Барбекю из мироздания

Наука и технологии
Москва, 01.12.2008
«Эксперт» №47 (636)
Суперкомпьютерные вычисления подтвердили, что современная физика движется в правильном направлении: нуклоны состоят из кварков и глюонов, а энергия и масса с высокой точностью связаны друг с другом знаменитой формулой Эйнштейна

Физики-теоретики наконец смогли точно подсчитать, какой должна быть масса нуклонов (обобщающее название протонов и нейтронов) — базовых частиц, из которых состоит бОльшая часть обычного вещества во Вселенной. Для решения этой принципиальной научной задачи был создан международный консорциум, в состав которого входили ученые из Французского центра теоретической физики (Марсель), Французского национального центра научных исследований (CNRS), Института вычислительной техники им. Джона фон Ноймана (Юлих, Германия), Университета Этвеша (Будапешт, Венгрия) и ряда других научных учреждений (всего в этом проекте было задействовано 12 физиков-теоретиков из Франции, Германии и Венгрии).

В результате кропотливых многомесячных вычислений, проводившихся при помощи современной суперкомпьютерной техники, Лоран Леллюш, Штефан Дюрр, Золтан Фодор и Ко определили, что масса нуклона составляет 936 MeV/с2 (мегаэлектронвольт на секунду в квадрате).

Напомним, что, по Эйнштейну, масса тела m эквивалентна его энергии покоя E0: согласно его знаменитой формуле, E0=mc2, из чего тривиальной математической перестановкой получаем «размерность массы» m=E/c2, то есть те самые «(мега)электронвольты на секунду в квадрате».

Специфика этих математических расчетов не позволяла провести четкое разграничение между протонами и нейтронами, поэтому выданный на-гора результат теоретиков по массе нуклона — это некое усреднение данных, которое, впрочем, можно считать вполне корректным, так как, по экспериментальным оценкам, массы протона и нейтрона различаются не более чем на 1%.

В первом приближении итог этого масштабного компьютерного проекта может показаться довольно банальным: по сути, физики-теоретики, применив хитроумную математическую методику, всего лишь выловили нужную оценку массы нуклонов, очень близкую к данным, которые неоднократно получали много раньше их коллеги-экспериментаторы. Однако на самом деле их расчеты, успешно доведенные до конца благодаря совокупной мощи спаренных суперкомпьютеров IBM Blue Gene и двух кластерных вычислительных центров, выходят далеко за рамки интеллектуальных экзерсисов.

Задействованная Леллюшем и его коллегами так называемая калибровочная теория на решетке (lattice gauge theory) и ее производный вариант, квантовая хромодинамика (КХД) на решетке (lattice quantum chromodynamics), — сложнейшая модель, вобравшая в себя все ключевые элементы современной теоретической физики. И полученные результаты — первое долгожданное свидетельство того, что «решеточная КХД» корректно описывает реальные физические процессы и может стать в обозримом будущем основополагающим теоретическим инструментом исследования строения вещества.

Куда подевалась масса?

Идея о том, что все адроны (обширное семейство физических частиц, участвующих в сильных взаимодействиях, в которое входят и нуклоны) состоят из различного набора кварков, антикварков, а также частиц-переносчиков сильного взаимодействия — глюонов, была впервые выдвинута еще в 1964 году американцами Мюрреем (Марри) Гелл-

У партнеров

    «Эксперт»
    №47 (636) 1 декабря 2008
    Экономический кризис в регионах
    Содержание:
    Катастрофа откладывается

    Обзор экономической ситуации в регионах показывает, что России до действительно тяжелой депрессии еще далеко, а скорее всего, ее и не будет. После серьезного спада в 10–15% годовых и не очень продолжительного периода стагнации в регионах начнут быстро развиваться центры новых структурных сдвигов

    Обзор почты
    Международный бизнес
    Рейтинг
    Реклама