Полiт.ua Государственная сеть Государственные люди Войти
31 мая 2016, вторник, 14:57
Facebook Twitter LiveJournal VK.com RSS

НОВОСТИ

СТАТЬИ

АВТОРЫ

ЛЕКЦИИ

PRO SCIENCE

ТЕАТР

РЕГИОНЫ

«Правое» и «левое» в мире элементарных частиц

 
Партнер проекта

5 сентября в рамках проекта «Публичные лекции Полит.ру» выступил доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН, заведующий лабораторией «физики тяжелых кварков» ИТЭФ Павел Николаевич Пахлов с лекцией на тему «Симметрия и антиматерия». Мы публикуем видеозапись и краткое резюме его выступления.

Обычно мы под симметрией понимаем геометрическую симметрию – совпадение частей фигуры относительно оси или точки. Но понятие симметрии в физике можно понимать расширенно: как неизменность физических явлений при каком-либо изменении. Эти изменения могут быть не только пространственными, но и временными. Электрический прибор будет работать, если мы включим его за тысячи километров от того места, где включали раньше. Закон Архимеда также действует на нас в ванне, как и 2200 лет назад действовал на своего первооткрывателя.

Мы привыкли определять понятия «правое» и «левое» относительно себя. Для человека, стоящего к нам лицом, то, что для нас «правое», будет «левым» и наоборот. Получатся, что «правое» и «левое» существуют для конкретного человека, а не для окружающего мира. Физические законы выполняются одинаково для движения слева направо и справа налево, волчок, раскрученный по часовой стрелке, ведет себя так же, как и тот, что запустили против часовой стрелки.

До XX века все были уверены, что при изменении пространственных координат, в том числе при зеркальном отображении, меняющем «правое» и «левое», физические процессы не меняются. Этот принцип получил название «закон сохранения пространственной четности». И механические, и электромагнитные явления ему подчинялись. Сюрприз, как это часто бывает, преподнес микромир.

В 1950-е годы физики-теоретики Ли Цзундао и Ян Чжэнин заподозрили, что при так называемых «слабых взаимодействиях», работающих при радиоактивном распаде, пространственная четность не сохраняется. Для проверки этого предположения в 1956 году был проведен эксперимент, вошедшей в историю как «эксперимент Ву». Его осуществила Ву Цзяньсюн, работавшая в США. В этом эксперименте изучался бета-распад ядер кобальта 60Co.

Чтобы выявить нарушение четности ядра кобальта ориентировали в магнитном поле. Так как тепловое движение атомов могло нарушить эту ориентацию, пришлось охладить кобальт до температуры в одну сотую кельвина – близко к абсолютному нулю, что само по себе очень сложно. При бета-распаде ядра кобальта превращались в никель с выделением электрона и нейтрино

60Co → 60Ni + e- + νe

В результате обнаружилось, что в одну сторону электронов вылетает больше, чем в другую. Если бы пространственная четность сохранялось, потоки электронов, вылетающих по направлению спина ядер кобальта и в противоположную сторону, были бы равными. Однако  оказалось, что электроны «предпочитают» лететь в сторону, противоположную направлению спина. Из этого следовало, что есть некоторое фундаментальная разница между двумя направлениями, и понятия «правое» и «левое» из относительных превратились в фундаментально различные.

Ассиметрия пространства по отношению к зеркальному отображению сильно озадачила физиков. Для восстановления порядка Лев Ландау предложил понятие комбинированной четности (CP-симметрия), которая сочетает в себе симметрию в пространственном положении частицы (P) и симметрию относительно знака (С), заменяющую частицы на античастицы. В результате мир элементарных частиц, потеряв С-симметрию и Р-симметрию, всё-таки оставался симметричным относительно СР-операций.

Но, как оказалось, нашли элементарные частицы, для которых нарушается и CP-симметрия. В 1964 году Джеймс Кронин и Вэл Фитч обнаружили это нарушение при распаде нейтральных К0-мезонов. К0-мезон распадается на два пи-мезона с испусканием позитронов чаще, чем с испусканием электронов. Разница в частоте составляет лишь 0,3%, но это явно указывает на нарушение СР-симметрии.

А. Д. Сахаров в 1968 году предположил, что именно это нарушение СР-симметрии сделало возможным существование нашего мира. Ведь, согласно стандартной модели возникновения Вселенной, после Большого взрыва образовалось равное количество материи и антиматерии, что в дальнейшем должно было бы привести к взаимной аннигиляции и переходу всей материи в энергию. Однако мир: галактики, звезды, планеты, люди, атомы – существует, значит, вещества почему-то стало больше, чем антивещества. Сахаров выдвинул гипотезу, что из-за несимметричности частиц становилось больше, а античастиц меньше, что и повлекло за собой существование вселенной.

В лекции Павел Пахлов обратил внимание слушателей на интересное явление в психологии восприятия. Симметрия для нас – признак красоты. Но если мы сгенерируем при помощи компьютера абсолютно симметричное лицо человека, оно покажется нам неествественным и некрасивым. Симметрия лица кажется нам красивой, лишь когда она слегка нарушена. Ученый предложил аналогию этого с миром физических явлений. В природе чаще всего царит симметрия, однако, возможно, существование мира в том виде, в каком мы его знаем, возможно лишь потому, что эта в некоторых случаях эта симметрия нарушается.

О симметрии в мире элементарных частиц, ее нарушении, решенных и еще нерешенных вопросах, которые это нарушение вызывает, об антиматерии и том, как ее добывают, вы можете подробнее узнать из видеоверсии лекции П. Н. Пахлова.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
Подпишитесь
чтобы вовремя узнавать о новых спектаклях и других мероприятиях ProScience театра!
3D Apple Facebook Google GPS IBM iPhone PRO SCIENCE видео ProScience Театр Wi-Fi альтернативная энергетика «Ангара» античность археология архитектура астероиды астрофизика Байконур бактерии библиотека онлайн библиотеки биология биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера бозон Хиггса визуальная антропология вирусы Вольное историческое общество Вселенная вулканология Выбор редакции гаджеты генетика география геология глобальное потепление грибы грипп демография дети динозавры ДНК Древний Египет естественные и точные науки животные жизнь вне Земли Западная Африка защита диссертаций землетрясение зоопарк Иерусалим изобретения иммунология инновации интернет инфекции информационные технологии искусственный интеллект ислам историческая политика история история искусства история России история цивилизаций История человека. История институтов исчезающие языки карикатура католицизм квантовая физика квантовые технологии КГИ киты климатология комета кометы компаративистика компьютерная безопасность компьютерные технологии коронавирус космос криминалистика культура культурная антропология лазер Латинская Америка лженаука лингвистика Луна мамонты Марс математика материаловедение МГУ медицина междисциплинарные исследования местное самоуправление метеориты микробиология Минобрнауки мифология млекопитающие мобильные приложения мозг Монголия музеи НАСА насекомые неандертальцы нейробиология неолит Нобелевская премия НПО им.Лавочкина обезьяны обучение общество О.Г.И. открытия палеолит палеонтология память педагогика планетология погода подготовка космонавтов популяризация науки право преподавание истории происхождение человека Протон-М психология психофизиология птицы ракета растения РБК РВК регионоведение религиоведение рептилии РКК «Энергия» робототехника Роскосмос Роспатент русский язык рыбы Сингапур смертность Солнце сон социология спутники старообрядцы стартапы статистика технологии тигры торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология Фестиваль публичных лекций физика физиология физическая антропология фольклор химия христианство Центр им.Хруничева школа эволюция эволюция человека экология эпидемии этнические конфликты этология ядерная физика язык

Редакция

Электронная почта: politru.edit1@gmail.com
Адрес: 129343, Москва, проезд Серебрякова, д.2, корп.1, 9 этаж.
Телефоны: +7 495 980 1893, +7 495 980 1894.
Стоимость услуг Полит.ру
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003г. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2014.