справжньої природи дійсності, значимі лише певного діапазону явищ. Е наукового знання є послідовною зміною моделей, але жодна модель не остаточна.

Досі не вирішено парадокс еволюційної картини світу: низхідний напрямок Е у фізиці та висхідна тенденція ускладнення в біології. Несумісність фізики та біології виявилася в ХIХ ст., сьогодні намітилася можливість вирішення колізії фізика-біологія: еволюційний розгляд Всесвіту в цілому, трансляція еволюційного підходу до фізики (Степін, Кузнєцова 1994: 197-198; Хазен 2000).

І. Пригожин, якого Е. Тоффлер у передмові книги Порядок із хаосу назвав Ньютоном ХХ ст., говорив в одному з інтерв'ю про необхідність запровадити у фізику ідеї незворотності, історії. Класична наука визначає стабільність, рівновагу, але існує інший світ - нестабільний, еволюційний, потрібні інші слова, інша термінологія, якої не існувало у Вр Ньютона. Але навіть після Ньютона та Ейнштейна ми не маємо чіткої формули сутності світу. Природа дуже складне явище і ми – невід'ємна частина природи, частина Всесвіту, що знаходиться у постійному саморозвитку (Хорган 2001: 351).

Можливі перспективи розвитку фізики наступні: завершення побудови єдиної фізичної теорії, що описує тривимірний фізичний світ та проникнення в інші Пр-Вр виміри; вивчення нових властивостей матерії, видів випромінювання, енергії та швидкостей, що перевищують швидкість світла (торсіонне випромінювання) та відкриття можливості миттєвого переміщення в Метагалактиці (у ряді теоретичних робіт показано можливість існування топологічних тунелів, що з'єднують будь-які області Метагалактики, МВ); встановлення зв'язку фізичний світ – семантичний світ, що спробував зробити В.В. Налімов (Гінділіс 2001: 143-145).

Але головне, що належить зробити фізикам: включити до своїх теорій еволюційну ідею. У фізиці другої половини ХХ ст. стверджується розуміння складності мікро- та мегамирів. Змінюється і уявлення про Е фізичний Всесвіт: немає існуючого без того, що виникає . Д. Хорган наводить такі слова І. Пригожина: ми не батьки часу. Ми діти часу. Ми з'явилися внаслідок еволюції. Те, що нам потрібно зробити, – це включити еволюційні моделі до наших описів. Що нам потрібно, то це дарвінівський погляд на фізику, еволюційний погляд на фізику, біологічний погляд на фізику (Пригожин 1985; Хорган 2001: 353).

Нижче наведемо список невирішених проблем сучасної фізики.

Деякі з цих проблем мають теоретичний характер. Це означає, що існуючі теорії виявляються нездатними пояснити певні явища, що спостерігаються, або експериментальні результати.

Інші проблеми є експериментальними, а це означає, що є труднощі у створенні експерименту з перевірки запропонованої теорії або більш детального дослідження якого-небудь явища.

Деякі з цих проблем тісно взаємопов'язані. Наприклад, додаткові вимірювання чи суперсиметрія можуть вирішити проблему ієрархії. Вважається, що повна теорія квантової гравітації здатна відповісти на більшу частину перелічених питань.

Яким буде кінець Всесвіту?

Розгадка багато в чому залежить від темної енергії, що залишається невідомим членом рівняння.

Темна енергія відповідальна за розширення Всесвіту, що прискорюється, але її походження - таємниця, вкрита мороком. Якщо темна енергія постійна протягом тривалого часу, нас, ймовірно, чекає «велике заморожування»: Всесвіт продовжить розширюватися все швидше, і в кінцевому рахунку галактики настільки віддаляться один від одного, що нинішня порожнеча космосу здасться дитячою забавою.

Якщо темна енергія зростає, розширення стане настільки швидким, що збільшиться простір між галактиками, а й між зірками, тобто самі галактики будуть розірвані; цей варіант називається "великим розривом".

Ще один сценарій у тому, що темна енергія зменшиться і не зможе протидіяти силі тяжкості, що змусить Всесвіт звернутися («велике стиск»).

Ну а суть у тому, що, хоч би як розгорталися події, ми приречені. До цього ще, втім, мільярди або навіть трильйони років-достатньо, щоб розібратися в тому, як же все-таки загине Всесвіт.

Квантова гравітація

Незважаючи на активні дослідження, теорія квантової гравітації поки що не побудована. Основна труднощі в її побудові полягає в тому, що дві фізичні теорії, які вона намагається пов'язати воєдино, - квантова механіка і загальна теорія відносності (ОТО) - спираються на різні набори принципів.

Так, квантова механіка формулюється як теорія, що описує тимчасову еволюцію фізичних систем (наприклад, атомів або елементарних частинок) на тлі зовнішнього простору-часу.

У ВТО зовнішнього простору-часу немає - воно саме є динамічною змінною теорією, яка залежить від характеристик, що знаходяться в ньому. класичнихсистем.

При переході до квантової гравітації, як мінімум, потрібно замінити системи на квантові (тобто зробити квантування). Виникає зв'язок вимагає якогось квантування геометрії самого простору-часу, причому фізичний зміст такого квантування абсолютно неясен і будь-яка успішна несуперечлива спроба його проведення відсутня.

Навіть спроба провести квантування лінеаризованої класичної теорії гравітації (ОТО) наштовхується на численні технічні труднощі - квантова гравітація виявляється неперенормованої теорією внаслідок того, що гравітаційна стала є розмірною величиною.

Ситуація посилюється тим, що прямі експерименти в галузі квантової гравітації через слабкість самих гравітаційних взаємодій недоступні сучасним технологіям. У зв'язку з цим у пошуку правильного формулювання квантової гравітації доводиться поки що спиратися лише на теоретичні викладки.

Бозон Хіггса не має жодного сенсу. Чому ж він існує?

Бозон Хіггса пояснює, як всі інші частки набувають маси, але в той же час порушує безліч нових питань. Наприклад, чому бозон Хіггса взаємодіє зі всіма частинками по-різному? Так, t-кварк взаємодіє з ним сильніше, ніж електрон, через що маса першого набагато вища, ніж у другого.

Крім того, бозон Хіггса - перша елементарна частка з нульовим спином.

«Перед нами зовсім нова галузь фізики елементарних частинок, - говорить вчений Річард Руїс - Ми поняття не маємо, яка її природа».

Випромінювання Хокінга

Чи виробляють чорні діри теплове випромінювання, як це передбачає теорія? Чи містить це випромінювання інформацію про їх внутрішню структуру чи ні, як випливає з оригінального розрахунку Хокінга?

Чому сталося так, що Всесвіт складається з матерії, а не антиматерії?

Антиматерія-та ж матерія: вона має точно такі ж властивості, як речовина, з якої складаються планети, зірки, галактики.

Відмінність тільки одне-заряд. Згідно з сучасними уявленнями, у новонародженому Всесвіті того й іншого було порівну. Незабаром після Великого вибуху матерія та антиматерія анігілювали (прореагували із взаємним знищенням та виникненням інших частинок один одного).

Постає питання, як так вийшло, що деяка кількість матерії все-таки залишилася? Чому саме матерія досягла успіху, а антиречовина програла «перетягування каната»?

Щоб пояснити цю нерівність, вчені старанно шукають приклади порушення CP-інваріантності, тобто процесів, за яких частки вважають за краще розпадатися з утворенням матерії, але не антиматерії.

«Передусім хотілося б зрозуміти, чи розрізняються нейтринні осциляції (перетворення нейтрино в антинейтрино) між нейтрино і антинейтрино, - говорить поділилася питанням Алісія Меріно з Колорадського університету. - Нічого подібного досі не спостерігалося, але ми сподіваємося на наступне покоління експериментів».

Теорія всього

Чи існує теорія, яка пояснює значення всіх фундаментальних фізичних констант? Чи існує теорія, яка пояснює чому закони фізики такі, як вони є?

Для позначення теорії, яка б об'єднала всі чотири фундаментальні взаємодії у природі.

Протягом ХХ століття було запропоновано безліч «теорій всього», але жодна з них не змогла пройти експериментальну перевірку, або існують значні труднощі в організації експериментальної перевірки для деяких з кандидатів.

Бонус: Кульова блискавка

Яка природа цього явища? Чи кульова блискавка є самостійним об'єктом або підживлюється енергією ззовні? Чи всі кульові блискавки мають ту саму природу чи існують різні їх типи?

Кульова блискавка, що світиться плаваюча в повітрі вогненна куля, унікально рідкісне природне явище.

Єдиної фізичної теорії виникнення та перебігу цього явища до теперішнього часу не представлено, також існують наукові теорії, які зводять феномен до галюцинацій.

Існує близько 400 теорій, що пояснюють явище, але жодна з них не отримала абсолютного визнання в академічному середовищі. У лабораторних умовах схожі, але короткочасні явища вдалося отримати кількома різними способами, отже питання природі кульової блискавки залишається відкритим. Станом на кінець XX століття не було створено жодного досвідченого стенду, на якому це природне явище штучно відтворювалося б відповідно до описів очевидців кульової блискавки.

Широко поширена думка, що кульова блискавка - явище електричного походження, природної природи, тобто є особливим видом блискавку, що існує тривалий час і має форму кулі, здатної переміщатися по непередбачуваній, іноді дивовижної для очевидців траєкторії.

Традиційно достовірність багатьох свідчень очевидців кульової блискавки залишається під сумнівом, у тому числі:

• сам факт спостереження хоч якогось явища;
• факт спостереження саме кульової блискавки, а чи не якогось іншого явища;
• окремі подробиці явища, що наводяться у свідоцтві очевидця.

Сумніви щодо достовірності багатьох свідчень ускладнюють вивчення явища, а також створюють ґрунт для появи різних спекулятивно-сенсаційних матеріалів, нібито пов'язаних із цим явищем.

За матеріалами: кілька десятків статей з

Випуски:
* Александров Є.Б., Хвостенко Г.І., Чайка М.П. Інтерференція атомних станів. (1991)
* Аліханов А.І. Слабкі взаємодії. Нові дослідження бета-розпаду. (1960)
* Аллен Л., Джонс Д. Основи фізики газових лазерів. (1970)
* Альперт Я.Л. Хвилі та штучні тіла у приземній плазмі. (1974)
* (1988)
* Андрєєв І.В. Хромодинаміка та жорсткі процеси при високих енергіях. (1981)
* Анісімов М.А. Критичні явища в рідинах та рідких кристалах. (1987)
* Аракелян С.М., Чилінгарян Ю.С. Нелінійна оптика рідких кристалів. (1984)
* (1969)
* Ахманов С.А., Висловух В.А., Чиркін А.С. Оптика фемотосекундних лазерних імпульсів. (1988)
* (1981)
* (1962)
* Бахвалов Н.С., Жілейкін Я.М., Заболотська Є.А. та ін. Нелінійна теорія звукових пучків. (1982)
* Бєлов К.П., Белянчикова М.А., Левітін Р.З., Нікітін С.А. Рідкоземельні феромагнетики та антиферомагнетики. (1965)
* Бутікін В.С., Каплан А.Є., Хронопуло Ю.Г., Якубович Є.І. Резонансні взаємодії світла із речовиною. (1977)
* (1970)
* Бреслер С.Є. Радіоактивні елементи. (1949)
* Бродський А.М., Гуревич Ю.Я. Теорія електронної емісії із металів. (1973)
* Бугаков В.В. Дифузія в металах та сплавах. (1949)
* Вавілов В.С., Гіппіус А.А., Конорова Є.А. Електронні та оптичні процеси в алмазі. (1985)
* Вайсенберг А.О. Мю-мезон. (1964)
* (1968)
* Васильєв В.А., Романовський Ю.М., Яхно В.Г. Автохвильові процеси. (1987)
* (1986)
* (1988)
* (1984)
* Вонсовський С.В. Сучасне вчення про магнетизм. (1952)
* (1969)
* Вонсовський С.В. та ін. Феромагнітний резонанс. Явище резонансного поглинання високочастотного електромагнітного поля у феромагнітних речовинах. (1961)
* (1981)
* Гейлікман Б.Т., Кресін В.З. Кінетичні та нестаціонарні явища у сверпровідниках. (1972)
* Гетце В. Фазові переходи рідина-скло. (1992)
* (1975)
* Гінзбург В.Л., Рухадзе А.А. Хвилі у магнітоактивній плазмі. (1970)
* Гінзбург С.Л. Необоротні явища у спинових стеклах. (1989)
* Грінберг А.П. Методи прискорення заряджених частинок. (1950)
* Гурбатов С.М., Малахов А.М., Саїчов А.І. Нелінійні випадкові хвилі у середовищах без дисперсії. (1990)
* Гуревич Ю.Я., Харкац Ю.І. Суперіонні провідники. (1992)
* Дорфман Я.Г. Магнітні властивості атомного ядра. (1948)
* Дорфман Я.Г. Діамагнітизм та хімічний зв'язок. (1961)
* Жевандров Н.Д. Оптична анізотропія та міграція енергії у молекулярних кристалах. (1987)
* (1970)
* (1984)
* (1972)
* Кернер Б.С., Осипов В.В. Автосолітони: Локалалізовані сильно-нерівноважні області в однорідних дисипативних системах. (1991)
* (1985)
* Кляцкін В.І. Метод занурення теоретично поширення хвиль. (1986)
* Кляцкін В.І. Статистичний опис динамічних систем з параметрами, що флуктують. (1975)
* Корсунський М.І. Аномальна фотопровідність. (1972)
* Кулик І.О., Янсон І.К. Ефект Джозефсона у надпровідних тунельних структурах. (1970)
* Ліхарєв К.К. Введення у динаміку джозефсонівських переходів. (1985)
* Променеве наближення та питання поширення радіохвиль. (1971) Збірник
* (1958)
* (1967)
* Міногін В.Г., Лєтохов В.С. Тиск лазерного променя на атоми. (1986)
* Михайлов І.Г. Розповсюдження ультрозвукових хвиль у рідинах. (1949)
* Нейтрино. (1970) Збірник
* Загальні принципи квантової теорії поля та їх наслідки. (1977) Збірник
* Осташев В.Є. Поширення звуку в середовищах, що рухаються. (1992)
* Павленко В.М., Сітенко О.Г. Ехові явища в плазмі та плазмоподібних середовищах. (1988)
* Паташинський А.З., Покровський В.Л. Флуктуаційна теорія фазових переходів. (1975)
* Пушкаров Д.І. Дефектони в кристалах: Метод квазічастинок у квантовій теорії дефектів. (1993)
* Рік Г.Р. Мас-спектроскопія. (1953)
* Надпровідність: зб. ст. (1967)
* Сена Л.А. Зіткнення електронів та іонів з атомами газу. (1948)
* (1960)
* (1964)
* Смілга В.П., Білоусов Ю.М. Мюонний метод дослідження речовини. (1991)
* Смирнов Б.М. Комплексні іони. (1983)
* (1988)
* (1991)
* Степанянц Ю.А., Фабрикант А.Л. Поширення хвиль у зсувних потоках. (1996)
* Тверський Б.А. Динаміка радіаційних поясів Землі. (1968)
* Туров Є.А. - Фізичні властивості магнітоупорядкованих кристалів. Феноменол. Теорія спинових хвиль у феромагнетиках, антиферомагнетиках. (1963)
* (1972)
* (1961)
* Фотопровідність. (1967) Збірник
* Фріш С.Е. Спектроскопічне визначення ядерних моментів. (1948)
* (1965)
* Хрипловіч І.Б. Незбереження парності в атомних явищах. (1981)
* Честер Дж. Теорія незворотних процесів. (1966)
* Шикін В.Б., Монарха Ю.П. Двовимірні заряджені системи у гелії. (1989)

• Переклад

Наша Стандартна модель елементарних частинок та взаємодій нещодавно стала настільки повною, наскільки взагалі можна було бажати. Усі до єдиної елементарні частинки – переважають у всіх їх можливих видах – створили лабораторії, виміряли, і всім визначили властивості. Найдовше трималися верхній кварк, антикварк, тау-нейтрино і антинейтрино, і, нарешті, бозон Хіггса, стали жертвами наших можливостей.

А остання – бозон Хіггса – ще й вирішила старе завдання фізики: нарешті ми можемо продемонструвати, звідки елементарні частинки беруть свою масу!

Це все круто, але наука не закінчується в момент закінчення вирішення цієї загадки. Навпаки, вона порушує важливі питання, і одне з них це «а що далі?». Щодо Стандартної моделі можна сказати, що ми ще не знаємо. І для більшості фізиків одне з питань є особливо важливим – для його опису давайте спочатку розглянемо таку властивість Стандартної моделі.

З одного боку, слабка, електромагнітна та сильна взаємодія можуть бути дуже важливими, залежно від їх енергій та відстаней, на яких відбувається взаємодія. Але з гравітацією все негаразд.

Ми можемо взяти дві будь-які елементарні частинки – будь-якої маси та схильної до будь-яких взаємодій – і виявити, що гравітація на 40 порядків слабша, ніж будь-яка інша сила у Всесвіті. Це означає, що сила гравітації в 10 40 разів слабша від трьох сил, що залишилися. Наприклад, хоча вони і не фундаментальні, але якщо ви візьмете два протона і рознесете їх на метр, електромагнітне відштовхування між ними буде в 10-40 разів сильніше, ніж гравітаційне тяжіння. Або, іншими словами, нам потрібно збільшити силу гравітації в 10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 разів, щоб зрівняти її з будь-якою іншою силою.

При цьому не можна просто збільшити масу протона в 10-20 разів, щоб гравітація стягнула їх разом, долаючи електромагнітну силу.

Натомість для того, щоб реакції на кшталт тієї, що проілюстрована вище, відбувалися спонтанно, коли протони долають їхнє електромагнітне відштовхування, вам потрібно зібрати разом 10 56 протонів. Тільки-но зібравшись разом і піддавшись силі гравітації, вони зможуть подолати електромагнетизм. Виявляється, що 10 56 протонів складуть мінімальну можливу масу зірки.

Це опис того, як працює Всесвіт – але чому він такий, ми не знаємо. Чому гравітація настільки слабша за інші взаємодії? Чому «гравітаційний заряд» (тобто маса) настільки слабший за електричний або колірний, або навіть слабкий?

Ось у цьому і полягає проблема ієрархії, і вона, з багатьох причин, є найбільшою невирішеною проблемою фізики. Відповідь нам невідома, але не можна сказати, що ми у повному невіданні. Теоретично у нас є кілька хороших ідей щодо пошуку рішення, та інструмент для пошуку доказів їх правильності.

Поки що Великий адронний колайдер – найвищий енергетичний колайдер – досягав безпрецедентних рівнів енергії в лабораторних умовах, збирав купу даних і відтворював те, що відбувається в точках зіткнення. Сюди входять і створення нових досі небачених частинок (таких, як бозон Хіггса), і поява старих, всім відомих частинок Стандартної моделі (кварки, лептони, босони калібрування). Також він здатний, у разі їх існування, зробити будь-які інші частинки, що не входять до стандартної моделі.

Існує чотири можливі способи, відомих мені – тобто чотири добрі ідеї – вирішення проблеми ієрархії. Хороші новини в тому, що якщо природа обрала якийсь один із них, то ВАК його знайде! (А якщо ні, пошуки продовжаться).

Окрім бозона Хіггса, знайденого кілька років тому, жодних нових фундаментальних частинок на ВАК не знайшли. (Більше того, взагалі не спостерігається жодних інтригуючих нових кандидатів у частки). І ще, знайдена частка повністю відповідала опису Стандартної моделі; ніяких статистично важливих натяків на нову фізику не було помічено. Ні на композитні бозони Хіггса, ні на множинні хіггсівські частки, ні на нестандартні розпади нічого такого.

Але тепер ми почали отримувати дані від ще більш високих енергій, вдвічі більше за попередні, до 13-14 ТЕВ, щоб знайти щось ще. І які ж у цьому ключі є можливі та розумні рішення проблеми ієрархії?

1) Суперсиметрія, або SUSY. Суперсиметрія - особлива симетрія, здатна змусити нормальні маси будь-яких частинок, досить великих для того, щоб гравітація була порівнянна з іншими впливами, взаємно знищитися з великим ступенем точності. Ця симетрія також передбачає, що кожна частка в стандартній моделі має суперчастку-партнер, і що існує п'ять частинок Хіггса і п'ять їх суперпартнерів. Якщо така симетрія існує, вона, мабуть, порушена, або у суперпартнерів були б такі ж маси, як у звичайних частинок, і їх уже давно знайшли б.

Якщо SUSY існує на відповідному для вирішення проблеми ієрархії масштабі, то ВАК, дійшовши до енергій у 14 ТеВ, повинен знайти хоча б одного суперпартнера, а також другу частину Хіггса. Інакше існування дуже важких суперпартнерів саме по собі призведе ще до однієї проблеми ієрархії, яка не матиме гарного рішення. (Що цікаво, відсутність SUSY-часток на всіх енергіях спростує теорію струн, оскільки суперсиметрія – це необхідна умова для теорій струн, що містять стандартну модель елементарних частинок).

Ось вам перше можливе вирішення проблеми ієрархії, у якого зараз немає жодних доказів.

Є можливість створити крихітні надохолоджені кронштейни, наповнені п'єзоелектричними кристалами (що виробляють електроенергію при деформації), з відстанями між ними. Ця технологія дозволяє нам накласти на "великі" вимірювання обмеження 5-10 мікрон. Інакше висловлюючись, гравітація працює відповідно до передбачень ОТО на масштабах набагато менших міліметра. Так що якщо й існують великі додаткові виміри, вони знаходяться на рівнях енергій, недоступних для ВАК, і що важливіше не вирішують проблему ієрархії.

Звичайно, для проблеми ієрархії може знайтися зовсім інше рішення, яке на сучасних колайдерах не знайти, або рішення взагалі немає; це може бути властивість природи без жодного пояснення йому. Але наука не просуватиметься без спроб, і саме це намагаються робити ці ідеї та пошуки: просувати наші знання про Всесвіт вперед. І, як завжди, з початком другого запуску ВАК я з нетерпінням чекаю на те, що там може з'явитися, крім уже відкритого бозона Хіггса!

Теги:

• гравітація
• фундаментальні взаємодії
• бак

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Відкриття сучасної фізики

Видатний рік

Висновок

Вступ

Часом, якщо поринути у вивчення сучасної фізики, можна подумати, що ти потрапляєш у невимовну фантастику. Адже нині фізика може втілити у життя практично будь-яку ідею, думку чи гіпотезу. У цій роботі надано вашій увазі практично найвидатніші досягнення людини у фізичній науці. З яких випливає ще дуже багато нерозкритих питань, над вирішенням яких напевно вже працюють вчені. Вивчення сучасної фізики завжди буде актуально. Оскільки знання останніх відкриттів дає велике прискорення просуванню будь-яких інших досліджень. І навіть хибні теорії допоможуть досліднику не натрапити на цю помилку, і не сповільнить дослідження. Метою даного проекту вивчення фізики 21 століття. Завданням ж виступає вивчення списку відкриттів у всіх галузях фізичних наук. Виявлення нагальних проблем, що задаються вченими, у сучасній фізиці. Об'єктом Вивчення виступають усі значні події у фізиці з 2000 по 2016 роки. Предметомж є значні відкриття, визнані всесвітньої колегією учених. Вся робота була проведена методоманалізу інженерно-технічних журналів та книг фізичних наук.

Відкриття сучасної фізики

Незважаючи на всі відкриття XX століття, навіть зараз людство у плані розвитку технологій та прогресу, бачить лише верхівку айсберга. Втім, це анітрохи не остуджує запал вчених та дослідників різних мастей, а навпаки – лише підігріває їхній інтерес. Сьогодні мова піде про наш час, який ми пам'ятаємо і знаємо. Ми поговоримо про відкриття, які так чи інакше стали справжнім проривом у галузі науки і почнемо, мабуть, із найзначнішого. Тут варто зазначити, що найбільш значуще відкриття не завжди значуще для обивателя, а насамперед важливе для наукового світу.

Першупозиціюзаймає зовсім недавнє відкриття, проте, його значимість для сучасної фізики колосальна, це відкриття вченими. частки-бога» або, як її зазвичай називають – бозон Хіггса. Власне, відкриття цієї частки пояснює причину виникнення маси в інших елементарних частинок. Варто зазначити, що довести існування бозона Хіггса намагалися протягом 45 років, проте вдалося це зробити нещодавно. Ще 1964 року Пітер Хіггс, на честь якого названо частинку, передбачав її існування, проте практично довести це було можливості. Але 26 квітня 2011 року, по просторах інтернету хвилею пройшла новина про те, що за допомогою Великого адронного колайдера, що знаходиться поряд з Женевою, вченим, нарешті, вдалося виявити частину, що ледь не легендарною стала. Проте вченими це не одразу підтвердилося і лише у червні 2012 року фахівці заявили про свою знахідку. Втім, остаточного висновку дійшли лише в березні 2013 року, коли вчені ЦЕРН зробили заяву про те, що виявлена ​​частка дійсно є бозоном Хіггса. Незважаючи на те, що відкриття цієї частки стало знаковим для наукового світу, практичне її використання на цьому етапі розвитку залишається під питанням. Сам Пітер Хіггс, коментуючи можливість використання бозона, сказав наступне: «Існування бозона триває лише щось близько однієї квінтильйонної частки секунди, і мені складно уявити, як стільки короткоживу частинку можна використовувати. Частки, які живуть мільйонну частку секунди, зараз, проте, знаходять застосування в медицині». Так, свого часу, відомий англійський фізик-експериментатор, на питання про користь та практичне застосування відкритої ним магнітної індукції сказав «А яка користь може бути від новонародженої дитини?» і цим, мабуть, закрив цю тему.

Другупозиціюсеред найцікавіших, перспективних та амбітних проектів людства у XXI столітті займає розшифрування геному людини. Проект «Геном людини» не дарма має славу найважливішого проекту у сфері біологічних досліджень, а робота над ним почалася ще в 1990 році, хоча варто згадати про те, що це питання розглядалося й у 80-ті роки XX століття. Мета проекту була зрозуміла - спочатку планувалося визначення послідовності більше трьох мільярдів нуклеотидів (нуклеотиди становлять ДНК), а також визначити понад 20 тисяч генів у геномі людини. Втім, пізніше кілька дослідницьких груп розширили завдання. Варто також зазначити, що дослідження, яке завершилося в 2006 році, витратило $3 млрд.

Етапи проекту можна розбити на кілька частин:

1990-ийрік. Конгрес США виділяє кошти вивчення геному людини.

1995-ийрік. Публікується перша повна послідовність ДНК живого організму. Розглядалася бактерія Haemophilusinfluenzae

1998-ийрік. Публікується перша послідовність ДНК багатоклітинного організму. Розглядався плоский черв'як Caenorhabditiselegans.

1999-ийрік. На цьому етапі розшифровано понад два десятки геномів.

2000-ийрік. Було оголошено про «перше складання геному людини» – перша реконструкція геному людини.

2001-ийрік. Перший малюнок геному людини.

2003-йрік. Повне розшифрування ДНК залишається розшифрувати першу хромосому людини.

2006-йрік. Останній етап роботи з розшифрування повного геному людини.

Незважаючи на те, що вчені всього світу будували грандіозні плани на момент закінчення проекту, очікування не справдилися. На даний момент наукова громадськість визнала проект провальним за своєю суттю, проте говорити, що він був абсолютно марним у жодному разі не можна. Нові дані дозволили прискорити темпи розвитку як медицини, так і біотехнології.

Від початку третього тисячоліття відбулося безліч відкриттів, що вплинули на сучасну науку та на обивателів. Але багато вчених відкидають їх на другий план у порівнянні з вищезгаданими відкриттями. До цих здобутків можна віднести такі.

1. За межами Сонячної системи виявлено понад 500 планет, і це, зважаючи на все, не межа. Це звані екзопланети - планети, що знаходяться за межами Сонячної системи. Астрономи передбачали їх існування дуже давно, проте перші надійні докази було отримано лише 1992 року. З того часу вчені знайшли понад три сотні екзопланет, але жодну з них їм не вдавалося спостерігати безпосередньо. Висновки у тому, що навколо тієї чи іншої зірки звертається планета, дослідники робили виходячи з непрямих ознак. У 2008 році одразу дві групи астрономів опублікували статті, в яких було наведено фотографії екзопланет. Всі вони відносяться до класу "гарячих Юпітерів", проте сам факт того, що планету можна побачити, дозволяє сподіватися, що колись учені зможуть спостерігати планети, розмір яких можна порівняти з Землею.

2. Втім, на даний момент метод безпосередньої детекції екзопланет не є основним. Новий телескоп "Кеплер", призначений для пошуку планет у далеких зірок, використовує одну з непрямих методик. А ось Плутон, навпаки, втратив статус планети. Пов'язано це з відкриттям Сонячної системі нового об'єкта, розмір якого на третину перевищує розміри Плутона. Об'єкту дали ім'я Еріда і спочатку хотіли записати як десяту планету Сонячної системи. Однак у 2006 році Міжнародний астрономічний союз визнав Еріду лише карликовою планетою. У 2008 році була введена нова категорія небесних тіл - плутоіди, в яку була зарахована Еріда, а заразом і Плутон. Тепер астрономи визнають у Сонячній системі лише вісім планет.

3. "Чорні дірки" кругом. Вчені також встановили, що Всесвіт майже на чверть складається з темної матерії, а на звичайну матерію припадає лише близько 4%. Вважається, що ця загадкова субстанція, що бере участь у гравітаційному, але не бере участь у електромагнітній взаємодії, становить до 20 відсотків усієї маси Всесвіту. У 2006 році при вивченні галактичного скупчення Пулі було отримано переконливі докази існування темної матерії. Вважати, що ці результати, пізніше підтверджені при спостереженні надскупчення MACSJ0025, остаточно ставлять крапку в дискусії темної матерії, поки рано. Однак, на думку старшого наукового співробітника ДАІШ МДУ Сергія Попова, "це відкриття дає найсерйозніші аргументи на користь її існування та ставить перед альтернативними моделями проблеми, які їм важко буде вирішити".

4. Вода на Марсі і Місяцю. Доведено, що на Марсі була вода в достатній кількості для життя. Третього місця у списку удостоїлася марсіанська вода. Підозри, що колись на Марсі клімат був набагато вологішим, ніж зараз, вчені з'явилися давно. На фотографіях поверхні планети було виявлено безліч структур, які залишилися потоками води. Перші по-справжньому серйозні свідчення того, що вода на Марсі є і зараз, було отримано 2002 року. Орбітальний апарат "Марс Одіссі" (MarsOdyssey) знайшов під поверхнею планети поклади водяного льоду. Через шість років зонд "Фенікс", що сів поблизу північного полюса Марса 26 травня 2008 року, зміг отримати воду з марсіанського ґрунту, нагріваючи його у своїй печі.

Вода належить до так званих біомаркерів - речовин, які є потенційними покажчиками на житло планети. Ще три біомаркери – це кисень, вуглекислий газ та метан. Останній присутній на Марсі у великій кількості, проте він одночасно збільшує та зменшує шанси Червоної планети на наявність життя. Нещодавно воду знайшли ще на одному нашому сусіді за Сонячною системою. Відразу кілька апаратів підтвердили, що молекули води або їх "залишки" - гідроксильні іони - розпорошені по всій поверхні Місяця. Поступове зникнення білої субстанції (льоду) у виритій "Фенікс" траншеї було ще одним непрямим доказом наявності на Марсі замерзлої води.

5. Ембріони рятують мир. Право зайняти п'яте місце у рейтингу було надано новій методиці отримання ембріональних стовбурових клітин (ЕСК), яка не викликає питань у численних комітетів з етики (точніше буде сказати, викликає менше питань). ЕСК потенційно здатні перетворюватися на будь-які клітини організму. Вони мають величезний потенціал для лікування безлічі захворювань, пов'язаних із загибеллю будь-яких клітин (наприклад, хвороба Паркінсона). Крім того, з ЕСК теоретично можна вирощувати нові органи. Однак поки що вчені не дуже добре вміють "керувати" розвитком ЕСК. Щоб освоїти цю практику, необхідні численні дослідження. Основною перешкодою для їхнього проведення досі вважалося відсутність джерела, здатного давати необхідну кількість ЕСК. Ембріональні стовбурові клітини присутні лише у ембріонів на ранніх стадіях розвитку. Пізніше ЕСК втрачають здатність ставати всім, що завгодно. Експерименти з використанням ембріонів заборонені у більшості країн. У 2006 році японським ученим під керівництвом Синя Яманакі (Shinya Yamanaka) вдалося перетворити на ЕСК клітини сполучної тканини. Як чарівний еліксир дослідники використовували чотири гени, які вводилися в геном фібробластів. У 2009 році біологи провели експеримент, що доводить, що за своїми властивостями такі "новообернені" стовбурові клітини аналогічні справжнім.

6. Біороботи вже реальність. На шостому місці опинилися нові технології, що дозволяють людям керувати протезами в буквальному значенні силою думки. Роботи над створенням таких методик ведуться давно, але значні результати почали з'являтися лише останніми роками. Наприклад, у 2008 році за допомогою електродів, вживлених у мозок, мавпа змогла керувати механічною рукою-маніпулятором. Чотири роки раніше американські фахівці навчили добровольців керувати діями персонажів комп'ютерної гри без джойстиків і клавіатури. На відміну від дослідів із мавпами, тут вчені зчитували сигнали мозку, не розкриваючи черепної коробки. У 2009 році в ЗМІ з'явилися повідомлення про людину, яка освоїв управління протезом, з'єднаним з нервами плеча (передпліччя і кисть він втратив в автокатастрофі).

7. Створено робот з біологічним мозком. У середині серпня 2010 року вчені з університету Рідінга повідомили про створення робота, керованого біологічним мозком. Його мозок сформований із штучно вирощених нейронів, які розміщуються на мультиелектродному масиві. Цей масив є лабораторною кюветою приблизно з 60 електродами, які отримують електричні сигнали, що генеруються клітинами. Потім вони використовуються для ініціації руху робота. Сьогодні вже дослідники спостерігають за навчанням мозку, зберіганням спогадів та доступом до них, що дозволить краще зрозуміти механізми хвороб Альцгеймера, Паркінсона, а також станів, що виникають при інсультах та травмах мозку. Цей проект дає справді унікальну можливість поспостерігати за об'єктом, який, можливо, здатний виявляти складну поведінку і водночас залишається тісно пов'язаним із діяльністю окремих нейронів. Зараз вчені працюють над тим, щоб змусити робота вчитися, використовуючи різні сигнали під час руху до заздалегідь визначених позицій. Передбачається, що з навчання можна буде показати, як спогади проявляються у мозку, коли робот пересувається знайомою території. Як підкреслюють дослідники, роботом керують виключно мозкові клітини. Жодного додаткового управління ні людина, ні комп'ютер не здійснює. Можливо, лише за кілька років цю технологію вже можна буде застосовувати для пересування паралізованих людей в екзоскелетах, прикріплених до їхнього тіла, вважає провідний співробітник проекту, професор нейробіології Університету ім. Дюка Мігуель Ніколеліс. Подібні досліди пройшли і в університеті Арізону. Там Чарльз Хіггінс повідомив про створення робота, керованого мозком та очима метелика. Йому вдалося приєднати електроди до зорових нейронів мозку метелика-бражника, підключити їх до роботи, і він реагував на те, що бачив метелик. Коли до неї щось наближалося, робот ішов убік. На підставі досягнутих успіхів Хіггінс припустив, що через 10-15 років реальністю стануть "гібридні" комп'ютери, які використовують поєднання технології та живої органічної матерії і, звичайно, це один з можливих шляхів до інтелектуального безсмертя.

8. Невидимість. Ще одним гучним досягненням є відкриття матеріалів, які роблять предмети невидимими, змушуючи світло огинати матеріальні об'єкти. Оптичні фізики розробили концепцію плаща, що настільки заломлює світлові промені, що одягнена в нього людина стає практично невидимою. Унікальність даного проекту полягає в тому, що викривленням світла в матеріалі можна керувати за допомогою додаткового лазерного випромінювача. Людина, одягнена в такий плащ, не буде помічена стандартними камерами спостереження, стверджують розробники. При цьому в унікальному пристрої фактично відбуваються процеси, які повинні бути характерні для машини часу - зміна співвідношення простору і часу за рахунок керованої швидкості світла. Наразі фахівцям уже вдалося зробити дослідний зразок, довжина фрагменту матеріалу становить близько 30 сантиметрів. І такий міні-плащ дозволяє приховувати події, що відбувалися протягом 5 наносекунд.

9. Глобальне потепління. Точніше, доказам, що підтверджують реальність цього процесу. В останні роки тривожні новини приходили практично з усіх куточків світу. Площа арктичних та антарктичних льодовиків скорочується зі швидкістю, що випереджає "м'які" сценарії зміни клімату. Песимістично налаштовані екологи передбачають, що Північний полюс влітку повністю очищатиметься від крижаного покриву вже до 2020 року. Особливу тривогу у кліматологів викликає Гренландія. За деякими даними, якщо вона продовжить танути з тією ж швидкістю, що й зараз, то до кінця століття її внесок у підвищення рівня світового океану складе 40 сантиметрів. Через скорочення площі льодовиків та зміни їхньої конфігурації Італія та Швейцарія вже були змушені перемалювати свій кордон, прокладений в Альпах. Однією з італійських перлин – прекрасної Венеції – передбачили затоплення до кінця нинішнього сторіччя. Поруч із Венецією під воду може піти Австралія.

10. Квантовий комп'ютер. Це гіпотетичний обчислювальний пристрій, що істотно використовує під час роботи квантово-механічні ефекти, такі як квантова заплутаність і квантовий паралелізм. Ідея квантових обчислень, вперше висловлена ​​Ю. І. Маніним і Р. Фейнманом полягає в тому, що квантова система з Lдворівневих квантових елементів (кубітів) має 2 Lлінійно незалежних станів, а отже, внаслідок принципу квантової суперпозиції, 2 L-мірний гільбертовий простір станів Операція у квантових обчисленнях відповідає повороту у цьому просторі. Таким чином, квантовий обчислювальний пристрій розміром Lкубит може виконувати паралельно 2 Lоперацій.

11. Нанотехнологія. Область прикладної науки і техніки, що має справу з об'єктами розміром менше 100 нанометрів (1 нанометр дорівнює 10-9 метра). Нанотехнологія якісно відрізняється від традиційних інженерних дисциплін, оскільки на таких масштабах звичні, макроскопічні технології поводження з матерією часто не застосовні, а мікроскопічні явища, зневажливо-слабкі на звичних масштабах, стають набагато значнішими: властивості та взаємодії окремих атомів і молекул, квантові ефекти. У практичному аспекті це технології виробництва пристроїв та їх компонентів, необхідних для створення, обробки та маніпуляції частинками, розміри яких знаходяться в межах від 1 до 100 нанометрів. Однак нанотехнологія зараз знаходиться в початковій стадії розвитку, оскільки основні відкриття, що передбачаються в цій галузі, поки що не зроблено. Проте, проведені дослідження вже дають практичні результати. Використання нанотехнології передових наукових досягнень дозволяє відносити її до високих технологій.

Видатний рік

За останні 16 років вивчення фізичних наук особливо яскраво виділяється 2012 рік. Цей рік справді можна назвати роком, коли збулося багато передбачень, зроблених фізиками раніше. Тобто він може цілком претендувати на звання року, під час якого справдилися мрії вчених минулого. 2012 рік був відзначений серією проривів у галузі теоретичної та експериментальної фізики. Деякі вчені вважають, що він був взагалі переломним - його відкриття вивели світову науку нового рівня. Але які з них виявилися найбільш значущими? Свою версію топ-10 у галузі фізики пропонує авторитетний науковий журнал PhysicsWorld. частка геном бозон хіггс

на першемісцевидання, звичайно, поставило виявлення частки, схожої на бозон Хіггса, колабораціями ATLAS і CMS на Великому адронному колайдері (БАК). Як ми пам'ятаємо, відкриття частинки, передбаченої майже півстоліття тому, мало завершити експериментальне підтвердження Стандартної моделі. Ось чому багато вчених виявили виявлення невловимого бозона найважливішим проривом у фізиці XXI століття.

Бозон Хіггса був такий важливий вченим, тому що його поле дозволяє пояснити, як відразу після Великого вибуху виявилася порушена електрослабка симетрія, після чого елементарні частки раптом набули маси. Парадоксально, але однією з найголовніших загадок для експериментаторів довгий час залишалася ні що інше, як маса цього бозона, оскільки Стандартна модель не може передбачити її. Доводилося діяти методом спроб і помилок, однак у результаті два експерименти на ВАК незалежно один від одного виявили частинку з масою близько 125 ГеВ/сІ. Причому достовірність цієї події досить велика. Слід зауважити, що в бочку меду таки прокралася невелика ложка дьогтю - досі далеко не всі впевнені, що знайдений фізиками бозон є хіггсовським. Так залишається незрозумілим, чому дорівнює спин цієї нової частинки. Відповідно до Стандартної моделі, він має бути нульовим, але є ймовірність, що він може дорівнювати 2 (варіант з одиницею вже виключений). Обидві колаборації вважають, що цю проблему можна вирішити шляхом аналізу наявних даних. Джо Інкандела, який представляє CMS, прогнозує, що результати вимірювання спина з рівнем достовірності 3-4у можуть бути представлені вже в середині 2013 року. Крім того, є деякі сумніви щодо ряду каналів розпаду частинки - у деяких випадках цей бозон розпадався не так, як було передбачено все тією ж стандартною моделлю. Проте співробітники колаборацій вважають, що це вдасться прояснити, зробивши більш точний аналіз результатів. До речі, на листопадовій конференції в Японії співробітники ВАК надали дані аналізу нових зіткнень з енергією 8 ТеВ, які були зроблені після липневого оголошення. І те, що вийшло в результаті, говорило на користь того, що влітку було знайдено все ж таки бозон Хіггса, а не якась інша частка. Втім, навіть якщо все ж таки це не той бозон, все одно, на думку PhysicsWorld, колаборації ATLAS і CMS заслуговують на нагороди. Бо в історії фізики ще не було таких масштабних експериментів, у яких були б задіяні тисячі людей і які тривали б два десятиліття. Втім, можливо, такою нагородою буде заслужений тривалий відпочинок. Зараз протонні зіткнення припинені, і досить надовго - як бачите, якби навіть горезвісний "кінець світу" був реальністю, то колайдер точно був би в ньому не винен, оскільки в цей час він стояв вимкненим. У січні-лютому 2013 року на ньому Тієї ж енергією буде проведено кілька експериментів щодо зіткнення протонів з іонами свинцю, а потім прискорювач зупинять на два роки для модернізації, щоб потім знову запустити, довівши енергію експериментів до 13 ТеВ.

Другемісцежурнал віддав групі вчених з Делфтського та Ейндховенського технологічного університетів (Нідерланди) під керівництвом Лео Коувенховена, які цього року першими помітили ознаки досі невловимих ферміонів Майорани у твердому тілі. Ці кумедні частинки, існування яких передбачив ще 1937 року фізик Етторе Майорана, цікаві тим, що можуть одночасно виступати у ролі своїх власних античасток. Передбачається також, що ферміони Майорани можуть входити до складу загадкової темної матерії. Не дивно, що на їх експериментальне виявлення вчені чекали не менше, ніж відкриття бозона Хіггса.

на третємісцежурнал розмістив роботу фізиків із колаборації BaBar на колайдері PEP-II Національної прискорювальної лабораторії SLAC (США). І що найцікавіше, ці вчені знову-таки експериментально підтвердили пророцтво, зроблене 50 років тому - вони довели, що при розпаді B-мезонів відбувається порушення Т-симетрії (так називають співвідношення між прямим і зворотним процесом у оборотних явищах). У результаті дослідники з'ясували, що з переходах між квантовими станами B0-мезона їх швидкість варіюється.

на четвертомумісцізнову перевірка давнього прогнозу. Ще 40 років тому радянські фізики Рашид Сюняєв та Яків Зельдович розрахували, що рух скупчень далеких галактик можна спостерігати шляхом вимірювання невеликого зсуву температури реліктового випромінювання. І ось лише цього року це вдалося здійснити на практиці Ніку Хенду з Каліфорнійського університету в Берклі (США), його колезі та шестиметровому телескопу ACT (Atacama Cosmology Telescope) у рамках проекту "Спектроскопічне дослідження баріонних коливань".

П'ятемісцезайняло дослідження групи Алларда Моска з Інституту нанотехнологій MESA+ та Університету Твенте (Нідерланди). Вчені запропонували новий спосіб дослідження процесів, що відбуваються в організмах живих істот, який менш шкідливий і точніший, ніж відома всім рентгенографія. Вченим вдалося, використовуючи ефект лазерного спекла (так називається випадкова інтерференційна картина, що утворюється при взаємній інтерференції когерентних хвиль, що мають випадкові зрушення фаз і випадковий набір інтенсивностей), розглянути мікроскопічні флюоресцирующие об'єкти крізь кілька міліметрів непрозорого матеріалу. Немає потреби згадувати, що подібна технологія теж була передбачена кількома десятиліттями раніше.

на шостомумісцівпевнено влаштувалися дослідники Марк Оксборроу з Національної фізичної лабораторії, Джонатан Брізу та Ніл Алфорд із Імперського коледжу Лондона (Великобританія). Їм вдалося побудувати те, про що також мріяли довгі роки - мазер (квантовий генератор, що випромінює когерентні електромагнітні хвилі сантиметрового діапазону), здатний працювати за кімнатної температури. До цих пір ці прилади доводилося охолоджувати до надзвичайно низької температури за допомогою рідкого гелію, що робило нерентабельним їхнє комерційне використання. А тепер мазери можна буде застосовувати у телекомунікаціях та системах створення надточних зображень.

Сьомемісцезаслужено присудили групі фізиків із Німеччини та Франції, які змогли встановити зв'язок між термодинамікою та теорією інформації. Ще 1961 року Рольф Ландауер доводив, що стирання інформації супроводжує розсіювання тепла. І ось цього року це припущення експериментально підтвердили вчені Антуан Беру, Артак Аракелян, Артем Петросян, Серджіо Сілліберто, Рауль Делліншнайдер та Ерік Лутц.

Австрійські фізики Антон Цайлінгер, Роберт Фіклер та їхні колеги з Віденського університету (Австрія), які змогли заплутати фотони з орбітальним квантовим числом аж до 300, що вдесятеро більше попереднього рекорду, потрапили на восьмемісце. Дане відкриття має тільки теоретичний, а й практичний вихід - подібні "заплутані" фотони зможуть стати носіями інформації в квантових комп'ютерах і в системі оптичного кодування зв'язку, а також у дистанційному зондуванні.

на дев'ятемісцепотрапила групі фізиків під керівництвом Деніела Стенсіла з Університету Північної Кароліни (США). Вчені працювали із нейтринним променем NuMI Національної прискорювальної лабораторії ім. Фермі та детектором MINERvA. У результаті їм удалося передати інформацію за допомогою нейтрино більш ніж на кілометр. Хоча швидкість передачі була невелика (0,1 б/с), повідомлення прийняли майже без помилок, що підтверджує принципову можливість зв'язку на основі нейтрино, яку можна використовувати при спілкуванні з космонавтами не тільки на сусідній планеті, а й в іншій галактиці. Крім того, це відкриває великі перспективи для нейтринного сканування Землі - нової технології пошуку корисних копалин, а також виявлення землетрусів і вулканічної активності на ранніх стадіях.

Завершує топ-10 журналу PhysicsWorld відкриття, зроблене фізиками зі США - Чжун Лінь Ваном та його колегами з Технологічного інституту штату Джорджія. Вони розробили пристрій, який видобуває енергію з ходьби та інших рухів і, звичайно, запасає її. І хоча такий спосіб був відомий і раніше, але на десятемісцеця група дослідників потрапила за те, що їм вперше вдалося навчитися перетворювати механічну енергію безпосередньо на хімічну потенційну, минаючи електричну стадію.

Нерозв'язані проблеми сучасної фізики

Нижче наведено список невирішених проблем сучасної фізики. Деякі з цих проблем мають теоретичний характер. Це означає, що існуючі теорії виявляються нездатними пояснити певні явища, що спостерігаються, або експериментальні результати. Інші проблеми є експериментальними, а це означає, що є труднощі у створенні експерименту з перевірки запропонованої теорії або більш детального дослідження якого-небудь явища. Наступні проблеми є або фундаментальними теоретичними проблемами або теоретичними ідеями, для яких відсутні експериментальні дані. Деякі з цих проблем тісно взаємопов'язані. Наприклад, додаткові вимірювання чи суперсиметрія можуть вирішити проблему ієрархії. Вважається, що повна теорія квантової гравітації здатна відповісти на більшість із перелічених питань (крім проблеми острова стабільності).

1. Квантова гравітація. Чи можна квантову механіку та загальну теорію відносності поєднати в єдину самоузгоджену теорію (можливо, це квантова теорія поля)? Чи є простір-час безперервним, чи він дискретний? Чи буде самоузгоджена теорія використовувати гіпотетичний гравітон чи вона буде повністю продуктом дискретної структури простору-часу (як у квантовій петлевій гравітації)? Чи існують відхилення від передбачень ОТО для дуже малих чи дуже великих масштабів чи інших надзвичайних обставин, які випливають із теорії квантової гравітації?

2. Чорні дірки, зникнення інформації в чорний дірі, випромінювання Хокінга. Чи виробляють чорні діри теплове випромінювання, як це передбачає теорія? Чи містить це випромінювання інформацію про їх внутрішню структуру, як це передбачає дуальність тяжіння-калібрована інваріантність, чи ні, як випливає з оригінального розрахунку Хокінга? Якщо немає і чорні дірки можуть безперервно випаровуватися, то що відбувається з інформацією, що зберігається в них (квантова механіка не передбачає знищення інформації)? Чи випромінювання в якийсь момент зупиниться, коли від чорної дірки мало що лишиться? Чи є якийсь інший спосіб дослідження їхньої внутрішньої структури, якщо така структура взагалі існує? Чи виконується закон збереження баріонного заряду всередині чорної дірки? Невідомим є доказ принципу космічної цензури, а також точне формулювання умов, за яких він виконується. Відсутня повна та закінчена теорія магнітосфери чорних дірок. Невідома точна формула для обчислення числа різних станів системи, колапс якої призводить до виникнення чорної діри із заданими масою, моментом кількості руху та зарядом. Невідомий доказ у загальному випадку "теореми про відсутність волосся" у чорної дірки.

3. Розмірність простору-часу. Чи існують у природі додаткові виміри простору-часу, крім відомих нам чотирьох? Якщо так, то яка їх кількість? Чи є розмірність «3+1» (або вища) апріорною властивістю Всесвіту чи вона є результатом інших фізичних процесів, як передбачає, наприклад, теорія причинної динамічної тріангуляції? Чи можемо ми експериментально «спостерігати» вищі просторові виміри? Чи справедливий голографічний принцип, за яким фізика нашого «3+1»-мірного простору-часу еквівалентна фізиці на гіперповерхні з розмірністю «2+1»?

4. Інфляційна Модель Всесвіту. Чи вірна теорія космічної інфляції, і якщо так, то які докладні деталі цієї стадії? Що є гіпотетичне інфлатонне поле, відповідальне зростання інфляції? Якщо інфляція відбулася в одній точці, чи є це початком процесу, що самопідтримується, за рахунок інфляції квантово-механічних коливань, який триватиме в зовсім іншому, віддаленому від цієї точки місці?

5. Мультивсесвіт. Чи існують фізичні причини існування інших всесвітів, які принципово не спостерігаються? Наприклад: чи існують квантово-механічні «альтернативні історії» чи «безліч світів»? Чи існують «інші» всесвіти з фізичними законами, які є результатом альтернативних способів порушення очевидної симетрії фізичних сил при високих енергіях, розташовані, можливо, неймовірно далеко через космічну інфляцію? Чи могли інші всесвіти впливати на нашу, викликавши, наприклад, аномалії у розподілі температури реліктового випромінювання? Чи є виправданим використання антропного принципу на вирішення глобальних космологічних дилем?

6. Принцип космічної цензури і гіпотеза захисту хронології. Чи можуть сингулярності, які не ховаються за горизонтом подій і відомі як «голі сингулярності», виникати з реалістичних початкових умов, чи можна довести якусь версію «гіпотези космічної цензури» Роджера Пенроуза, в якій передбачається, що це неможливо? Останнім часом з'явилися факти на користь неспроможності гіпотези космічної цензури, а отже голі сингулярності повинні зустрічатися набагато частіше, ніж тільки як екстремальні рішення рівнянь Керра - Ньюмена, проте незаперечних доказів цього ще не було. Аналогічно, будуть лизамкнутые часоподібні криві, які виникають у деяких рішеннях рівнянь загальної теорії відносності (і які передбачають можливість подорожі в часі у зворотному напрямку) виключені теорією квантової гравітації, яка об'єднує загальну теорію відносності з квантовою механікою, як припускає «гіпотеза захисту хрон Хокінга?

7. Ось часу. Що можуть сказати нам про природу часу явища, які відрізняються один від одного ходінням уперед і назад? Чим час відрізняється від простору? Чому порушення CP-інваріантності спостерігаються лише в деяких слабких взаємодіях і ніде? Чи є порушення CP-інваріантності наслідком другого закону термодинаміки чи вони є окремою віссю часу? Чи є винятки із принципу причинності? Чи є минуле єдино можливим? Чи є зараз фізично відмінним від минулого і майбутнього чи це просто результат особливостей свідомості? Як люди навчилися домовлятися, що є справжнім моментом? (Див. також нижче Ентропія (вісь часу)).

8. Локальність. Чи існують нелокальні явища у квантовій фізиці? Якщо існують, чи не мають вони обмеження передачі інформації, чи: чи може енергія і матерія також рухатися нелокальним шляхом? За яких умов спостерігаються нелокальні явища? Що спричиняє наявність чи відсутність нелокальних явищ для фундаментальної структури простору-часу? Як це пов'язано із квантовою зчепленістю? Як це витлумачити з позицій правильної інтерпретації фундаментальної природи квантової фізики?

9. Майбутнє Всесвіту. Чи рухається Всесвіт у напрямку Великого замерзання, Великого розриву, Великого стиску або Великого відскоку? Чи є наш Всесвіт частиною циклічної моделі, що нескінченно повторюється?

10. Проблема ієрархії. Чому гравітація є такою слабкою силою? Вона стає великою тільки в планківському масштабі, для частинок з енергією близько 10 19 ГеВ, що набагато вище електрослабкого масштабу (у фізиці низьких енергій домінуючою є енергія в 100 ГеВ). Чому ці масштаби так сильно відрізняються один від одного? Що заважає величинам електрослабкого масштабу, таким як маса бозона Хіггса, отримувати квантові поправки на масштабах планкових планів? Чи є рішенням цієї проблеми суперсиметрія, додаткові виміри чи просто антропне тонке налаштування?

11. Магнітний монополь. Чи існували частки - носії «магнітного заряду» в минулі епохи з вищими енергіями? Якщо так, то чи є якісь на сьогоднішній день? (Поль Дірак показав, що наявність деяких типів магнітних монополів могла б пояснити квантування заряду.)

12. Розпад протона і Велике об'єднання. Як можна об'єднати три різні квантово-механічні фундаментальні взаємодії квантової теорії поля? Чому найлегший баріон, який є протоном, є абсолютно стабільним? Якщо протон нестабільний, то який його період напіврозпаду?

13. Суперсиметрія. Чи реалізована суперсиметрія простору у природі? Якщо так, то який механізм порушення суперсиметрії? Чи стабілізує суперсиметрія електрослабкий масштаб, запобігаючи високим квантовим поправкам? Чи складається темна матерія із легких суперсиметричних частинок?

14. Покоління матерії. Чи існує більше трьох поколінь кварків та лептонів? Чи пов'язана кількість поколінь з розмірністю простору? Чому взагалі існують покоління? Чи існує теорія, яка б пояснити наявність маси в деяких кварків і лептонів в окремих поколіннях на підставі перших принципів (теорія взаємодії Юкави)?

15. Фундаментальна симетрія і нейтрино. Яка природа нейтрино, яка їхня маса і як вони формували еволюцію Всесвіту? Чому зараз у Всесвіті виявляється речовини більше, ніж антиречовини? Які невидимі сили були присутні на зорі Всесвіту, але зникли з поля зору у процесі розвитку Всесвіту?

16. Квантова теорія поля. Чи сумісні принципи релятивістської локальної квантової теорії поля із існуванням нетривіальної матриці розсіювання?

17. Безмасові частинки. Чому безмасові частинки без спина не існують у природі?

18. Квантова хромодинаміка. Які фазові стани сильно взаємодіючої матерії та яку роль вони грають у космосі? Яким є внутрішній пристрій нуклонів? Які властивості сильно взаємодіючої матерії передбачає КХД? Що керує переходом кварків і глюонів у пі-мезони та нуклони? Яка роль глюонів та глюонної взаємодії в нуклонах та ядрах? Що визначає ключові особливості КХД і яке їхнє ставлення до природи гравітації та простору-часу?

19. Атомне ядро і ядерна астрофізика. Яка природа ядерних сил, яка пов'язує протони та нейтрони у стабільні ядра та рідкісні ізотопи? Яка причина з'єднання простих частинок у складні ядра? Яка природа нейтронних зірок та щільної ядерної матерії? Яке походження елементів у космосі? Що таке ядерні реакції, які рухають зірки та призводять до їх вибухів?

20. Острів стабільності. Яке найважче із стабільних чи метастабільних ядер може існувати?

21. Квантова механіка і принцип відповідності (іноді званий квантовим хаосом) . Чи є кращі інтерпретації квантової механіки? Як квантовий опис реальності, який включає такі елементи, як квантова суперпозиція станів і колапс хвильової функції або квантова декогеренція, призводять до реальності, яку ми бачимо? Сформулювати те саме можна за допомогою проблеми вимірювання: що являє собою «вимір», яке змушує хвильову функцію звалюватися в певний стан?

22. Фізична інформація. Чи існують фізичні феномени, такі як чорні дірки або колапс хвильової функції, які безповоротно знищують інформацію про свої попередні стани?

23. Теорія всього (« Теорії Великого об'єднання») . Чи існує теорія, яка пояснює значення всіх фундаментальних фізичних констант? Чи існує теорія, яка пояснює, чому калібрувальна інваріантність стандартної моделі така, як вона є, чому спостерігається простір-час має 3 + 1 виміри, і тому закони фізики такі, як вони є? Чи змінюються з часом «фундаментальні фізичні константи»? Чи є якісь частинки в стандартній моделі фізики елементарних частинок, що насправді складаються з інших частинок, пов'язаних настільки сильно, що їх неможливо спостерігати при сучасних експериментальних енергіях? Чи існують фундаментальні частинки, які ще не спостерігалися, і якщо так, то які вони та які їх властивості? Чи існують фундаментальні сили, які не спостерігаються, які передбачає теорія, що пояснює інші невирішені проблеми фізики?

24. Калібрувальна інваріантність. Чи існують реально неабельові калібрувальні теорії зі щілиною в спектрі мас?

25. CP-симетрія. Чому не зберігається CP-симетрія? Чому вона зберігається в більшості процесів, що спостерігаються?

26. Фізика напівпровідників. Квантова теорія напівпровідників не може точно вирахувати жодної постійної напівпровідника.

27. Квантова фізика. Невідоме точне рішення рівняння Шредінгера для багатоелектронних атомів.

28. При розв'язанні задачі про розсіювання двох пучків на одній перешкоді перетин розсіювання виходить нескінченно більшим.

29. Фейнманіум: Що відбуватиметься з хімічним елементом, атомний номер якого виявиться вище 137, внаслідок чого 1s 1 -електрону доведеться рухатися зі швидкістю, що перевищує швидкість світла (згідно з моделлю атома Бора)? Чи є "Фейнманіум" останнім хімічним елементом, здатним існувати фізично? Проблема може виявитись приблизно на 137 елементі, де розширення дистрибуції заряду ядра досягає фінальної точки. Дивіться статтю Розширена періодична таблиця елементів та секція Relativistic effects.

30. Статистична фізика. Відсутня систематична теорія незворотних процесів, що дозволяє проводити кількісні розрахунки для будь-якого заданого фізичного процесу.

31. Квантова електродинаміка. Чи існують гравітаційні ефекти, викликані нульовими коливаннями електромагнітного поля? Невідомо, як при обчисленні квантової електродинаміки в області високих частот одночасно виконати умови кінцівки результату, релятивістської інваріантності та суми всіх альтернативних ймовірностей, що дорівнює одиниці.

32. Біофізика. Відсутня кількісна теорія для кінетики конформаційної релаксації білкових макромолекул та їх комплексів. Відсутня закінчена теорія електронного перенесення у біологічних структурах.

33. Надпровідність. Неможливо теоретично передбачити, знаючи структуру і склад речовини, чи вона перейде в надпровідний стан зі зниженням температури.

Висновок

Отже, фізика нашого часу швидко прогресує. У сучасному світі з'явилася сила-силенна різних обладнання за допомогою яких можливо провести практичний будь-який експеримент. За якісь 16 років наука зробила просто фундаментальний стрибок уперед. З кожним новим відкриттям або підтвердженням старої гіпотези, з'являється величезна кількість питань. Саме це не дає згаснути у вчених запал досліджень. Все це здорово, проте трошки прикро за те, що в списку найвидатніших відкриттів немає жодного здобутку Казахстанських дослідників.

Список використаної літератури

1. Фейнман Р. Ф. Квантова механіка та інтеграли з траєкторій. М.: Світ, 1968. 380 з.

2. Жарков В. Н. Внутрішня будова Землі та планет. М: Наука, 1978. 192 с.

3. Мендельсон К. Фізика низьких температур. М: ІЛ, 1963. 230 с.

4. Блюменфельд Л.А. Проблеми біологічної фізики. М: Наука, 1974. 335 с.

5. Кресін В.З. Надпровідність та надплинність. М: Наука, 1978. 192 с.

6. Смородинський Я.А. Температура. М: Наука, 1981. 160 с.

7. Тябліков С.В. Методи квантової теорії магнетизму. М: Наука, 1965. 334 с.

8. Боголюбов Н.М., Логунов А.А., Тодоров І. Т. Основи аксіоматичного підходу у квантовій теорії поля. М: Наука, 1969. 424 с.

9. Кейн Р. Сучасна фізика елементарних частинок. М.: Світ, 1990. 360 з. ISBN 5-03-001591-4.

10. Смородинський Я. А. Температура. М: ТЕРРА-Книжковий клуб, 2008. 224 с. ISBN 978-5-275-01737-3.

11. Широков Ю. М., Юдін Н. П. Ядерна фізика. М: Наука, 1972. 670 с.

12. Садовський М. В. Лекції з квантової теорії поля. М: ІКІ, 2003. 480 с.

13. Румер Ю. Б., Фет А. І. Теорія груп та квантовані поля. М: Ліброком, 2010. 248 с. ISBN 978-5-397-01392-5.

14. Новіков І.Д., Фролов В.П. Фізика чорних дірок. М: Наука, 1986. 328 с.

15. http://dic.academic.ru/.

16. http://www.sciencedebate2008.com/.

17. http://www.pravda.ru/.

18. http://felbert.livejournal.com/.

19. http://antirelativity.workfromhome.com.ua/.

Розміщено на Allbest.ru

Подібні документи

Фундаментальні фізичні взаємодії. Гравітація. Електромагнетизму. Слабка взаємодія. Проблема єдності фізики. Класифікація елементарних частинок. Характеристики субатомних частинок. Лептони. Адрони. Частинки – переносники взаємодій.

дипломна робота , доданий 05.02.2003


Основні поняття, механізми елементарних частинок, види їхньої фізичних взаємодій (гравітаційних, слабких, електромагнітних, ядерних). Частинки та античастинки. Класифікація елементарних частинок: фотони, лептони, адрони (мезони та баріони). Теорія кварків.

курсова робота , доданий 21.03.2014


Основні характеристики та класифікація елементарних частинок. Види взаємодій між ними: сильне, електромагнітне, слабке та гравітаційне. Склад атомних ядер та властивості. Кварки та лептони. Способи, реєстрація та дослідження елементарних частинок.

курсова робота , доданий 08.12.2010


Основні підходи до класифікації елементарних частинок, які за видами взаємодій поділяються на складові, фундаментальні (безструктурні) частинки. Особливості мікрочастинок з напівцілим та цілим спином. Умовно істинно та істинно елементарні частинки.

реферат, доданий 09.08.2010


Характеристика методів спостереження елементарних часток. Поняття елементарних частинок, види взаємодій. Склад атомних ядер та взаємодія в них нуклонів. Визначення, історія відкриття та види радіоактивності. Найпростіші та ланцюгові ядерні реакції.

реферат, доданий 12.12.2009


Елементарна частка - частка без внутрішньої структури, тобто не містить інших частинок. Класифікація елементарних частинок, їх символи та маса. Колірний заряд та принцип Паулі. Ферміони як базові складники всієї матерії, їх види.

презентація , доданий 27.05.2012


Структури та властивості матерій першого типу. Структури та властивості матерій другого типу (елементарні частки). Механізми розпаду, взаємодії та народження елементарних частинок. Анігіляція та виконання зарядової заборони.

реферат, доданий 20.10.2006


Область горіння частки палива в топці котельного агрегату за заданої температури. Розрахунок часу вигоряння частинок палива. Умови вигоряння коксової частки кінцевої частини прямоточного факела. Розрахунок константи рівноваги реакції, метод Володимирова.

курсова робота , доданий 26.12.2012


Визначення початкової енергії частинки фосфору, довжини сторони квадратної пластини, заряду пластини та енергії електричного поля конденсатора. Побудова залежності координати частки від її положення, енергії частки від часу польоту в конденсаторі.

завдання, доданий 10.10.2015


Дослідження особливостей руху зарядженої частки однорідному магнітному полі. Встановлення функціональної залежності радіусу траєкторії від властивостей частки та поля. Визначення кутової швидкості руху зарядженої частки кругової траєкторії.