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

Лептон. От греческого leptos, маленький. Лептоны образуют класс частиц, которые не подвержены сильному ядерному взаимодействию. Их сочетания с кварками образуют материю. Как и кварки, лептоны относятся к трем поколениям и включают в себя электрон, мюон и тау с электрическим зарядом –1, спином 1/2 и массами 0,51 МэВ, 106 МэВ и 1,78 ГэВ и соответствующие нейтрино. Электронное, мюонное и тау-нейтрино не переносят электрический заряд, имеют спин 1/2 и обладают очень малой массой (необходимой, чтобы объяснить феномен нейтринной осцилляции, квантовомеханического смешения ароматов нейтрино, то есть со временем ароматы могут изменяться).

Лэмбовский сдвиг. Небольшая разница между энергией двух электронов атома водорода, открытая Уиллисом Лэмбом и Робертом Резерфордом в 1947 году. Лэмбовский сдвиг подтолкнул физиков к решению проблемы перенормировки и в конечном итоге созданию квантовой электродинамики.

Лямбда-CDM, ΛCDM. Аббревиатура CDM означает «холодная темная материя». Также известна как Стандартная модель космологии Большого взрыва. Модель ΛCDM объясняет крупномасштабную структуру Вселенной, реликтовое микроволновое излучение, ускоряющееся расширение Вселенной и распространение таких элементов, как водород, гелий, литий и кислород. Согласно модели ΛCDM, 73 процента массы-энергии Вселенной приходится на долю темной энергии (которая отражается в размере космологической постоянной Λ), 22 процента – холодной темной материи, и таким образом на долю видимой Вселенной – галактик, звезд и известных планет – остается всего 5 процентов.

Мега. Приставка, означающая миллион. Мегаэлектронвольт (МэВ) – это миллион электронвольт, 106 эВ или 1 000 000 эВ.

Мезон. От греческого mesos, средний. Мезоны – подкласс адронов. Они испытывают сильное ядерное взаимодействие и состоят из кварков и антикварков.

Механизм Хиггса. Назван в честь британского физика Питера Хиггса, но также часто называется по именам других физиков, независимо открывших механизм в 1964 году. Вариант названия: механизм Браута – Энглера – Хиггса– Хейгена – Гуральника – Киббла, в честь физиков Роберта Браута, Франсуа Энглера, Питера Хиггса, Карла Хейгена, Джеральда Гуральника и Тома Киббла. Механизм описывает, каким образом фоновое поле – называемое полем Хиггса – нарушает симметрию в квантовой теории поля. В 1967–1968 годах Стивен Вайнберг и Абдус Салам независимо друг от друга использовали этот механизм в работе над теорией поля для электрослабого взаимодействия.

Миллиард. Тысяча миллионов, 109 или 1 000 000 000.

МИТ. Массачусетский институт технологий.

Молекула. Фундаментальная единица химического вещества, образованная из двух или более атомов. Молекула кислорода O2 состоит из двух атомов кислорода. Молекула воды H2O состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода.

Моль. Стандартная единица измерения количества вещества, равная его атомному или молекулярному весу в граммах. Моль содержит 6,022 × 1023 частиц. Название происходит от слова «молекула».

МССМ. Минимальная суперсимметричная Стандартная модель – минимальное расширение обычной Стандартной модели физики элементарных частиц, которое учитывает суперсимметрию. Разработана в 1981 году Ховардом Джорджи и Саввасом Димопулосом.

Мюон. Лептон второго поколения, эквивалентный электрону, с зарядом –1, спином 1/2 (фермион) и массой 106 МэВ. Впервые открыт в 1936 году Карлом Андерсоном и Сетом Неддермейером.

Нарушение симметрии. Спонтанное нарушение симметрии происходит каждый раз, когда самое низкоэнергетическое состояние физической системы имеет более низкую симметрию, чем высокоэнергетические состояния. Когда система теряет энергию и находится в самом низкоэнергетическом состоянии, симметрия спонтанно уменьшается, то есть нарушается. Например, карандаш, идеально сбалансированный и установленный на острие, симметричен, однако он падает и ложится в некоем определенном направлении в менее симмтеричном, но более стабильном, низкоэнергетическом состоянии.

Нейтральные токи (слабое взаимодействие). Взаимодействие между элементарными частицами, при котором не происходит изменение электрического заряда. Это может быть обмен виртуальными Z0-частицами или одновременный обмен частицами W+ и W— (см. рис. 15 и 16, с. 111 и 135).

Нейтрино. От итальянского «нейтрончик». Нейтрино не заряжены, имеют спин 1/2 (фермион), это спутники отрицательно заряженных электронов, мюонов и тау-частиц. Считается, что нейтрино обладают очень малой массой, что необходимо для объяснения феномена нейтринной осцилляции, то есть квантовомеханического смещения ароматов нейтрино, таким образом, что аромат может со временем измениться. Нейтринная осцилляция решает проблему солнечных нейтрино – количество нейтрино, которые в соответствии с измерениями проходят сквозь Землю, не соответствует количеству электронных нейтрино, ожидаемому в результате происходящих в ядре Солнца реакций. В 2001 году было показано, что лишь 35 процентов солнечных нейтрино являются электронными нейтрино, а оставшаяся часть приходится на мюонные и тау-нейтрино. Это свидетельствует о том, что ароматы нейтрино меняются по мере их движения от Солнца к Земле.

Нейтрон. Электрически нейтральная субатомная частица, открытая в 1932 году Джеймсом Чедвиком. Нейтрон – это барион, состоящий из одного верхнего и двух нижних кварков со спином 1/2 и массой 940 МэВ.

Общая теория относительности, ОТО. Разработанная Эйнштейном в 1915 году, общая теория относительности включает в себя специальную теорию относительности и ньютоновский закон всемирного тяготения в геометрической теории гравитации. Эйнштейн заменил «действие на расстоянии» из теории всемирного тяготения Ньютона движением массивных тел в искривленном пространствевремени. В ОТО материя говорит пространству-времени, как искривляться, а искривленное пространство-время говорит материи, как двигаться.

Октиллион. Миллиард квинтиллионов, 1027 или единица с 27 нулями.

Очарованный кварк. с-кварк, кварк второго поколения с зарядом +2/3, спином 1/2 (фермион) и массой 1,27 ГэВ. Открыт одновременно в Брукхейвенской национальной лаборатории и Стэнфордском центре ускорителей во время «ноябрьской революции» 1974 года при наблюдении за J/ψ-мезоном, состоящим из с-кварка и с-антикварка.

Партон. Слово, придуманное Ричардом Фейнманом в 1968 году для описания точечных частиц, составляющих протоны и нейтроны. Партоны впоследствии оказались кварками и глюонами.

Перенормировка. Одно из следствий введения частиц в качестве квантов поля состоит в том, что частицы могут испытывать самодействие, то есть взаимодействовать со своими собственными полями. Это значит, что такие методы, как теория возмущения, используемые для решения управлений поля, не подходят, когда в качестве бесконечных поправок появляются самодействующие члены. Математический метод перенормировки создан для устранения таких самодействующих членов за счет переопределения параметров (например, массы и заряда) самих частиц поля.

Пион. Группа мезонов со спином 0, образованных верхним и нижним кварками и их антикварками. Это π+ (верхний кварк + нижний антикварк), π— (нижний кварк + верхний антикварк) и π0 (смесь верхний кварк + верхний антикварк и нижний кварк + нижний антикварк), с массами 140 МэВ (π±) и 135 МэВ (π0).

Позитрон. Античастица электрона, обозначается e+, с зарядом +1, спином 1/2 (фермион) и массой 0,51 МэВ. Первая обнаруженная античастица, открыта Карлом Андерсоном в 1932 году.

Поле Хиггса. Названо в честь британского физика Питера Хиггса. Этим общим термином называется любое фоновое поле, внесенное в квантовую теорию поля для нарушения симметрии посредством механизма Хиггса. Существование поля Хиггса, нарушающего симметрию в квантовой теории поля для электрослабого взаимодействия, убедительно подкрепляется открытием новой частицы в ЦЕРНе.

Постоянная Планка. Обозначается буквой h. Открыта Максом Планком в 1900 году. Постоянная Планка – фундаментальная физическая константа, отражающая величину квантов в квантовой теории. Например, энергия фотонов определяется их частотой излучения, согласно уравнению E = hv, то есть энергия равна произведению постоянной Планка на частоту излучения. Постоянная Планка имеет значение 6,626 × 10–34 Дж·c.

Прелестный кварк. Также бьюти-кварк, боттом-кварк или b-кварк. Кварк третьего поколения с зарядом —1/3, спином 1/2 (фермион) и массой 4,19 ГэВ. Открыт в Фермилабе в 1977 году при наблюдении за ипсилон-мезоном, состоящим из b-кварка и b-антикварка.