Новости физики нелинейных явлений

ссылки на статьи ученых, которые можно бесплатно скачать
Автор
Сообщение
marsdmitri
#40507 2021-01-07 09:33 GMT

Астрофизики предложили новое описание космологической постоянной, которая в общей теории относительности характеризует свойства вакуума. В разработанной модели эта постоянная медленно распадается на темную материю. Скорость этого процесса не зависит от внешних условий, а подчиняется внутренним свойствам самой темной энергии. Это позволяет объяснить аномалию в наблюдаемых параметрах красных смещений. Статья ученых из Кореи, Франции, Индии и России опубликована в январском номере журнала Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 28 September 2017

.

Metastable dark energy with radioactive-like decay

Arman Shafieloo , Dhiraj Kumar Hazra, Varun Sahni, Alexei A. Starobinsky (работает в ИТЭФ в городе Черноголовке под Москвой)

https://academic.oup.com/mnras/article-pdf/473/2/2760/21614058/stx2481.pdf

Препринт https://arxiv.org/abs/1610.05192


отредактировал(а) marsdmitri: 2021-03-30 01:59 GMT
Anderis
#40510 2021-01-07 12:50 GMT
#40507 marsdmitri :

Астрофизики предложили новое описание космологической постоянной, которая в общей теории относительности характеризует свойства вакуума. В разработанной модели эта постоянная медленно распадается на темную материю. Скорость этого процесса не зависит от внешних условий, а подчиняется внутренним свойствам самой темной энергии. Это позволяет объяснить аномалию в наблюдаемых параметрах красных смещений. Статья ученых из Кореи, Франции, Индии и России опубликована в январском номере журнала Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Препринт https://arxiv.org/abs/1610.05192

Всё правильно.

Ученые обязаны чем-то кормиться и содержать семью, любовниц, машины, дачи.

Кто же ещё, кроме самих ученых, даст им работу и средства, вот ученым и приходиться выдумывать такое, что изучать, вроде бы надо, а проверить невозможно.

«Целкни кобылу в нос — она взмахнет хвостом.»

«Зри в корень»  К.Прутков С 

 

marsdmitri
#40538 2021-01-09 07:29 GMT

ссылки по экспериментальному изучению нейтрино в Центре теоретиченской физике в Калифорнии

университета Беркели.

https://bctp.berkeley.edu/neutrino/neutrino.html

Но там очень много фантазий- теорий струн, мультивселенных (не доказанных экспериментально) и тому подобная чушь.  Меня испугал профессор Raphael Bousso. Он пишет,

что ,,придется отказаться от некоторых глубоко укоренившихся убеждений

в квантовой механике или гравитации" (,,some deeply held belief about

quantum mechanics or gravity will have to be abandoned").

https://physics.berkeley.edu/people/faculty/raphael-bousso

Поэтому изучайте только статьи с экспериментальными данными

от космических обсерваторий, а не выдумки.

Он пишет на своем сайте:,,Мои интересы лежат в области теоретической

космологии и квантовой гравитации.

Центральные принципы квантовой механики и общей теории относительности
(наша классическая теория гравитации) вступают в резкое противоречие
на горизонте черной дыры. Квантовая механика основана на принципе унитарности:
информация не может быть потеряна принципиально. Общая теория
относительности основана на принципе эквивалентности: пустое
пространство должно выглядеть одинаково везде и для всех.
Черные дыры испаряются, превращая свою энергию в облако излучения.
Квантовая механика требует, чтобы это облако содержало информацию:
в принципе, мы могли бы измерить облако и использовать мощный компьютер
для восстановления того, что сформировало черную дыру. Но в общей теории относительности
горизонт черной дыры - это пустое пространство, поэтому везде
он должен выглядеть так же, как пустое пространство.
Оказывается, эти два требования исключают друг друга.
Либо информация потеряна, либо на горизонте черной дыры есть особое место,
называемое «брандмауэром»(firewall).
Хокинг придерживался принципа эквивалентности и предсказал потерю
информации. Но с тех пор накопились доказательства того,
что унитарность необходимо поддерживать.
Некоторое время считалось, что идея под названием «дополнительность
черных дыр» разрешит конфликт. Боб, который ждет, пока черная дыра
испарится, восстанавливает информацию; тогда как Алиса, прыгнувшая
в черную дыру, не замечает ничего особенного на горизонте.
Настоящего противоречия нет, поскольку Алиса не может выбраться
из черной дыры и спорить с Бобом. У них просто
есть два очень разных описания черной дыры.
Однако совсем недавно мы пришли к пониманию того,
что комплементарность недостаточна: она не может полностью разрешить
конфликт между унитарностью и принципом эквивалентности.
Это настоящий кризис, и он дает возможность для драматического
прогресса: нужно будет отказаться от некоторых глубоко
укоренившихся убеждений в квантовой механике или гравитации.
Большая часть моих исследований сосредоточена на понимании
парадокса межсетевого экрана(</span>firewall paradox<span lang="ru">)
и его последствий.
Я также заинтересован в извлечении предсказаний из теории струн.
Теория струн предсказывает огромную Вселенную, содержащую различные
области, каждая из которых больше наблюдаемой Вселенной)".
(???. Т.е. вместо наблюдений он занимается абстрактными математическими фантазиями.)
,,В настоящее время это единственное известное объяснение
небольшого значения наблюдаемой космологической постоянной
(или «темной энергии») и того факта, что оно сопоставимо
с плотностью энергии материи. Она может также объяснить
другие совпадения, например, тот факт, что темная и обычная
материя имеют сравнимое содержание.
Центральным вызовом в космологии является «проблема меры»:
необходимость регулировать бесконечности, возникающие
в результате неопределенного экспоненциального расширения,
известного как вечная инфляция.
Эта проблема возникает независимо от ландшафта: поскольку
космологическая постоянная положительна, наша собственная
наблюдаемая Вселенная будет расширяться таким образом в будущем.
Я предложил меру, которая имеет некоторую теоретическую мотивацию
и феноменологический успех, но по сути проблема остается плохо понятой.
Oна останется важной областью изучения."

Он написал научно-популярную статью в 2012 г в газете New-York Times.

https://www.nytimes.com/2013/08/13/science/space/a-black-hole-mystery-wrapped-in-a-firewall-paradox.html?emc=eta1&pagewanted=all

Мой перевод https://www.sendspace.com/file/unf170

Его интервью журнале Научная Америка за 2004 г.

https://www.scientificamerican.com/article/strung-out-on-the-univers/

 

 

 


отредактировал(а) marsdmitri: 2021-03-01 21:08 GMT
marsdmitri
#40644 2021-01-15 21:51 GMT

Ученые Объединенного института высоких температур (ОИВТ РАН) и МФТИ экспериментально подтвердили наличие промежуточной фазы между кристаллическим и жидким состоянием в плоской плазменно-пылевой системе .

https://zanauku.mipt.ru/2021/01/15/rossijskie-uchenye-vpervye-eksperimentalno-poluchili-promezhutochnoe-sostoyanie-veshhestva-mezhdu-kristallom-i-zhidkostyu/

Эта работа — продолжение работ, за которые наградили Нобелевской премией по физике 2016 г.

https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2016/summary/

https://elementy.ru/novosti_nauki/432847/Nobelevskaya_premiya_po_fizike_2016

Изучение перехода https://en.wikipedia.org/wiki/Kosterlitz%E2%80%93Thouless_transition

Он был открыт в 71 году советским физиком Борисом Львовичем Брагинским.

Физики  МФТИ и ОИВТ РАН подтвердили предсказанию 3х  ученых, получивших Нобелевскую премию в 2016 году. Около 40 лет назад еврей Майкл Костерлиц, шотландец Дэвид Таулесс выдвинули предположение, что при переходе кристаллов из твердого в жидкое агрегатное состояние они некоторое время пребывают в промежуточном состояни, названном «гексатической фазой». В России получить подтверждение этому предположению удалось с помощью установки, заполненной аргоновой плазмой.

Исследование было опубликовано в журнале Scientific Reports. Скачайте там статью

https://www.nature.com/articles/s41598-020-80082-x

 статьи по теме https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25391960/

Laser-induced melting of two-dimensional dusty plasma system in RF discharge

  • E. V. Vasilieva O. F. Petrov M. M. Vasiliev 

Scientific Reports volume 11, Article number: 523 (2021)

Эти ученые работали  после  советского ученого Бориса Львовича Брагинского.

https://ru.wikipedia.org/?curid=6604287&oldid=105440656

Его кандидатская  диссертация опубликована в виде прекрасной книги. Низкотемпературные свойства двумерных систем с непрерывной группой симметрии в 2007 г.  Но он уже давно умер.

https://ru.b-ok.com/book/3245123/68a814

нобелевские лекции на английском посмотрите тут

https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2016/haldane/lecture/

https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2016/kosterlitz/lecture/

 

 

 


отредактировал(а) marsdmitri: 2021-01-15 23:03 GMT
marsdmitri
#40720 2021-01-19 18:05 GMT

2 выпуска журнала про термоядерный синтез

Выпуск 1 https://royalsocietypublishing.org/toc/rsta/2020/378/2184

Выпуск2 https://royalsocietypublishing.org/toc/rsta/2021/379/2189

В статье видно как при моделировании планируется выделяется в 50 раз больше энергии, чем было затрачено.

https://royalsocietypublishing.org/doi/pdf/10.1098/rsta.2020.0224

Может быть опубликовать статью с предложением, чтобы удешевить поджиг плазмы

в 1 миллиарда градусов. Сначала в ней создается вихревое электрическое поле, которое поддерживают плазму внутри камеры, и разогревает ее, доводя до температуры в несколько миллионов градусов. Затем направляется пучок ионов в плазму.  Затем короткое замыкание от конденсаторов или от вращающегося электродвигателя, как делал П.Л. Капица. Затем очень короткий импульс луча лазера мощного в 1 гигаватт. 4 источника энергии одновременно для поджига.

В Канаде жулики получили финасирование у правительства на свою установку термояда 41 миллион долларов. В прессе толчется смесь дейтерия, лития, трития. Но ничего не происходит. Для поджига нужно давление в 3 раза больше, чем полученное, и выше температура.

Пресс не может больше создать давление. Материал пресса разрушается. Этот прекс испольовалмя при мождернидациит атомной бомбы. Вместо взрывов они 60 лет назад использовали  волны  давления, создаваемые огромными ступами.

https://www.canadianbusiness.com/technology-news/crazy-genius/


отредактировал(а) marsdmitri: 2021-03-01 21:12 GMT
Anderis
#40727 2021-01-19 18:41 GMT
#40720 marsdmitri :

В Канаде жулики из США получили финасирование у правительства...

 Спасибо! 

Это очень важная информация даказывающая, что ученые — это МЕЖДУНАРОДНАЯ МАФИЯ.

«Целкни кобылу в нос — она взмахнет хвостом.»

«Зри в корень»  К.Прутков С 

 

marsdmitri
#40841 2021-01-23 18:57 GMT

Работы японских физиков по столкновению атомов свинца друг с другом.

https://arxiv.org/search/?query=Yuuka+Kanakubo&searchtype=author&source=header

https://www.researchgate.net/profile/Yuuka_Kanakubo

https://arxiv.org/pdf/1910.10556.pdf

Мы разрабатываем динамическую структуру инициализации ядра и короны как феноменологическое описание образования кварк-глюонной плазмы (КГП), ведущая себя как  жидкость,  при ядерных столкновениях высоких энергий. Используя эту схему, мы исследуем долю псевдоожиженной энергии по отношению к полной энергии и отношение выхода странных адронов в зависимости от множественности, а также изучаем масштабирование множественности отношений выхода адронов, о котором недавно сообщила ALICE Collaboration. Наши результаты убедительно показывают, что QGP жидкость частично образуется даже при усредненной множественности для неединственных дифракционных p + p-событий.

Различные экспериментальные данные указывают на возможность образования кварк-глюонной плазмы (КГП) в малых сталкивающихся системах. Сосредоточившись на одних из полученных экспериментальных данных, увеличении странности, мы исследуем эту возможность с помощью модели динамической инициализации ядро-короной (DCCI).

Ядро – корона представляет собой двухкомпонентную картину, предложенную для изучения зависимости множественности/центральности конечных отношений выхода адронов. Обычно области с высокой плотностью, в которых образуется термализованное вещество, называются ядром, а области с низкой плотностью, в которых такая термализация не происходит, называются короной. Вводя изображение ядра и короны в структуру динамической инициализации, мы демонстрируем динамическое разделение ядра и короны. В наших рамках КГП-жидкости генерируются пересечением партонов, образовавшихся на начальной стадии ядерного столкновения. В конце динамического разделения сгенерированная среда становится начальным условием гидродинамики (ядро), а уцелевшие партоны (корона) подвергаются струнной фрагментации.

Я даю обзор концепций и подробное моделирование DCCI и показываю результаты отношений выхода частиц как функции множественности в столкновениях p-p, p-Pb и Pb-Pb. Существует возможность частичного образования QGP даже при p-p-столкновениях с dN_ch/dη~ 10.

О струйной фрагментации посмотрите здесь:

https://home.fnal.gov/~mrenna/lutp0613man2/node2.html

A possibility of quark-gluon plasma (QGP) formation in small colliding

systems is implied by various experimental data. Focusing on one of

the experimental data, strangeness-enhancement, we investigate this

possibility through the dynamical core–corona initialization (DCCI)

model.

The core–corona is a two-component picture proposed to study multiplicity/

centrality dependence of final hadron yield ratios. Conventionally

high- density regions in which the thermalized matter is generated

are referred to as core, and low-density regions in which no such

thermalization occurs are referred to as corona. Introducing the

core–corona picture into the dynamical initial- ization framework, we

demonstrate a dynamical separation of core and corona. In our framework,

QGP fluids are generated by traversing partons produced at an initial

stage of a nuclear collision. At the end of dynamical separation, the

generated medium becomes an initial condition of hydrodynamics (core)

and surviving partons (corona) undergo string fragmentation.

I give an overview of concepts and detailed modeling

of the DCCI and show results of particle yield ratios as a function

of multiplicity in p-p, p-Pb and Pb-Pb collisions. I report there is a

possibility of partial QGP formation even in p-p collisions with dN_ch/dη~ 10.

 

2.Единое описание коэффициентов выхода адронов от динамической инициализации ядро-корона.

Unified description of hadron yield ratios from dynamical core-corona initialization

https://arxiv.org/abs/1910.10556

Мы разрабатываем динамическую структуру инициализации ядро-корона как феноменологическое описание образования кварк-глюонной плазмы (КГП) жидкостей в ядерных столкновениях высоких энергий. Используя эту схему, мы исследуем долю отношения флюидизированной энергии к полной энергии и отношения выхода странных адронов в зависимости от множественности и тщательно исследуем масштабирование множественности отношений выхода адронов, о котором недавно сообщила ALICE Collaboration. Наши результаты убедительно указывают на то, что жидкости QGP частично сформированы даже при усредненной множественности для неединственных дифракционных p + p-событий.

3. https://arxiv.org/abs/1901.08189

Strangeness Enhancement in p+p, p+Pb and Pb+Pb Collisions at LHC Energies

Y. KanakuboM. OkaiY. TachibanaT. Hirano

We investigate whether the quark gluon plasma (QGP) is created in small colliding systems from analyses of various hadron yields and their ratios in proton-proton (p+p), proton-lead (p+Pb) and lead-lead (Pb+Pb) collisions at LHC energies. Recently, the ALICE Collaboration reports enhancement of yield ratio of multi-strange hadrons to charged pions as a function of multiplicity at mid-rapidity. Motivated by these results, we develop the dynamical core-corona initialization framework and find that our results describe tendencies of the ALICE data especially for multi-strange hadrons. These results indicate that the QGP is partly formed in high multiplicity events in small colliding systems.

Повышение странности в столкновениях p + p, p + Pb и Pb + Pb при энергиях LHC

Ю. Канакубо, М. Окаи, Ю. Тачибана, Т. Хирано

Мы исследуем, создается ли кварк-глюонная плазма (КГП) в малых сталкивающихся системах, на основе анализа различных выходов адронов и их соотношений в протон-протонном (p + p), протон-свинцовом (p + Pb) и свинцово-свинцовом (Pb + Pb) столкновениях при энергиях Большого адронного коллайдера. Недавно группа ALICE сообщила об увеличении отношения выхода множественных странных адронов к заряженным пионам в зависимости от множественности на средней скорости. Руководствуясь этими результатами, мы разрабатываем динамическую структуру инициализации ядра-короны и обнаружили, что наши результаты описывают тенденции данных ALICE, особенно для мультистранных адронов. Эти результаты показывают, что QGP частично формируется в событиях с высокой множественностью в малых сталкивающихся системах.


отредактировал(а) marsdmitri: 2021-03-01 21:17 GMT
marsdmitri
#40842 2021-01-23 19:16 GMT

Квантовая оптометрия

https://boulderschool.yale.edu/sites/default/files/files/Regal1_final-s.pdf

Создание квантовых состояний света с помощью движущихся зеркал

https://www.youtube.com/watch?v=Aho0FV6GE0s

https://www.youtube.com/results?search_query=cindy+regal+physics

                Синди Регал

https://www.colorado.edu/physics/cindy-regal

                  JILA/UC Boulder Университет Колорадо

Оптическая интерферометрия лежит в основе многих точных измерений, от поиска гравитационных волн до микроскопии. Обычно точность интерферометра повышается за счет увеличения интенсивности света, а также за счет подавления, уменьшениея многих технических источников шума, которые могут мешать зеркалам или оптическому тракту. Однако при экстремальных уровнях силы света, когда радиационные силы значительны, должно появиться новое и интересное нарушение — квантовое сотрясение, связанное со случайным прибытием отдельных фотонов на зеркало интерферометра. Это квантовое обратное действие света было давно предсказано и сыграло определяющую роль в теории квантовой оптики. В докладе я расскажу об эксперименте, в котором мы использовали особенно совместимый микромасштабный барабан для наблюдения за обратным воздействием в интерферометре и демонстрации того, как квантовые корреляции могут улучшить измерение при наличии обратного воздействия. В этом пределе сильного света зеркала интерферометра также могут использоваться в качестве нелинейной среды для управления светом -
например сделать сжатый свет. Мы работаем над извлечением более сложных квантовых состояний из нашего интерферометра путем подключения сверхпроводящих микроволновых цепей к движущемуся зеркалу.


отредактировал(а) marsdmitri: 2021-01-23 19:26 GMT
marsdmitri
#40983 2021-02-04 03:31 GMT

интервью про термоядерные реакторы

https://www.mk.ru/science/2021/02/02/rossiyskie-fiziki-rasskazali-o-priruchenii-termoyadernogo-sinteza.html

ученые изучили структуры и конструкцию крыла совы.
Бедные мыши.У них никаких шансов скрыться от этого бесшумного чудовища.
Фильм
https://imgur.com/z9UrPJJ

Статья в журнале.
https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsfs.2016.0078

marsdmitri
#41045 2021-02-06 10:29 GMT

Статья- Волновая темная материя, Wave dark matter, 2021 г. 

Lam Hui, Center for Theoretical Physics, Department of Physics, Columbia University, New York, NY 10027, USA; email: [email protected]

https://arxiv.org/pdf/2101.11735v1.pdf

Рассказывается о попытках понять свойства темной материи с энергией ниже 30 электроновольт,

гипотетических аксонов.

Anderis
#41050 2021-02-06 11:45 GMT
#41045 marsdmitri :

Статья- Волновая темная материя, Wave dark matter, 2021 г.

Как лихо у ученых работает фантазия… еще не нашли темную материю, а уже заявляют о её волновых свойствах.

«Целкни кобылу в нос — она взмахнет хвостом.»

«Зри в корень»  К.Прутков С 

 

marsdmitri
#41137 2021-02-11 15:45 GMT

Тяжелые кварки, внедренные в Глазму (Glasma).
Маргарет Э. Каррингтон, Алина Чайка, Станислав Мровчинский
Тяжелые кварки, которые образуются на самой ранней стадии релятивистских столкновений тяжелых ионов, исследуют всю историю кварк-глюонной плазмы, которая создается при столкновении. Первоначально плазма заполнена хромодинамическими полями, которые можно рассматривать как классические. Мы изучаем перенос тяжелых кварков через такую систему, которая называется Глазма, используя уравнение Фоккера-Планка, где кварки взаимодействуют с длинноволновыми хромодинамическими полями. Мы вычисляем полевые корреляторы, которые используются для вычисления членов столкновения уравнения переноса. Изучаются потери энергии и уширение импульса тяжелых кварков в стекле. Обе эти величины значительны и сильно зависят от направления.

Heavy Quarks Embedded in Glasma

Margaret E. CarringtonAlina CzajkaStanislaw Mrowczynski

Heavy quarks, which are produced at the earliest stage of relativistic heavy-ion collisions, probe the entire history of the quark-gluon plasma that is created in the collision. Initially the plasma is populated with chromodynamic fields which can be treated as classical. We study the transport of heavy quarks across such a system, which is called glasma, using a Fokker-Planck equation where the quarks interact with long wavelength chromodynamic fields. We compute field correlators which are used to calculate the collision terms of the transport equation. Finally, the energy loss and momentum broadening of heavy quarks in the glasma are studied. Both of these quantities are sizable and strongly directionally dependent.
https://arxiv.org/abs/2001.05074v2

отредактировал(а) marsdmitri: 2021-03-01 21:09 GMT
Anderis
#41143 2021-02-11 16:39 GMT
#41137 marsdmitri :


Тяжелые кварки, которые образуются

Да кто их видел и кто щупал… назвали от фанаря.

«Целкни кобылу в нос — она взмахнет хвостом.»

«Зри в корень»  К.Прутков С 

 

marsdmitri
#41430 2021-03-04 04:00 GMT

КОСМИЧЕСКАЯ БУРЯ В ИОНОСФЕРЕ

https://www.vesti.ru/nauka/article/2531362

https://www.nature.com/articles/s41467-021-21459-y.pdf

 

Ecть еще другое явление. Не полярное сияние.

https://smotrim.ru/article/1047813

https://advances.sciencemag.org/content/advances/4/3/eaaq0030.full.pdf


отредактировал(а) marsdmitri: 2021-03-04 04:22 GMT
marsdmitri
#41437 2021-03-05 07:31 GMT

отредактировал(а) marsdmitri: 2021-03-05 07:45 GMT
Anderis
#41438 2021-03-05 09:23 GMT
#41437 marsdmitri :

российский ученый Кирилл Иванов из МФТИ открыл новую элементарную частицу

Теперь на изучение этой «частицы» можно просить средства....

«Целкни кобылу в нос — она взмахнет хвостом.»

«Зри в корень»  К.Прутков С 

 

marsdmitri
#41456 2021-03-06 09:57 GMT

к 50-летию журнала Physical Review Letter выложили в бесплатный доступ много статей

https://journals.aps.org/prl/50years/milestones 

Они показывают как развивалась часть физики. Например статьи по  открытию транзистора. Через 49 лет после публикации одному ученому за опубликованную статью вручили нобелевскую премию. Двое русских ученых Дмитрий Иванович Менделеев,  Петр Николаевич Лебедев не дожили до ней.

marsdmitri
#41672 2021-03-20 04:39 GMT

Физика черных дыр у горизонта событий.  Black Hole Physics at the Horizon Scale

Feryal Özel,  Department of Astronomy, University of Arizona  https://www.youtube.com/watch?v=6ckQIoCPxhc

Последние достижения в области наблюдений с помощью телескопа Event Horizon, GRAVITY и LIGO / VIRGO открыли новые возможности для изучения физики черных дыр на  масштабах горизонта (т.е. на  радиусе Черной дыры из которого не выходит никакая инфомация о черной дыре).

В докладе я расскажу о том, что мы узнали о пространстве-времени астрофизических черных дыр и о том, как гравитация сильного поля запечатлевается на их изображениях. И о том, как наблюдения помогают нам моделировать и понимать нагрев и ускорение плазмы в масштабе горизонта.

Recent observational advances with the Event Horizon Telescope, GRAVITY,

and LIGO/VIRGO have opened up new avenues for studying black hole physics

at horizon scales. In this talk, I will discuss what we have learned about

the spacetimes of astrophysical black holes and how strong-field gravity

is imprinted on their images. I will also present how the observations

help us model and understand the heating and acceleration of plasmas on

horizon scales.

Мне непонятно в её докладе.Они определили, что масса черной дыры в центре

галактики М87  равна 6,5 ± 0,9 * 109 масс Солнца (6,5 миллиардов масс Солнца).

Астрофизики в МГУ им Ломоносова считают, что она примерно в 100 раз меньше.

Кто прав?

Что произойдет, если к черной дыре приблизиться нейтронная зведа? Образуется две черные дыры или они сольются в одну черную дыру? А если подлетят 3 нейтронных звезды?

Если вместо нейтронной звезды приблизится к черной дыре магнетар? Наблюдалось ли явление исчезновение магнетара, когда он подлетал к черной дыре? Он превратится в черную дыру или сольется с черной дырой в один объект?

 

 


отредактировал(а) marsdmitri: 2021-03-20 06:16 GMT
Anderis
#41676 2021-03-20 08:29 GMT
#41672 marsdmitri :

Физика черных дыр у горизонта событий. 

Это фантастика. 

Черные дыры в реале даже образоваться не могут, но в фантазиях ученых может быть всё. 

«Целкни кобылу в нос — она взмахнет хвостом.»

«Зри в корень»  К.Прутков С 

 

marsdmitri
#41684 2021-03-20 17:45 GMT

статья о столкновении ионов золота

«Образование термических фотонов при столкновениях ионов золота

Thermal photon production in Au+Au collisions, Wenqing Fan, Fenix colaboration

Университет Стоуни-Брук

Прямые фотоны — уникальные зонды для изучения тепловых свойств кварк-глюонной плазмы (QGP) и динамической эволюции ультрарелятивистской системы столкновений тяжелых ионов. Произведенные фотоны не сильно взаимодействуют со средой, следовательно, несут прямую информацию о точке своего рождения. Считается, что прямые фотоны с низким поперечным импульсом (p_T) возникают в основном из-за теплового излучения QGP и фазы адронного газа (HG); однако расчеты излучения тепловых фотонов не оправдывают ожиданий в описании измеренного выхода прямых фотонов и анизотропии одновременно. Вопрос связан с механизмом образования фотонов в тяжелых условиях ионных столкновений, необходимо ли изменить скорость производства известных источников, излучающих фотоны, или есть какие-то другие источники, которые необходимо  включить в текущую теоретическую картину?

Чтобы лучше понять этот вопрос, многие столкновающиеся системы были исследованы на RHIC и БАК. В этом докладе я буду обсуждать масштабное поведение прямого рождения фотонов в зависимости от размера системы. Я также представлю более точное исследование зависимости p_T и множественности прямого рождения фотонов с использованием набора данных высокой статистики столкновений Au + Au при 200 ГэВ, собранных в эксперименте PHENIX на RHIC в 2014 году.

Direct photons are unique probes to study the thermal properties of Quark Gluon Plasma (QGP) and the dynamic evolution of the ultra-relativistic
heavy ion collision system. The produced photons do not interact with the medium strongly, hence carrying direct information of their creation point. Low transverse momentum (p_T) direct photons are believed to originate primarily from thermal radiation of the QGP and hadronic gas (HG) phase; however, calculations of thermal photon emission fall short in describing the measured direct photon yield and the anisotropy at the same time. The question is tied to the photon production mechanism in heavy ion collisions, whether the production rates of the known photon-emitting sources need to be modified or there are some other sources that need to be included in the current theoretical picture. To provide more insight into this question, many collision systems have been explored both at RHIC and LHC. In this talk, I will discuss the scaling behavior of the direct photon production as a function of system size. I will also present a more precise study of the p_T and multiplicity dependence of the direct photon production using the high statistics dataset of Au+Au collisions
at 200 GeV collected by the PHENIX experiment at RHIC in 2014.

Измерения PHENIX прямых фотонов с низким pT в столкновениях Au + Au при 200 ГэВ одновременно показывают большие выходы и большую анизотропию по отношению к плоскости реакции. Расчеты излучения тепловых фотонов не позволяют описать выход и анизотропию одновременно. И недавняя публикация коллаборации STAR указывает на более низкие выходы прямых фотонов в столкновениях Au + Au, чем наблюдаемые PHENIX. Чтобы предоставить новые идеи, PHENIX представил новые результаты прямых фотонов из данных Au + Au, полученных в 2014 году, что добавляет четвертое независимое измерение к ранее опубликованным результатам PHENIX. Набор данных обеспечивает 10-кратное увеличение статистики для измерения выходов прямых фотонов и их анизотропии.

PHENIX measurements of lowpTdirect photons in Au+Au collisions at 200 GeV simultaneously show large yields andlarge anisotropies with respect to the reaction plane. Calculations of thermal photon emission fall short in describingthe yield and the anisotropy at the same time. Furthermore, a recent publication of the STAR collaboration indicateslower direct photon yields in Au+Au collisions than observed by PHENIX. In order to provide new insights, PHENIXhas presented new direct photon results from Au+Au data taken in 2014, which adds a fourth independent measurementto the previously published PHENIX results. The dataset provides a 10-fold increase in statistics for the measurementof direct photon yields and their anisotropy

 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0375947420302219

https://reader.elsevier.com/reader/sd/pii/S0375947420302219?token=CDE1D5C2C2CAB0879077C2C4A4D537BB4D5E18EA04CBD912FB881FC8DCB9994FBCEFCBC410908E1AEFEA8CD32E2C4E7B

Полезны видео

https://www.youtube.com/results?search_query=Experimental+results+of+thermal+photon+production+in+heavy+ion+collisions

2. Диссертация ИЗУЧЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ СТРУЙНОГО ТРАНСПОРТА В КВАРК-ГЛЮОННОЙ ПЛАЗМЕ, AMIT KUMAR

EXPLORING JET TRANSPORT COEFFICIENTS IN THE QUARK-GLUON PLASMA by AMIT KUMAR

https://digitalcommons.wayne.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=3492&context=oa_dissertations


отредактировал(а) marsdmitri: 2021-03-20 20:12 GMT
Anderis
#41688 2021-03-20 19:37 GMT
#41684 marsdmitri :

В этом докладе я буду обсуждать масштабное поведение прямогорождения фотонов в зависимости от размера системы.

Интересно, а кто же родители? 

«Целкни кобылу в нос — она взмахнет хвостом.»

«Зри в корень»  К.Прутков С 

 

marsdmitri
#41726 2021-03-25 23:03 GMT

1. измерение времени на атомных часах на интервалах порядка 10 -18 сек.

https://nplus1.ru/news/2021/03/25/atomic-clock-comparison

 https://www.nature.com/articles/s41586-021-03253-4

https://arxiv.org/abs/2005.14694

2. Ограничение массы темной материи.

https://nplus1.ru/news/2020/10/26/time-restricted-dark-matter

https://arxiv.org/abs/2008.08773

 


отредактировал(а) marsdmitri: 2021-03-30 01:38 GMT
Anderis
#41729 2021-03-26 08:21 GMT
#41726 marsdmitri :

1. измерение времени на атомных часах на интервалах 10 -18 сек.

https://nplus1.ru/news/2021/03/25/atomic-clock-comparison

 https://www.nature.com/articles/s41586-021-03253-4

https://arxiv.org/abs/2005.14694

Как говорят — читает книгу, а видит (и понимает) фигу. 

Перевод части твоего сообщения 

Используя более высокие резонансныечастоты, оптические атомные часы теперь достигают большей стабильности и меньшей неопределенностичастоты, чем существующие первичные эталоны.  

Эти приборы измеряют НЕ ВРЕМЯ, А ЧАСТОТУ КОЛЕБАНИЙ.....  

Надеюсь, что тебе и другим не нужно объяснять что такое «частота»? 

«Целкни кобылу в нос — она взмахнет хвостом.»

«Зри в корень»  К.Прутков С 

 

marsdmitri
#41779 2021-03-30 01:38 GMT

Как работают атомные часы

https://oyla.xyz/article/kak-rabotaut-atomnye-casy

Работа в ФИАН по атомным часам с атомом Тулия.

https://scientificrussia.ru/articles/opticheskie-atomnye-chasy-v-shage-ot-budushchego

Здесь обсуждаются оптические решеточные часы.

,,As a result, compared to primary microwave standards, clocks based on optical transitions have recently demon-strated more than a factor of 100 improvement in both frequency stability and systematic uncertaintyproviding new capabilities in fundamental and applied science at the 10−18level"

В результате по сравнению с первичными стандартами микроволновых веществ, часы на основе оптических переходов, недавно продемонстрировали более чем в 100 раз совершенствования как в устойчивости частоты, так и в систематической неопределенности, обеспечивающей новые возможности в фундаментальной и прикладной науке на уровне 10-18.

Вот в статье из журнала Природа (Великобритании)

https://tf.nist.gov/general/pdf/3104.pdf

На сайте лаборатории сказано, что получили неопределенность 1.4 на 10-18

https://www.nist.gov/news-events/news/2021/03/nist-team-compares-3-top-atomic-clocks-record-accuracy-over-both-fiber-and

Поэтому я и подумал, что они хотят измерить время с еще большей точностью порядка до 10-18 секунд.

Мне кажется  вы не поняли главную идею статьи.

Сегодня используются атомные часы на атоме цезия, изотоп 133. Они позволяют измерять время с точностью 10-16 сек. В ФИАН в Москве в академическом институте ведутся опыты по использованимю атома Тулия.Он позволит измерять время с точностью 10-17сек.

Для решеточных оптических часов точность увеличивается в 100 раз. С 10-16 до 10-18  сек. Поэтому я и написал.

 


отредактировал(а) marsdmitri: 2021-03-30 02:05 GMT
marsdmitri
#41780 2021-03-30 02:04 GMT
#40727 Anderis :
#40720 marsdmitri :

В Канаде жулики из США получили финасирование у правительства...

 Спасибо! 

Это очень важная информация даказывающая, что ученые — это МЕЖДУНАРОДНАЯ МАФИЯ.

Люди, которые ищут истину, рагадывают загадки природы — не мафия. Мафия это вы, израильтяне, военные, политики, продавцы оружия, которые замусорили Землю ненужным оружием, порнографией, фильмами с убийствами. Вы навязывают его всем и рекламируйте, делайте провокации.


отредактировал(а) marsdmitri: 2021-03-30 02:21 GMT
Anderis
#41787 2021-03-30 07:36 GMT
#41780 marsdmitri :
#40727 Anderis :
#40720 marsdmitri :

В Канаде жулики из США получили финасирование у правительства...

 Спасибо! 

Это очень важная информация даказывающая, что ученые — это МЕЖДУНАРОДНАЯ МАФИЯ.

Люди, которые ищут истину, рагадывают загадки природы — не мафия.

Это тебе такое в пустую голову вдалбливают — одыватель всё схавает.

«Целкни кобылу в нос — она взмахнет хвостом.»

«Зри в корень»  К.Прутков С 

 

marsdmitri
#41806 2021-03-31 01:21 GMT

Прикладная физика.Команда МФТИ из г. Долгопрудного заняла второе место на

X Конкурсе по моделированию свойств промышленных жидкостей в США.

Сравнивали расчеты коэффициента динамической  вязкости для жидкости от 0,1 до 1000 МПа.

http://fluidproperties.org/results-tenth-challenge

https://zanauku.mipt.ru/2019/07/25/povedenie-smazki-pod-davleniem-smodelirovali/

Они проиграли из-за меньшей мощности суперкомпьютеров.

До этого команда Объединенного института высоких температур в Москве также занимала второе место в 2018 г.

marsdmitri
#41915 2021-04-08 10:44 GMT

Oбнаружили на Ферми лаб, что взаимодействие мюонов не согласуется со Стандартной моделью

Открытие  экспериментально подтверждено на уровне 4,1 сигма. Т.е. имеется один шанс из 40 тыс. на то, что это статистическая погрешность. Статистический уровень значимости (или достоверности) составляет 4,1 сигма. Нужно набрать статистику 5 сигма.

 Т.е. до 3,5 миллионов,

https://www.bbc.com/russian/features-56670544

Cообщение из Фермилаб.

https://news.fnal.gov/2021/04/first-results-from-fermilabs-muon-g-2-experiment-strengthen-evidence-of-new-physics/

перевод

Долгожданные первые результаты эксперимента «Мюон g-2» в Национальной ускорительной лаборатории Ферми Министерства энергетики США показывают, что фундаментальные частицы, называемые мюонами, ведут себя не так, как предсказывает лучшая теория ученых — Стандартная модель физики элементарных частиц. Этот знаменательный результат, сделанный с беспрецедентной точностью, подтверждает расхождение, которое грызет исследователей на протяжении десятилетий.

Убедительное свидетельство того, что мюоны отклоняются от расчетов Стандартной модели, может указывать на захватывающую новую физику. Мюоны действуют как окно в субатомный мир и могут взаимодействовать с еще неоткрытыми частицами или силами.

«Сегодня необычный день, которого так долго ждали не только мы, но и все международное физическое сообщество», — сказал Грациано Венанцони, со-спикер эксперимента «Mюон g-2» и физик из Национального института ядерной физики Италии. «Большая заслуга наших молодых исследователей, которые своим талантом, идеями и энтузиазмом позволили нам достичь этого невероятного результата».

Первые результаты эксперимента «Мюон g-2» в Фермилабе подтвердили наличие новой физики. Центральным элементом эксперимента является сверхпроводящее магнитное накопительное кольцо диаметром 15 метров, которое находится в детекторном зале среди стоек для электроники, мюонного канала и другого оборудования. Этот впечатляющий эксперимент проводится при отрицательной температуре -232,22 С (-450 градусов по Фаренгейту) и изучает прецессию (или колебание) мюонов при их движении в магнитном поле.

Мюон примерно в 200 раз массивнее электрона. Мюоны возникают естественным образом, когда космические лучи попадают в атмосферу Земли, и ускорители частиц в Фермилабе могут производить их в больших количествах. Подобно электронам, мюоны действуют так, как будто у них есть крошечный внутренний магнит. В сильном магнитном поле направление магнита мюона прецессирует или колеблется, подобно оси волчка или гироскопа. Сила внутреннего магнита определяет скорость прецессии мюона во внешнем магнитном поле и описывается числом, которое физики называют g-фактором. Это число может быть вычислено со сверхвысокой точностью. Когда мюоны циркулируют в магните «Muon g-2», они также взаимодействуют с квантовой пеной субатомных частиц, которые появляются и исчезают. Взаимодействие с этими короткоживущими частицами влияет на значение g-фактора, вызывая очень незначительное ускорение или замедление прецессии мюонов. Стандартная модель чрезвычайно точно предсказывает этот так называемый аномальный магнитный момент. Но если квантовая пена содержит дополнительные силы или частицы, не учитываемые Стандартной моделью, это еще больше изменит g-фактор мюона.

«Эта величина, которую мы измеряем, отражает взаимодействие мюона со всем остальным во Вселенной. Но когда теоретики вычисляют одно и то же количество, используя все известные силы и частицы в Стандартной модели, мы не получаем тот же ответ », — сказала Рене Фатеми, физик из Университета Кентукки и менеджер по моделированию мюона в эксперименте Muon g-2. «Это убедительное доказательство того, что мюон чувствителен к чему-то, что не соответствует нашей лучшей теории». Предыдущий эксперимент в Брукхейвенской национальной лаборатории Министерства энергетики США, завершившийся в 2001 году, дал намек на то, что поведение мюона не согласуется со Стандартной моделью. Новое измерение, полученное в эксперименте с мюоном «g-2» в Фермилабе, полностью согласуется со значением, полученным в Брукхейвене, и расходится с теорией с наиболее точным измерением на сегодня.

Принятые теоретические значения для мюона: g-фактор:

2,00233183620 (86)

аномальный магнитный момент: 0.00116591810 (43) [неопределенность в скобках]

Новые экспериментальные среднемировые результаты, объявленные сегодня коллаборацией «Muon g-2»:

g-фактор: 2,00233184122 (82)

аномальный магнитный момент: 0,00116592061 (41)

https://news.fnal.gov/wp-content/uploads/2021/04/Muon-g-2-results-plot.jpg

Объединенные результаты Фермилаба и Брукхейвена показывают разницу с теорией при значении 4,2 сигма, что немного меньше пяти сигм (или стандартных отклонений), которые ученые требуют, чтобы заявить об открытии, но по-прежнему являются убедительным свидетельством новой физики. Вероятность того, что результаты являются статистическими колебаниями, составляет примерно 1 из 40 000. В эксперименте Fermilab повторно используется главный компонент эксперимента в Брукхейвене — сверхпроводящее магнитное накопительное кольцо диаметром 50 футов. В 2013 году его перевезли по суше и морю на 3200 миль от Лонг-Айленда до пригородов Чикаго, где ученые могли воспользоваться ускорителем частиц Фермилаба и произвести самый интенсивный пучок мюонов в Соединенных Штатах. В течение следующих четырех лет исследователи собрали эксперимент; настроено и откалибровано невероятно однородное магнитное поле; разработаны новые методы, приборы и моделирование; и тщательно протестировали всю систему.

Первый результат эксперимента «Muon g-2» в Фермилабе подтверждает результат эксперимента, проведенного в Национальной лаборатории Брукхейвена два десятилетия назад. Вместе эти два результата показывают убедительные доказательства того, что мюоны расходятся с предсказаниями Стандартной модели. Изображение: Райан Постел, коллаборация Fermilab / Muon g-2.

Эксперимент «Мюон g-2» отправляет пучок мюонов в накопительное кольцо, где они тысячи раз циркулируют со скоростью, близкой к скорости света. Детекторы, расположенные на кольце, позволяют ученым определять, насколько быстро прецессируют мюоны. За первый год работы, в 2018 году, эксперимент Fermilab собрал больше данных, чем все предыдущие эксперименты с g-фактором мюонов вместе взятые. В сотрудничестве с более чем 200 учеными из 35 институтов в семи странах коллаборация «Muon g-2» завершила анализ движения более 8 миллиардов мюонов из этого первого запуска.

«По прошествии 20 лет, прошедших с момента окончания эксперимента в Брукхейвене, приятно, что наконец удалось разгадать эту загадку», — сказал ученый из Фермилаб Крис Полли, который является со-представителем текущего эксперимента и был ведущим аспирантом по исследованию по Брукхейвенскому эксперименту.

Анализ данных по второму и третьему запуску эксперимента продолжается, четвертый запуск продолжается, а пятый запуск запланирован. Объединение результатов всех пяти запусков даст ученым еще более точное измерение колебания мюона, показывая с большей уверенностью, скрывается ли новая физика внутри квантовой пены.

«На данный момент мы проанализировали менее 6% данных, которые в конечном итоге соберет эксперимент. Хотя эти первые результаты говорят нам о том, что есть интригующая разница со Стандартной моделью, мы узнаем гораздо больше в ближайшие пару лет », — сказала Полли.

Выявление тонкого поведения мюонов — замечательное достижение, которое будет направлять поиски физики за пределами Стандартной модели на долгие годы », — сказал заместитель директора Фермилаб по исследованиям Джо Ликкен.

«Это захватывающее время для исследований в области физики элементарных частиц, и Фермилаб находится в авангарде». 7 апреля в полдень по центральному времени США состоится пресс-конференция, на которой будут обсуждаться первые результаты эксперимента  «Mюоном g-2». Для получения информации о подключении репортерам следует обращаться по адресу [email protected]

Больше изображений эксперимента «Muon g-2» доступно в галерее «Muon g-2». Более подробная информация об эксперименте доступна на сайте «Muon g-2». Другие способы участия: совершите виртуальный круговой обзор эксперимента «Muon g-2» или посмотрите видео-тур с гидом. Посмотреть полный плейлист видео о «Muon g-2». Зарегистрируйтесь на бесплатную виртуальную публичную лекцию 17 апреля, в которой расскажут о новых результатах исследования «Muon g-2». 

Эксперимент «Muon g-2» поддерживается Министерством энергетики (США); Национальный научный фонд (США); Национальный институт ядерной физики (Италия); Совет по науке и технологиям (Великобритания); Королевское общество (Великобритания); Горизонт Европейского Союза 2020; Национальный фонд естественных наук Китая; MSIP, NRF и IBS-R017-D1 (Республика Корея); и Немецкий исследовательский фонд (DFG). Фермилаб является ведущей американской лабораторией по физике элементарных частиц. Лаборатория Управления науки Министерства энергетики США, Fermilab расположена недалеко от Чикаго, штат Иллинойс, и эксплуатируется по контракту с Fermi Research Alliance LLC. Посетите веб-сайт Fermilab по адресу https://www.fnal.gov и подпишитесь на нас в Twitter @Fermilab. Управление науки Министерства энергетики США является крупнейшим спонсором фундаментальных исследований в области физических наук в Соединенных Штатах и ​​работает над решением некоторых из самых насущных проблем нашего времени.

Для большей информации посетите https://science.energy.gov.

Через 2 года мы узнаем о том, открыли ли они новую частицу или пятую силу природы.

Если они не ошибаются, то она слабее силы гравитации.

Их статья https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.126.141801

Их препринт по теме  https://arxiv.org/pdf/2002.12347.pdf

Эксперимент «Последняя надежда» Находит доказательства существования неизвестных частиц

https://www.quantamagazine.org/muon-g-2-experiment-at-fermilab-finds-hint-of-new-particles-20210407 (перевод)

Элементарные частицы потрескивают энергией “виртуальных” частиц, которые постоянно появляются и исчезают. Эксперимент Фермилаба  Мюоном g-2 нашел убедительные доказательства того, что Стандартная модель физики элементарных частиц не может полностью объяснить происходящее.

Ранбо Чен для журнала Quanta
Спустя двадцать лет после того, как явная аномалия в поведении элементарных частиц породила надежды на крупный физический прорыв, новое измерение укрепило их: физики из Национальной ускорительной лаборатории Ферми под Чикаго объявили сегодня, что мюоны — элементарные частицы, похожие на электроны, — колебались больше, чем ожидалось, вращаясь вокруг намагниченного кольца.

Широко ожидаемое новое измерение подтверждает результат десятилетней давности, который попал в заголовки газет по всему миру. Оба измерения колебательности мюона, или магнитного момента, значительно превышают теоретический прогноз, рассчитанный в прошлом году международным консорциумом из 132 физиков-теоретиков. Исследователи Фермилаба подсчитали, что разница выросла до уровня, количественно определяемого как “4,2 сигмы”, на пути к строгому пятисигмовому уровню, который необходим физикам, чтобы заявить о своем открытии.

Если результаты правда, то расхождения убедительно свидетельствуют о том, что неизвестные частицы природы дают мюонам дополнительный толчок. Такое открытие, в конце концов, возвестило бы о крахе 50-летней Стандартной модели физики элементарных частиц-системы уравнений, описывающих известные элементарные частицы и взаимодействия. Если новый расчет верен, то физики, возможно, потратили 20 лет, гоняясь за призраком. Но предсказание Теоретической инициативы опиралось на другой расчетный подход, который оттачивался десятилетиями, и вполне мог быть правильным. В этом случае новое измерение Фермилаба представляет собой самый захватывающий результат в физике элементарных частиц за последние годы.

“Это очень чувствительная и интересная ситуация”, — сказал Золтан Фодор, физик-теоретик из Пенсильванского государственного университета, который является частью команды BMW.

Вид сверху на большое круглое стальное кольцо с множеством проводов и экспериментального оборудования.

 

Электромагниты внутри 50-футового мюонного кольца g-2 должны быть охлаждены всего на несколько градусов выше абсолютного нуля.

Рейдар Хан
Сам расчет BMW не является новостью; статья впервые появилась в качестве препринта в прошлом году

  https://arxiv.org/pdf/2002.12347.pdf. Аида Эль-Хадра, теоретик элементарных частиц из Университета Иллинойса, которая была соорганизатором Инициативы Теории, объяснила, что расчет BMW следует принимать всерьез, но что он не был учтен в общем прогнозе Инициативы Теории, потому что он все еще нуждался в проверке. Если другие группы независимо проверят расчет BMW, то Теоретическая инициатива включит его в свою следующую оценку.

Доминик Штекингер, теоретик из Дрезденского технического университета, который участвовал в Теоретической инициативе и является членом команды Fermilab Muon g-2, сказал, что результат BMW создает “неясный статус.” Физики не могут сказать, давят ли экзотические новые частицы на мюоны, пока они не согласятся с эффектами 17 частиц Стандартной модели, о которых они уже знают.

Несмотря на это, есть много оснований для оптимизма: исследователи подчеркивают, что даже если BMW прав, загадочная пропасть между этими двумя расчетами сама по себе может указывать на новую физику. Но на данный момент последние 20 лет конфликта между теорией и экспериментом, похоже, сменились чем-то еще более неожиданным: битвой теории против теории.

Важные мюоны

Причина, по которой физики с нетерпением ждали нового измерения Фермилаба, заключается в том, что магнитный момент мюона — по сути, сила его собственного магнетизма — кодирует огромное количество информации о Вселенной.

Столетие назад физики предполагали, что магнитные моменты элементарных частиц будут следовать той же формуле, что и более крупные объекты. Вместо этого они обнаружили, что электроны вращаются в магнитных полях в два раза больше, чем ожидалось. Их “гиромагнитное отношение”, или “g-фактор” — число, связывающее их магнитный момент с другими свойствами, — казалось, было 2, а не 1, неожиданное открытие, позже объясненное тем фактом, что электроны являются частицами со спином 1/2, которые возвращаются в одно и то же состояние после совершения двух полных оборотов, а не одного.

В течение многих лет считалось, что и электроны, и мюоны имеют g-факторы ровно 2. Но затем, в 1947 году, Поликарп Куш и Генри Фоули измерили g-фактор электрона, равный 2,00232. Физик-теоретик Джулиан Швингер почти сразу объяснил дополнительные биты: он показал, что небольшие поправки происходят от тенденции электрона мгновенно испускать и поглощать фотон, когда он движется в пространстве.

Происходят и многие другие мимолетные квантовые флуктуации. Электрон или мюон могут испускать и поглощать два фотона или фотон, который на короткое время становится электроном и позитроном, среди бесчисленных других возможностей, которые допускает Стандартная модель. Эти временные проявления путешествуют с электроном или мюоном, как антураж, и все они вносят свой вклад в его магнитные свойства. “Частица, которую вы считали голым мюоном, на самом деле является мюоном плюс облако других вещей, которые появляются спонтанно”, — сказал Крис Полли, другой руководитель эксперимента Fermilab Muon g-2. — Они меняют магнитный момент.”

Чем реже квантовая флуктуация, тем меньше она вносит вклад в g-фактор электрона или мюона. — Если углубиться в десятичные знаки, то можно увидеть, где вдруг впервые начинают появляться кварки, — сказала Полли. Далее идут частицы, называемые W-и Z-бозонами, и так далее. Поскольку мюоны в 207 раз тяжелее электронов, они примерно в 2072 (или 43 000) раза более склонны вызывать тяжелые частицы в своем окружении; поэтому эти частицы изменяют g-фактор мюона гораздо больше, чем электрон. “Итак, если вы ищете частицы, которые могли бы объяснить недостающую массу Вселенной — темную материю, — или вы ищете частицы теории, называемой суперсимметрией, — сказала Полли, — то именно здесь мюон играет уникальную роль.”

В течение десятилетий теоретики пытались вычислить вклад в g-фактор мюона, приходящий от все более маловероятных итераций известных частиц из Стандартной модели, в то время как экспериментаторы измеряли g-фактор со все возрастающей точностью. Если бы измерение превзошло ожидание, это выдало бы присутствие посторонних в окружении мюона: мимолетные появления частиц за пределами Стандартной модели.

Измерения магнитного момента мюонов начались в Колумбийском университете в 1950-х годах и были продолжены десятилетием позже в ЦЕРНЕ, европейской лаборатории физики элементарных частиц. Там исследователи впервые применили метод измерения, который до сих пор используется в Фермилабе.

Высокоскоростные мюоны выстреливаются в намагниченное кольцо. По мере того как мюон вращается вокруг кольца, проходя через его мощное магнитное поле, ось вращения частицы (которую можно представить в виде маленькой стрелки) постепенно вращается. Миллионные доли секунды спустя, как правило, после ускорения вокруг кольца несколько сотен раз, мюон распадается, производя электрон, который летит в один из окружающих детекторов. Различные энергии электронов, исходящих из кольца в разное время, показывают, как быстро вращаются мюонные спины.

 

Чем реже квантовая флуктуация, тем меньше она вносит вклад в g-фактор электрона или мюона. — Если углубиться в десятичные знаки, то можно увидеть, где вдруг впервые начинают появляться кварки, — сказала Полли. Далее идут частицы, называемые W-и Z-бозонами, и так далее. Поскольку мюоны в 207 раз тяжелее электронов, они примерно в 2072 (или 43 000) раза более склонны вызывать тяжелые частицы в своем окружении; поэтому эти частицы изменяют g-фактор мюона гораздо больше, чем электрон. “Итак, если вы ищете частицы, которые могли бы объяснить недостающую массу Вселенной — темную материю, — или вы ищете частицы теории, называемой суперсимметрией, — сказала Полли, — то именно здесь мюон играет уникальную роль.”

В течение десятилетий теоретики пытались вычислить вклад в g-фактор мюона, приходящий от все более маловероятных итераций известных частиц из Стандартной модели, в то время как экспериментаторы измеряли g-фактор со все возрастающей точностью. Если бы измерение превзошло ожидание, это выдало бы присутствие посторонних в окружении мюона: мимолетные появления частиц за пределами Стандартной модели.

Измерения магнитного момента мюонов начались в Колумбийском университете в 1950-х годах и были продолжены десятилетием позже в ЦЕРНЕ, европейской лаборатории физики элементарных частиц. Там исследователи впервые применили метод измерения, который до сих пор используется в Фермилабе.

Высокоскоростные мюоны выстреливаются в намагниченное кольцо. По мере того как мюон вращается вокруг кольца, проходя через его мощное магнитное поле, ось вращения частицы (которую можно представить в виде маленькой стрелки) постепенно вращается. Миллионные доли секунды спустя, как правило, после ускорения вокруг кольца несколько сотен раз, мюон распадается, производя электрон, который летит в один из окружающих детекторов. Различные энергии электронов, исходящих из кольца в разное время, показывают, как быстро вращаются мюонные спины.

 

В 1990-х годах команда Брукхейвенской национальной лаборатории на Лонг-Айленде построила кольцо шириной в 50 футов для разбрасывания мюонов и начала собирать данные. В 2001 году исследователи объявили о своих первых результатах, сообщив 2.0023318404 для g-фактора мюона, с некоторой неопределенностью в последних двух цифрах. Между тем, наиболее полный прогноз Стандартной модели в то время дал значительно более низкое значение 2.0023318319.

Он мгновенно стал самым известным в мире расхождением восьмого знака после запятой.

— Об этом писали сотни газет, — сказала Полли, которая в то время была аспиранткой, участвовавшей в эксперименте.

Измерения Брукхейвена превысили прогноз почти в три раза его предполагаемую погрешность, известную как отклонение в три сигмы. Разрыв в три сигмы значителен и вряд ли может быть вызван случайным шумом или неудачным накоплением мелких ошибок. Это сильно указывало на то, что в теоретических расчетах чего-то не хватало, что-то вроде частицы темной материи или дополнительного силового бозона.

Но маловероятные последовательности событий иногда случаются, поэтому физикам требуется отклонение в пять сигм между предсказанием и измерением, чтобы окончательно заявить об открытии.

Проблемы С Адронами
Через год после того, как Брукхейвен сделал первые выводы, теоретики заметили ошибку в предсказании. Формула, представляющая одну группу из десятков тысяч квантовых флуктуаций, в которых могут участвовать мюоны, содержала мошеннический знак минус; фиксация его в вычислении уменьшала разницу между теорией и экспериментом всего до двух сигм. Это не повод для волнения.

Но когда команда Брукхейвена собрала в 10 раз больше данных, их измерение g-фактора мюона осталось прежним, в то время как полосы ошибок вокруг измерения уменьшились. Расхождение с теорией выросло до трех сигм ко времени окончательного отчета об эксперименте в 2006 году. И он продолжал расти, поскольку теоретики продолжали оттачивать предсказание стандартной модели для g-фактора, не видя, как значение дрейфует вверх к измерению.

Брукхейвенская аномалия все больше вырисовывалась в психике физиков по мере того, как другие поиски новых частиц терпели неудачу. В течение 2010-х годов Большой адронный коллайдер стоимостью 20 миллиардов долларов в Европе сталкивал протоны в надежде создать десятки новых частиц, которые могли бы завершить структуру строительных блоков природы. Но коллайдер обнаружил только бозон Хиггса — последний недостающий элемент Стандартной модели. Тем временем множество экспериментальных поисков темной материи ничего не нашли. Надежды на новую физику все больше основывались на шатких мюонах. “Я не знаю, является ли это последней большой надеждой на новую физику, но она, безусловно, является главной”, — сказал мне Мэтью Бакли, физик элементарных частиц из Университета Рутгерса.

A Barge carrying a large electromagnet

A throng of people around a red 50-foot-wide circular ring.

Баржа с большим электромагнитом
Толпа людей вокруг красного круглого кольца шириной в 50 футов.
Оригинальный мюонный эксперимент g-2 был построен в Брукхейвенской национальной лаборатории на Лонг-Айленде в 1990-х годах. Вместо того чтобы строить новый эксперимент с нуля, физики использовали серию барж и грузовиков, чтобы переместить 700-тонное электромагнитное кольцо вниз по Атлантическому побережью, через Мексиканский залив и вверх по Миссисипи, Иллинойсу и Де-Плейнсу в Национальную лабораторию Ферми в Иллинойсе. Тысячи людей вышли на улицу, чтобы отпраздновать его прибытие в июле 2013 года.

Все знали, что для того, чтобы пересечь порог открытия, им нужно будет еще раз измерить гиромагнитное отношение мюона, причем более точно. Таким образом, были разработаны планы последующего эксперимента. В 2013 году гигантский магнит, используемый в Брукхейвене, был погружен на баржу у Лонг-Айленда и отправлен вниз по Атлантическому побережью и вверх по Миссисипи и Иллинойсу в Фермилаб, где мощный мюонный луч лаборатории позволил бы накапливать данные гораздо быстрее, чем раньше. Это и другие усовершенствования позволили бы команде Фермилаба измерить g-фактор мюона в четыре раза точнее, чем Брукхейвен.

В 2016 году Эль-Хадра и другие начали организовывать Теоретическую инициативу, стремясь сгладить любые разногласия и прийти к консенсусному прогнозу стандартной модели g-фактора до того, как поступят данные Fermilab. “Для того, чтобы воздействие такого изысканного экспериментального измерения было максимальным, теория должна в основном собраться вместе”, — сказала она, объясняя свои рассуждения в то время. Теоретики сравнили и объединили расчеты различных квантовых битов и фрагментов, которые вносят вклад в g-фактор мюона, и пришли к общему прогнозу прошлым летом 2.0023318362. Он упал на 3,7 сигмы ниже окончательного измерения Брукхейвена 2,0023318416.

Но доклад Теоретической инициативы не был окончательным словом.

Неопределенность относительно того, что Стандартная модель предсказывает для магнитного момента мюона, полностью проистекает из присутствия в его окружении “адронов” — частиц, состоящих из кварков. Кварки ощущают сильное взаимодействие (одно из трех взаимодействий Стандартной модели), которое настолько сильно, что кажется, будто кварки плавают в клею, и этот клей бесконечно плотен с другими частицами. Уравнение, описывающее сильное взаимодействие (и, следовательно, в конечном счете, поведение адронов), не может быть точно решено.

Аида Эль-Хадра, физик частиц из Университета Иллинойса, была одним из организаторов инициативы Theory Initiative, которая в прошлом году опубликовала наиболее приемлемую теоретическую оценку магнитного момента мюона.

Это затрудняет оценку того, как часто адроны появляются в середине мюона. Доминирующим сценарием является следующий: мюон, двигаясь вперед, на мгновение испускает фотон, который превращается в адрон и антигадрон; пара адрон-антигадрон быстро аннигилирует обратно в фотон, который мюон затем поглощает. Этот процесс, называемый адронной вакуумной поляризацией, вносит небольшую поправку в гиромагнитное отношение мюона, начиная с седьмого знака после запятой. Вычисление этой поправки включает в себя решение сложной математической суммы для каждой пары адрон-антигадрон, которая может возникнуть.

Неопределенность относительно этого термина поляризации адронного вакуума является основным источником общей неопределенности относительно g-фактора. Небольшое увеличение этого термина может полностью стереть разницу между теорией и экспериментом. У физиков есть два способа его вычислить.

С помощью первого метода исследователи даже не пытаются вычислить поведение адронов. Вместо этого они просто переводят данные из других экспериментов по столкновению частиц в ожидание термина поляризации адронного вакуума. “Подход, основанный на данных, был усовершенствован и оптимизирован на протяжении десятилетий, и несколько конкурирующих групп, использующих различные детали в своих подходах, подтвердили друг друга”,-сказал Штекингер. Теоретическая инициатива использовала этот подход, основанный на данных.

Но в последние годы сугубо вычислительный метод неуклонно совершенствуется. При таком подходе исследователи используют суперкомпьютеры для решения уравнений сильного взаимодействия в дискретных точках решетки, а не везде в пространстве, превращая бесконечно детализированную задачу в конечную. Этот способ крупнозернистого кваркового болота для предсказания поведения адронов “похож на прогноз погоды или метеорологию”, объяснил Фодор. Расчет можно сделать сверхточным, поставив точки решетки очень близко друг к другу, но это также подталкивает компьютеры к их пределам.

Команда BMW из 14 человек, названная в честь Будапешта, Марселя и Вупперталя, трех европейских городов, где первоначально базировалось большинство членов команды, использовала этот подход. Они сделали четыре главных нововведения. Сначала они уменьшили случайный шум. Они также изобрели способ очень точного определения масштаба в своей решетке. В то же время они более чем удвоили размер своей решетки по сравнению с предыдущими попытками, так что они могли изучать поведение адронов вблизи центра решетки, не беспокоясь о краевых эффектах. Наконец, они включили в расчет семейство усложняющих деталей, которыми часто пренебрегают, например, массовые различия между типами кварков. “Все четыре [изменения] требовали большой вычислительной мощности”, — сказал Фодор.

Затем исследователи завладели суперкомпьютерами в Юлихе, Мюнхене, Штутгарте, Орсе, Риме, Вуппертале и Будапеште и заставили их работать над новыми и более совершенными вычислениями. После нескольких сотен миллионов основных часов хруста суперкомпьютеры выплюнули значение для термина поляризации адронного вакуума. Их общая сумма, в сочетании со всеми другими квантовыми вкладами в g-фактор мюона, дала 2,00233183908. Это “довольно хорошо согласуется” с экспериментом Брукхейвена, сказал Фодор. — Мы перепроверили его миллион раз, потому что были очень удивлены.”

В феврале 2020 года они разместили свою работу на arxiv.org сервер препринтов https://arxiv.org/abs/2002.12347.

Большие блестящие стальные коробки с синими огоньками.
Суперкомпьютер JUWELS в исследовательском центре Юлиха в Германии-самый мощный в Европе. Это был один из семи суперкомпьютеров, используемых для вычисления аномального магнитного момента мюона.

Теоретическая инициатива решила не включать величину BMW в свою официальную оценку по нескольким причинам. Подход, основанный на данных, имеет несколько меньшую полосу ошибок, и три разные исследовательские группы независимо друг от друга рассчитали одно и то же. В отличие от этого, расчет решетки BMW был неопубликован еще прошлым летом. И хотя результат хорошо согласуется с более ранними, менее точными расчетами решетки, которые также оказались высокими, он не был независимо воспроизведен другой группой с той же точностью.

Решение Теоретической инициативы означало, что официальное теоретическое значение магнитного момента мюона имело разницу в 3,7 сигмы с экспериментальным измерением Брукхейвена. Это подготовило почву для того, что стало самым ожидаемым открытием в физике элементарных частиц со времен бозона Хиггса в 2012 году.

Откровения

Месяц назад команда Fermilab Muon g-2 объявила, что сегодня представит свои первые результаты. Физики элементарных частиц были в восторге. Лаура Бодис, физик из Цюрихского университета, сказала, что она “считала дни до 7 апреля”, ожидая результата в течение 20 лет. “Если результаты Брукхейвена подтвердятся новым экспериментом в «Фермилабе»,” сказала она, “это будет огромным достижением.”

А если нет — если аномалия исчезнет — некоторые в сообществе физики элементарных частиц боялись не меньше, чем “конца физики элементарных частиц”, сказал Штекингер. Эксперимент Fermilab g-2-это “наша последняя надежда на эксперимент, который действительно доказывает существование физики за пределами Стандартной модели”, сказал он. Если бы это не удалось, многие исследователи могли бы почувствовать, что “теперь мы сдаемся и должны делать что-то другое вместо того, чтобы исследовать физику за пределами Стандартной модели.” — Честно говоря, это может быть моя собственная реакция.”

Команда из 200 человек Fermilab показала результат только шесть недель назад на церемонии открытия в Zoom. Тэмми Уолтон (Tammy Walton https://computing.fnal.gov/tammy-walton/), ученый из команды, поспешила домой, чтобы успеть на шоу после работы в ночную смену над экспериментом, который в настоящее время идет в четвертом цикле. (Новый анализ охватывает данные первого запуска, что составляет 6% от того, что эксперимент в конечном итоге накопит.) Когда на экране появилось самое важное число, построенное вместе с предсказанием Теоретической инициативы и измерением Брукхейвена, Уолтон был взволнован, увидев, что оно приземлилось выше первого и почти вплотную приблизилось к последнему. “Люди будут безумно взволнованы, — сказала она.

Ожидается, что статьи, предлагающие различные идеи для новой физики, наводнят arxiv в ближайшие дни. Но за этим будущее неясно. То, что когда-то было просветляющим разрывом между теорией и экспериментом, теперь затуманилось гораздо более туманным столкновением расчетов.

Вполне возможно, что суперкомпьютерный расчет окажется неверным — что BMW упустила какой-то источник ошибки. “Мы должны внимательно изучить расчеты”,-сказал Эль-Хадра, подчеркнув, что еще слишком рано делать твердые выводы. “Это толкает на методы, чтобы получить эту точность, и мы должны понять, если то, как они толкали на методы, сломало их.”

Это было бы хорошей новостью для поклонников новой физики.

Интересно, однако, что даже если метод, основанный на данных, является подходом с неопознанной проблемой под капотом, теоретикам трудно понять, что это может быть за проблема, кроме неучтенной новой физики. “Потребность в новой физике будет только смещаться в другое место”, — сказал Мартин Хоферихтер из Бернского университета, ведущий участник инициативы Theory Initiative.

Исследователи, которые изучали возможные проблемы с методом, основанным на данных, в течение последнего года, говорят, что сами данные вряд ли будут ошибочными. Это результат десятилетий сверхточных измерений


отредактировал(а) marsdmitri: 2021-04-15 01:55 GMT