Властелины Колец

Наши читатели знакомы с Александром Платоновым по его филателистическим загадкам и статьям, посвященным точным наукам и маркам. Сегодня Александр представляет очередной материал, в котором рассказывает о сложных физических процессах, которые становятся интересными, когда к физике подключается филателия.

В предисловии к статье Александр написал: «Этот материал готовился как очередной вопрос в рубрику «Загадки», но пришлось вовремя остановиться, так как понял, что на подобную тему быстро не ответил бы и сам. Поэтому превратил его в небольшой обзор серии марок Макао 2002 года об адронном коллайдере, не выходя далеко за рамки темы почтового выпуска. Получилось местами немного сложновато, а где-то наивно и познавательно».  

*  *  * 

«Одно кольцо, чтобы править всеми»   

Как выглядит Большой адронный коллайдер, видели, пожалуй, многие. Он впечатляет своими размерами и интригует открытием тайны природы – бозоном Хиггса. 

Но филателия обладает еще и инсайдерской информацией, визуально раскрывающей процессы, происходящие в недрах детектора коллайдера. Попробуем подтвердить это с помощью почтовых марок. 

Сразу отметим, что поиск бозона Хиггса – это только тактическая задача, которая была успешно решена в 2012 году. Стратегической целью исследований является подтверждение состоятельности Стандартной модели физики элементарных частиц, которая описывает фундаментальные составляющие материи и их взаимодействия.

Ключевым элементом Стандартной модели является объединение (унификация) электромагнитного, сильного и слабого взаимодействия элементарных частиц, описанного в рамках теории Вайнберга-Салама-Глэшоу. Эти три вида взаимодействия при энергиях порядка 100 ГэВ становятся неразличимы.

Переносчиками слабого взаимодействия частиц, по теории Карло Руббиа, служат W- и Z-бозоны. В результате элементарные частицы получают массу. Но не все. Например, фотон всегда остается с нулевой инерционной массой.

Властелины Колец, разогнав навстречу друг другу протоны до скорости света, разбили материю почти до первобытного состояния. Протон-протонное взаимодействие с возникновением частицы Бога показано с помощью диаграммы Фейнмана-Хиггса. Но предварительно был пройден этап обнаружения бозонов W+ и W-, тоже отвечающих за слабое взаимодействие.

В Стандартную модель входят и фундаментальные частицы материи, такие как лептоны и кварки. Из них электроны и нейтрино не участвуют в сильном взаимодействии. Кварки же, наоборот, под действием сильного взаимодействия образуют адроны, например, протоны и нейтроны. Протоны и нейтроны – составная часть нас самих и всего, что мы видим, слышим и осязаем. Вплоть до самой крайней звезды. Адронный коллайдер – это про нас.

Квантовая хромодинамика или калибровочная теория сильного взаимодействия была разработана Марри Гелл-Манном и Джорджем Цвейгом.

Если разрушить протон, то можно попасть в царство двух верхних (u) и одного нижнего (d) кварка, обладающих цветовыми дробными зарядами. Каждый кварк должен иметь три цвета – красный, синий и зеленый. Верхние кварки имеют заряды по +2/3 каждый, нижний -1/3. Физики любят давать необычные имена и что-нибудь раскрашивать. Кварки «склеены» вместе с помощью глюонов, которые и являются переносчиками сильного взаимодействия. Этот «глюонный суп из кварков с приправами» вечен, как и сам протон. Его возраст равен возрасту Вселенной. Чтобы снять возможный вопрос, отметим, что желтый цвет означает наличие в «супе» антикварков. А как бы вы обозначили, например, антикрасный или антисиний цвет?

Заголовок финальной почтовой марки серии Макао 2002 года можно перевести как «Стремление к объединению или «Мечта об объединении». Много кто стремится, а один мечтает, глядя на все это.

Поскользнувшись и упав с высоты собственного роста, мы не скажем, что приземление является слабым. Физики же читают, что гравитация относится к слабым взаимодействиям. Только в Стандартной модели физики элементарных частиц не нашлось места общей теории относительности с ее гравитационным полем. Присутствует только нейтрино. Не об этом ли с грустью мечтает Альберт Эйнштейн?

Александр Платонов

Другие статьи автора: 

С радиацией по жизни
Коллекция без претензий
Что в имени моем тебе…
Из историии мореплавания
Все гениальное просто. Или нет?
Едут-едут по Пекину наши казаки
Созвездие кактусов
Исаак Ньютон и его яблоко
Певец русской природы
А рельсы-то, как водится, у горизонта сходятся
Мятежный «Баунти». По следам золотоносного «Оскара»
Красота и привлекательность Фибоначчи
Из истории изобретения автомобиля
Отсюдова и дотудова. Почему мы так измеряем
Первая энциклопедия математических знаний России
Вильгельм Рентген и его всепроникающие Х-лучи
Самое непростое простое солнечное вещество
От Ламарка до… Ламарка
Электричество, которое сначала открыли, а затем изобрели
Гении великого вращения
Бесконечность в бесконечно малом. Искусство самоподобия
Охотники за светом