Последние достижения в физике

Последние достижения в физике

Космология

Согласно теории Большого Взрыва, Вселенная в момент образования была в чрезвычайно плотном и горячем состоянии, называемом космологической сингулярностью.

Открытие тёмной энергии

На основании проведённых в конце 1990-х годов наблюдений сверхновых звёзд типа Ia был сделан вывод, что постоянная Хаббла изменяется, и расширение Вселенной ускоряется со временем. Затем эти наблюдения были подкреплены другими источниками: измерениями реликтового излучения, гравитационного линзирования, нуклеосинтеза Большого Взрыва. Полученные данные хорошо объясняются наличием тёмной энергии, заполняющей всё пространство Вселенной.

Физика элементарных частиц

Главным результатом современной теоретической ФЭЧ является построение Стандартной модели физики элементарных частиц. Данная модель базируется на идее калибровочных взаимодействий полей и механизме спонтанного нарушения калибровочной симметрии (механизм Хиггса). За последние пару десятков лет её предсказания были многократно перепроверены в экспериментах, и в настоящее время она — единственная физическая теория, адекватно описывающая устройство нашего мира вплоть до расстояний порядка 10⁻¹⁸ м.

В последнее время имеются опубликованные экспериментальные результаты, не укладывающиеся в рамки Стандартной модели, — рождение мюонных струй на коллайдере Тэватрон, установке CDF в протон-антипротонных столкновениях при полной энергии 1,96 ГэВ.^[1][2][3] Впрочем, многие физики считают найденный эффект артефактом анализа данных (статью коллаборации CDF согласились подписать только около двух третей её участников).^[4]

Перед физиками, работающими в области теоретической ФЭЧ, стоят две основные задачи: создание новых моделей для описания экспериментов и доведение предсказаний этих моделей (в том числе и Стандартной модели) до экспериментально проверяемых величин.

Квантовая гравитация

Два основных направления, пытающихся построить квантовую гравитацию, — это теории суперструн и петлевая квантовая гравитация.

В первой из них вместо частиц и фонового пространства-времени выступают струны и их многомерные аналоги — браны. Для многомерных задач браны являются как бы многомерными частицами, но с точки зрения частиц, движущихся внутри этих бран, они являются пространственно-временными структурами. Во втором подходе осуществляется попытка сформулировать квантовую теорию поля с отсутствием привязки к пространственно-временному фону. Большинство физиков сейчас полагают, что правильный второй путь.

Квантовые компьютеры

Квантовый компьютер — это гипотетическое вычислительное устройство, существенно использующее при работе квантовомеханические эффекты, такие как квантовая запутанность и квантовый параллелизм. Идея квантовых вычислений, впервые высказанная Ю. И. Маниным и Р. Фейнманом состоит в том, что квантовая система из L двухуровневых квантовых элементов (кубитов) имеет 2^L линейно независимых состояний, а значит, вследствие принципа квантовой суперпозиции, 2^L-мерное гильбертово пространство состояний. Операция в квантовых вычислениях соответствует повороту в этом пространстве. Таким образом, квантовое вычислительное устройство размером L кубит может выполнять параллельно 2^L операций.

Нанотехнологии

Наношестерни из одной молекулы

Нанотехнология — область прикладной науки и техники, имеющая дело с объектами размером менее 100 нанометров (1 нанометр равен 10⁻⁹ метра). Нанотехнология качественно отличается от традиционных инженерных дисциплин, поскольку на таких масштабах привычные, макроскопические, технологии обращения с материей часто неприменимы, а микроскопические явления, пренебрежительно слабые на привычных масштабах, становятся намного значительнее: свойства и взаимодействия отдельных атомов и молекул, квантовые эффекты.

В практическом аспекте это технологии производства устройств и их компонентов, необходимых для создания, обработки и манипуляции частицами, размеры которых находятся в пределах от 1 до 100 нанометров.^[5] Однако нанотехнология сейчас находится в начальной стадии развития, поскольку основные открытия, предсказываемые в этой области, пока не сделаны. Тем не менее, проводимые исследования уже дают практические результаты. Использование в нанотехнологии передовых научных достижений позволяет относить её к высоким технологиям.

Примечания

1. ↑ Study of multi-muon events produced in p-pbar collisions at sqrt(s)=1.96 TeV (англ.).
2. ↑ Коллаборация CDF открыла нечто выдающееся, Что интересного происходит в науке (2008-10-31).
3. ↑ Детектор CDF обнаружил явление, не поддающееся объяснению в рамках Стандартной модели, Элементы (2008-11-02).
4. ↑ Where are the muon-muon pairs coming from?, PhysOrg.com, 04.11.2008.
5. ↑ Шаповалов А., Корнышева А., Козенко А., Гриб Н. Нанотехнологии зарядили энергией. Газета "КоммерсантЪ" № 163(3739) (08.09.2007). Проверено 16 апреля 2009.