Бозон Хиггса и Наделение Массой

    Корни топика здесь.

    Сегодня на конференции в ЦЕРН официально объявили, что каналы распада ZZ и фотон-фотон дают общую достоверностью в 5 сигма. Это означает, что преодолен порог между успешной догадкой и научным открытием. Они определенно открыли частицу. В то же время, эксперимент ATLAS более сдержан в своем настроении.

    И это отличный момент, чтобы разобраться в том, что мы знаем об этой частице. Лично меня, как студента-физика, интересует разрушение культа Наделения Массой. На этом и сконцентрируемся. Я попробую, насколько это вообще возможно, просто и наглядно объяснить фразу, которую все слышали.





    Для этого необходимо познакомиться с двумя краеугольными камнями теоретической физики — принципом наименьшего действия и теоремой Нётер.

    Симметрии

    Многие явления современной теории можно объяснить простой конструкцией: наделение Вселенной определенной симметрией — теорема Нётер — известное физическое явление. Несколько примеров:

    • пространство однородно — симметрия относительно трансляций — закон сохранения импульса
    • время однородно — симметрия относительно перемещений во времени — закон сохранения энергии (на самом деле, тот же закон, что и с импульсом)
    • пространство изотропно — симметрия относительно вращений — закон сохранения момента импульса (с этого момента можно ездить на велосипеде)
    • чуть сложнее: если принять, что теория симметрична относительно локальных калибровочных преобразований — в несколько шагов можно получить свет, электричество и все блага цивилизации


    Пользуясь тем же принципом, мы можем подобрать набор симметрий и получить систему, которой соответствует современная Стандартная модель. Но тогда мы получим 4 калибровочных бозона — фотон, W± и Z, которые не будут иметь массы.

    В то же время на эксперименте мы однозначно наблюдаем 1 безмассовый (фотон) и 3 довольно тяжелых частицы.

    Здесь важно понять, что в физике множество явлений сильно меняются внешне, в зависимости от того, как мы их рассматриваем — но при этом разные «представления» все равно описывают одно и то же явление. В квантовой физике вообще тяжело говорить о каких-то частицах или состояниях — свойства сильно зависят от базиса, по которому мы их раскладываем. Вспомним, хотя бы, осцилляции каонов.

    Спонтанное нарушение симметрии

    Перейдем конкретно к Наделению Массой. Простейший способ понять, почему мы предсказываем безмассовые частицы, а меряем — массивные, состоит в механизме спонтанного нарушения симметрии в системе. Для понимания этого механизма необходимы базовые знания в классической механике (у нас в университете ее изучают на 2 курсе) — я не могу на это рассчитывать, потому буду обходиться без формул, сколько могу. Дальше сошлюсь на Википедию.

    Отвлечемся и рассмотрим простейшую механическую систему: цилиндр из какого-то однородного материала, размещенный вертикально, на основания которого мы будем давить. Какое-то время все будет идти хорошо: цилиндр симметричен и он постепенно становится короче под давлением. Но в какой-то момент напряжения внутри цилиндра вырастут настолько, что ему станет невыгодно уплотняться по длине — состояние, в котором цилиндр согнулся в сторону, становится предпочтительным и система стремится к нему.

    В этот момент возникает вопрос: в какую сторону выгнуться цилиндру? Все направления одинаковы и цилиндр начинает напоминать античного осла, который умер, выбирая между двумя одинаковыми стогами сена. С другой стороны, система обязана занять какое-то положение — и оно не произвольно, но зависит от куда более сложной динамики системы. Для нас же, рассматривающих систему кинематически — выбор будет случайным, спонтанным.

    Если рассмотреть это на языке математики, получим следующую картинку:



    Это график энергии системы, а шарик символизирует текущее ее состояние. Эквивалентной этой системе будет еще более простая: безмассовая частица в потенциале, что имеет форму ровно, как на изображении выше. Но мы посмотрим еще проще — на частицу в одном измерении на одном центральном сечении этого графика:



    Обновление: как справедливо заметил newpavlov, это не совсем классическая механика — здесь больше классической теории поля. Потому частица описывается не ее координатой, а значением своей «плотности» в точках пространства. Спасибо.

    Сейчас мы увидим, как она приобретает массу. Начинаются формулы. Классическая механика, 2 курс. Первый том Ландау, если угодно :) Или же — статья на википедии.

    Лагранжиан системы:


    (L — функция Лагранжа, фи — поле плотности частицы и зависит от координат и времени, лямбда и v — параметры потенциала, производная берется по координатам и времени)

    Первое слагаемое — кинетическое, второе — соответствует потенциалу, в котором находится частица. Но все волшебным образом меняется, если мы изменим систему отсчета. Переместим 0 системы в один из минимумов потенциала — спонтанно нарушим симметрию. Фактически, мы принимаем, что система скатилась в какой-то определенный минимум.





    Тогда она выглядит вот так:





    Что мы видим? Благодаря замене переменных в системе выделилось слагаемое, множитель в котором мы можем интерпретировать, как массу нашей частицы. Тем не менее, на самом деле, не произошло ничего сверхъестественного. Мы просто изменили, если угодно, точку зрения — отошли на 3 шага влево.

    Выводы

    Подобным образом — только в значительно более усложненном виде — мы можем увидеть, что существовавшая недавно неполная Стандартная модель может стать не только самосогласованной на практике, но и согласующейся с куда более общей теоретической конструкцией.

    Замечу: бозон Хиггса можно рассматривать и без всего вышенаписанного. Если забыть о симметриях, бозон Хиггса становится просто частицей, благодаря существованию которой эксперимент сходится с теорией.

    Тем не менее, это не умаляет достижения. Сегодня мы получили подтверждение одной из наиболее удачных догадок в теоретической физике.

    Вот так я представляю себе простейшее объяснение этого интересного фокуса. Всем хорошего дня, не ведитесь на популизм!



    Отдельное спасибо m0nhawk за помощь с картинками.
    Ads
    AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

    More

    Comments 257

      +5
      В интересное время мы живём.
        +41
        Это тоже интересное заблуждение :) Это время лично вам интересно, потому что вы в нем живете и других не видели. Я думаю, время, все-таки, и в этом отношении однородно (не путать с контекстом в топике).
          +2
          Хотел курсивом написать.
            0
            А как же «период застоя» (1964-1987)?
            P.S: Хотя, может быть и тогда весело было...
              +11
              Это, по совместительству, была эпоха покорения космоса. И бурного развития кибернетики — почти как сейчас. Вот только поток информации был меньше, потому что Интернета не было.
                +6
                А может быть плотность событий на единицу времени возрастает?
                  +9
                  Конечно, возрастает, Вас зря минусуют.

                  Почитайте про ускоряющийся рост научного знания и технологическую сингулярность. В принципе, это логично — чем больше мы узнаем, тем больше получаем исходных данных для последующих открытий. Своего рода цепная реакция научных открытий.

                  Можно вспомнить про знание как расширяющийся круг: чем больше мы знаем, тем больше граница с непознанным.
                  • UFO just landed and posted this here
                      +1
                      Боюсь, что они фрактальные. Граница непознанного растет вместе с каждой новой веткой знания (как кора у дерева), а щели зарастают крайне редко.
                        +1
                        Я думаю, щели все-таки зарастают сами, в процессе того, как старые открытия начинают применяться в реальности, когда нарастает знание о «побочных эффектах» и так далее.

                        Уместно провести аналогию с фронтиром: есть разведчики, которые движутся вперед своими собственнами тропами в поисках новых земель, источников воды и еды и т.д. — и есть землепащцы и фермеры, которые идут вслед за ними и распахивают и осваивают эти земли, не оставляя пробелов.

                        Черт, кажется, я пересказываю рассказ Альтова (Альтшуллера) "Ослик и аксиома" :-)

                        "- Смотри. Вот фронт науки, он идет вперед, — Антенна берет кофейные чашки и показывает, как это происходит. — Можно двигаться с этим фронтом. А можно уйти в десант и высадиться где-то далеко-далеко.
                        — И давно ты… высадился?
                        — Нет. Лет шесть.
                        — А сколько нужно ждать, пока фронт подойдет?
                        Антенна недоумевающе смотрит на меня.
                        — Не знаю… Какое это имеет значение?
                        Я ничего не отвечаю. У меня просто не хватает духа сказать: «Ты далеко высадился, дружище. Слишком далеко от сегодняшнего фронта науки. Наверное, на расстоянии целой жизни»."
                        • UFO just landed and posted this here
                            0
                            И она будет дробная
                          +1
                          Существует и обратная сторона (в научном контексте): чем больше вы знаете, тем, порой, сложнее свести всё воедино.
                  +3
                  В самое интересное в обозримой истории. Но в будущем может быть еще интереснее.
                • UFO just landed and posted this here
                    +33
                    да, теперь в тендерах будут писать «в смету должно быть заложено влияние бозона Хиггса»
                      –3
                      Прочитал «в сметану». Типа как сейчас пишут про ГМО.
                        +9
                        Вспомнил случай лет 9 назад на рынке в Донецке (Украина). Спрашиваю у бабульки почему так за один день лук подорожал. На что он невозмутимо отвечает: «Так война же в Ираке!».
                          +2
                          Ну, хорошо что не революция в Гондурасе.
                        +10
                        Знаете, лично я считаю, что эти вещи и не должны никому ничего давать, кроме ощущения великолепия и самосогласованности Вселенной. Но если вы ожидаете технологического скачка — эта вся шумиха посвящена подтверждению гениальной догадки, которой, кажется, лет 25 уже. С этого момента мы уверены в нашей конструкции и знаем, что развивать надо именно ее. И со временем мы сможем применить ее на практике.
                          +9
                          Это фундаментальная наука! Это площадка для открытий и изобретений в будущем.
                          Например, квантовая физика, некоторое время назад простого человека никак не касалась, а сейчас производители электроники уже учитывают квантовые эффекты, да и квантовые компьютеры уже вроде как есть.
                            0
                            Эффекты высчитывают, комьютеры есть. Более того, основная проблема минитюаризации техники — резкий рост сопротивления проводников при дальнейшем уменьшении толщины.
                              +8
                              Вот вот. Чем больше человечество копит знания о вселенной, тем больше прорывов будет в будущем.
                              Сейчас простому обывателю нужно больше «изобретение» новой версии айфона, но люди не задумываются о том что они пользуются плодами работы не только инженеров и программистов, но и физиков, химиков, математиков.
                            +1
                            у нас есть теперь подтвержденное объяснение взаимодействий с точки зрения некой модели, которая называется стандартной. а значит, можно двигаться дальше. теперь мы просто знаем чуть больше, как устроена вселенная.
                              +3
                              Простым обывателям ЦЕРН дал как минимум сам интернет, в котором вы задаете этот вопрос. Фундаментальная наука не дает прямой выгоды, но по мере ее развития появляется множество прикладных решений, применимых в жизни.
                            • UFO just landed and posted this here
                                +9
                                Да. Думаю, мы слишком трехмерные и глупые, чтобы осознавать эти вещи без опоры математики.
                                  +4
                                  а думаем так и вовсе «плоско». Сетчатка глаза ведь двумерная. И объем мы воспринимаем только за счет бинокулярности зрения, то есть, сопоставляя 2 разные двумерные проекции 3-х мерных обьектов.

                                  Нам и 3-е измерение дается с трудом, для примера достаточно попробовать представить какая фигура будет заметена (какая будет отброшена тень), если взять куб за противоположные вершины и начать его быстро вращать, смотря на него из плоскости, перпендикулярной оси вращения.
                                  Из всех кого я спрашивал — правильный ответ сразу не дал никто, а после долгих раздумий и нескольких попыток — лишь 1 из 5 ответил верно
                                    0
                                    Если я правильно понял вопрос — фигура, ограниченная 4 отрезками прямых и двумя отрезками гипербол. Думал 2 секунды.
                                      +3
                                      Повешу картинкой
                                      image
                                        +1
                                        Ну, да. Два конуса и сегмент Шуховской башни.
                                          0
                                          Отличная задачка
                                            0
                                            А теперь тот же вопрос про четырехмерный куб. Крутить будем во всех возможных направлениях :)
                                              0
                                              Задачка на сообразительность: а сколько там возможных направлений?
                                                0
                                                Для вращения куба, который мы держим за две противоположные вершины? Тоже хорошая задачка :)
                                                  0
                                                  Или, хотя бы, сколько независимых вращений в четырехмерном пространстве? А в пяти?
                                                    0
                                                    Есть ли полюс у пятимерной планеты? Я сначала, когда про него прочитал, долго смеялся. Потом понял, что сам дурак.
                                                      0
                                                      В смысле, есть ли ось вращения у пятимерного поворота? Гм… Думать надо.
                                                        0
                                                        Неподвижная ось. И главное — одна ли она. Речь идет именно о планете (звезде), а не о произвольном экспериментальном шарике.
                                                      0
                                                      Вообще, вопрос требует уточнения, что такое «независимых». Если это то же, что число степеней свободы (или размерность пространства поворотов) — это одно. Если максимальное число коммутирующих вращений — совсем другое.
                                                    0
                                                    Про проекцию ответ готов, но он неинтересный.
                                                0
                                                Но ведь это «вид из плоскости» параллельной оси вращения.
                                                  +1
                                                  Действительно. Правда, что такое «вид из плоскости»? Хитрая фигура — либо проекция (вид) вдоль линии, перпендикулярной оси вращения, либо проекция на плоскость, параллельную оси вращения. А если наоборот, то будет круг. Тогда понятно, почему не давали правильных ответов.
                                                    0
                                                    Я как раз про себя ответил «круг» и решил, что это я условие неправильно понял :) Правда, за 2 секунды я недогадался что в правильном ответе фигурируют гиперболы. Так что все равно балбес
                                              +1
                                              На меня очень большое впечатление произвел рассказ Пятое измерение, который я читал в «Юном технике» в 9 лет. Как раз про фигуры вращения и перехода на новое измерение (там все немного наивно, но… 9 лет же).

                                              «Ну, допустим, мы начинаем вращать прямоугольник вокруг одной из боковых сторон. Что получим?
                                              Галина Владиславовна строго посмотрела на Ольгу Сергеевну поверх очков, и учительница литературы встала.
                                              — Мы получим цилиндр, Галина Владиславовна.
                                              — Очень хорошо, умница. Да вы садитесь, садитесь.»
                                                0
                                                Ну, если он будет вращать цилиндр вокруг оси, перпендикулярной трем нашим, то он из 3D не выйдет. Так что может и шар (наш, трехмерный) получиться, если повезет. Чтобы выйти в 4D, надо взять какую-нибудь плоскость (например, основание цилиндра) и вращать вокруг нее. Кстати, что при этом получится? ;)
                                            +2
                                            Особенно занятно, что результаты квантовые теории дают прекрасные, но никто до сих пор не знает — есть ли у частиц траектория? Шредингеровская квантовая механика говорит, что траектории нет и частица просто иногда где-то бывает. Формализм континуального интеграла говорит, что частица идеть по какой-то из бесконечного числа всевозможных траекторий — с определенной вероятностью.
                                              +2
                                              Частица просто где-то иногда может быть. И в среднем её ровно одна штука.
                                                0
                                                Да. Два абсолютно разные (взаимоисключающие) подходы с одинаковыми результатами (там, где их можно сравнивать). А еще есть какой-то pilot-wave подход.
                                                  0
                                                  И ведь частица идет по всем возможным траекториям. И результаты суммируются (если траектории закончились в одной и той же Вселенной). Что там на этой основе посчитали с 14 или 18 знаками? Какой-то магнитный момент?

                                                  Кстати, пошел искать — сразу наткнулся вот на это: www.membrana.ru/particle/16368 (искать первоисточники лень). Опубликовано ровно год назад.
                                                    0
                                                    > И ведь частица идет по всем возможным траекториям. И результаты суммируются с определенной весовой функцией

                                                    Это как раз подход континуального интеграла. Тут важнее то, что он дает аналитические результаты, которые совпадают со шредингеровскими. Тут, знаете ли, бесконечная точность :)
                                                      0
                                                      Разница в том, что этот подход предполагает, что частица уже есть, причем где-то здесь. То есть, что коллапс волновой функции к началу эксперимента уже случился, и мы начали обсчитывать варианты снова. Нужны ли такие допущения в шредингеровской модели?
                                                      Наверное, да. Иначе бы результаты не совпали.
                                                      Интересно, почему все говорят, что прошлое предсказуемо? Разве уравнение Шредингера не симметрично по времени?
                                                        0
                                                        Не, тут фокус в том, что континуальный интеграл и шредингеровскую механику сравнивают на связанных состояниях — на периодичных траекториях, если угодно. Например, гармонический осциллятор. Тогда все хорошо проходит.
                                                0
                                                  0
                                                  Не более, чем еще одна попытка описать волновую функцию для «трехмерных и глупых». Интерпретация «multiple minds» мне кажется чуть посерьезнее (и правдоподобнее). В пределах мозга меньше проблем с одновременностью квантовых событий (хотя если придираться, то и они существуют).
                                              –51
                                              >> время однороно
                                              судя по всему — опечатка

                                              и вообще не понял каким боком эта статья относится к хабру и айти
                                                +10
                                                Ожидаемый вопрос номер 1. Даже грустно как-то отвечать. Сейчас, поищу в закромах. Вот: habrahabr.ru/post/126523/#comment_4168480

                                                Попрошу заметить, статья в хабе «научно-популярное» — в оффтопике.
                                                  +55
                                                  Слушайте, у нас тут величайшее открытие последних десятилетий. Вам больше нравятся обзоры новых телефонов?
                                                    +2
                                                    А ведь и правда. Ничего более фундаментального что-то не вспоминается.
                                                    • UFO just landed and posted this here
                                                        0
                                                        И Теорема Ферма? Может быть. Впрочем, ВТФ — не более, чем задачка по теории чисел, основная ценность которой — в развитии теорий, потребовавшихся для ее доказательства. Про Перельмана ничего не скажу, в фундаментальности его результата я не разбирался.
                                                        +1
                                                        t-кварк (Теватрон, 1995 год)
                                                          +1
                                                          Конденсат Бозе — Эйнштейна — тоже 1995. Кварк-глюонная плазма — 2005. Но там вряд ли кто-нибудь сомневался в успехе. Насчет t-кварка не знаю.
                                                          А бозон Хиггса не дает новых кварков?
                                                            0
                                                            Не дает. Новые кварки пока не нужны. Либо у них настолько большие массы, что их влияние незаметно.
                                                    • UFO just landed and posted this here
                                                        +10
                                                        Как говорится — давай дасвиданья!
                                                      • UFO just landed and posted this here
                                                          0
                                                          Знаете, я решил, что «Лагранжиан системы:» решит затруднение с буквой L :) А в чем прелесть вашей формулы — сглаживание? Я использовал www.texify.com/
                                                          • UFO just landed and posted this here
                                                              0
                                                              К сожалению, еще раз набирать формулы мне очень лениво, но пояснения обозначений я добавил :)
                                                                0
                                                                Упс, но набрать, все же, прийдется. Опечатался.
                                                                +1
                                                                Есть такой ресурс, mathbin.net, на нём рендерер более приятный, сравните:

                                                                — texify
                                                                — mathbin
                                                                  +2
                                                                  Спасибо, но я уже воспользовался советом m0nhawk'а — www.codecogs.com/latex/eqneditor.php
                                                                    0
                                                                    Да, там такой же :)
                                                                      0
                                                                      Когда-то в недрах системных папок Microsoft Office лежал исполняемый файл equation.exe, со значком в виде нескольких математических символов. Собственно, это майкрософтовкий редактор формул, который ms office использует для вставки формул в документ, но его можно использовать и отдельно. Чтобы преобразовать формулу в картинку — скопируйте её и вставьте в paint. Будет ли сглаживание — зависит от того, включено ли оно в системе.
                                                                        +9
                                                                        Слишком сложно. Кстати, вы windows-центричны :)
                                                                          +1
                                                                          Не будем разводить холивар. Просто — так сложилось исторически :)
                                                                      0
                                                                      mathbin лучше — он на тёмном фоне нормально выглядит. =)
                                                                  +59
                                                                  Всю ночь, наверное, физики будут под окнами орать и по городу с флагами ездить (((
                                                                    +40
                                                                    В фонтане купаться
                                                                      0
                                                                      Кстати, реальный случай во времена Союза. После защиты докторской академики постановили искупаться в фонтане во славу Науки. Это одна из причин, почему в СССР запрещали банкеты после защит :)
                                                                        0
                                                                        Рассказывают, что в некоторых организациях в силиконовой долине, если проект сдают раньше срока, то начальника проекта всем коллективом «купают» в фонтане. любом.
                                                                          +1
                                                                          Фонтан-поилка возле столовой.
                                                                        +1
                                                                          0
                                                                          Ого. Меня там точно не было.
                                                                            –3
                                                                            Вас смущают люди, которые имеют одинаковые ассоциации? И за минус — тоже спасибо.
                                                                          +1
                                                                          Было бы, кстати, класно, если бы какая добрая душа сголосилась перерисовать картинки :)
                                                                            +2
                                                                            По Фрейду, голубчик!
                                                                              0
                                                                              А?
                                                                                0
                                                                                А??)
                                                                                  0
                                                                                  Черт. Хабра заглючила — показало, будто вы свой комментарий дважды написали.

                                                                                  Добрая душа, кстати, нашлась. Просто весь вчерашний день я был в комментариях и наваял текстов много больше, чем было в самом топике.
                                                                                +3
                                                                                Я пока плюнул на свои попытки понять современную физику, после того как прочитал 10 разных статей и книжек про СТО и только случайно в Википедии прочитал, что там не «скорость света» важна, а максимальная скорость распространения полей и частиц. Нет, писалось конечно, но вот вообще без рассказа о проблеме близко и дальнодействия, так что понять было невозможно.

                                                                                Там же случайно прочитал о законе обратных квадратов. А вот об этом вообще нигде не писалось, точно. Хотя по идее такое в учебниках для школ объяснять надо.

                                                                                После чего меня от физических книжек аж тошнит. Наперед же знаю, что попытавшись разобраться обязательно окажется, что автор или просто не знает или не считает нужным обосновать какое-то базовое понятие, например что он имеет ввиду по словом «время» и что это не то «время», что в быту…
                                                                                  +3
                                                                                  Я бы сказал, даже забавнее: не надейтесь, что мы понимаем хоть часть тех вещей, о которых мы говорим. Интересно, что мы при этом научились ими пользоваться.
                                                                                    0
                                                                                    Жду, когда в физике случится такая революция, которая в философии случилась после всеобщего признания принципиов аналитической философии (в основном в части анализа языка). А то мне кажется ситуация полностью аналогична.
                                                                                      +1
                                                                                      Интересно, минусы — потому что минусующие не знают, что такое аналитическая философия?
                                                                                  +3
                                                                                  По-моему про Резерфорда рассказывают байку.
                                                                                  Журналист его спросил, правда ли, что он один из трёх людей на Земле, которые понимают ТО.
                                                                                  Он задумался, и сказал: «Никак не пойму, кто же третий».
                                                                                    +2
                                                                                    Ага.

                                                                                    Многие физики склоняются к так называемой «никакой» интерпретации квантовой механики, ёмко выраженной в афоризме Дэвида Мермина: «Заткнись и вычисляй!» (ориг. англ. «Shut up and calculate»)
                                                                                      +1
                                                                                      Не Резерфорд это был, а Артур Эддингтон
                                                                                        +1
                                                                                        Ок, у меня с именами собственными проблема. Прошу прощения перед г-ном Эддингтоном.
                                                                                    • UFO just landed and posted this here
                                                                                        +1
                                                                                        А если бы я высказался о том, что не могу понять язык программирования высокого уровня — вы бы мне предложили начинать с машинных кодов?
                                                                                        • UFO just landed and posted this here
                                                                                            0
                                                                                            Да нет, мое точненее. Из этих 10 единиц — 3 были учебниками по физике.

                                                                                            Ну неужели вам не знакомо это явление — когда теория специально «упрощают», чтобы ее смогли понять в общих чертах — игнорируя тех, кто попытается разобраться детально?
                                                                                          0
                                                                                          Это же в каком, интересно, учебнике по «математическому анализу» можно встретить закон обратных квадратов?
                                                                                            +1
                                                                                            Формула Грина? Остроградского? Гаусса? Интегрирование по поверхностям. Фихтенгольц, третий том, очень советую.
                                                                                              0
                                                                                              Ради интереса достал с полки Фихтенгольца, и попытался найти там. Так и не нашел, прийдется поверить вам на слово, вероятно могу ошибаться, но честно говоря не помню ни что-бы в Фихтенгольце ни в Куроше такой закон упоминался.
                                                                                          0
                                                                                          Кстати, всегда было интересно вот что, СТО выводится по сути так: сначала делаем вывод о независимости скорости света от системы отсчета(работаем только в ИСО) из законов Максвелла(в них скорость света считается через Э.М. постоянные, которым одинаковые для всех С.О.). Дальше вводим событие, например приходит света в точку А, из точки B, где А имеет скорость V относительно B и приход в точку С, которая покоится относительно B. Решаем простую систему относительно времени, пути, которое прошел свет с точки зрения наблюдателей в двух С.О. и получаем по суть преобразования лоренца. И тут возникает вопрос — получается, что полученные релятивиские эффекты существуют только для электромагнитного взаимодействия, а что происходит с слабым, сильным, гравитационным? Если мы будем измерять время через наблюдение событие связных со слабым взаимодействием, оно будет разным для наблюдателей или нет?
                                                                                            0
                                                                                            Что-то вы там напутали с законами Максвелла. Скорость света не считается. Это формулы Максвелла от нее напрямую зависят.
                                                                                              +2
                                                                                              Берем уравения Максвелла, описывающие электромагнитные колебания. Сводим их к image и image, берем волновое уравнение image, которое им эквивалентно, получаем как следствие image. Как видим, скорость света получается из значений диэлектрической и магнитной проницаемость вакуума, которые естественно от С.О. никак не зависят.
                                                                                                0
                                                                                                Ну, так-то да. Но скорость света «первичнее» произведения этих двух констант. И ее не так измеряли изначально, насколько я помню. Все было значительно прозаичнее: две горы и фонарь.
                                                                                                  0
                                                                                                  Это были две разные величины, никак поначалу не связанные. Потом уже заметили, что они одного порядка.
                                                                                                    0
                                                                                                    Думаю, точность не позволяла посчитать по ним скорость света. Почему-то же это сделал Майкельсон, да?
                                                                                                      0
                                                                                                      Непонятно. Есть уравнения Максвелла. В них какой-то коэффициент — мы его посчитали с точностью 10%. Есть две горы, фонарь и мельничное колесо. С их помощью зачем-то померили скорость света (кто вообще заподозрил, что она конечна?). Получили какое-то число. Потом заметили, что оно похоже на коэффициент в уравнениях Максвелла, и одни стали ставить ставить более точные эксперименты по измерению трех величин, между которыми заподозрили связь, а другие — изобретать теорию относительности в предположении, что связь есть. А заодно и развивать электромагнитную природу света (которая до того не предполагалась).
                                                                                                      А может быть, и не так все было…
                                                                                                        0
                                                                                                        Не так. Почитайте на Википедии биографию Максвелла — очень занимательно, кстати.

                                                                                                        А с горами они это заподозрили так: Майкельсон решил померять скорость света и весной полез в горы с фонарем, подзорной трубой, часами и помощником. А потом решил: а давайте узнаем, как быстро Земля движется относительно эфира? Хм, ну давайте узнаем — и полез в горы осенью. За пол года скорость движения Земли поменяла знак. А измерения скорости света ничего нового не дали. Так было принято, что она постоянна во всех системах отсчета. А конечность и так была известна.

                                                                                                        Было еще два эксперимента: со светом и зеркалами и один с наблюдением за звездами — не помню деталей и имен экспериментаторов. Втроем они и победили.
                                                                                                          0
                                                                                                          Ну-ну.

                                                                                                          Первую оценку скорости света дал Олаф Рёмер (1676). Он заметил, что когда Земля и Юпитер находятся по разные стороны от Солнца, затмения спутника Юпитера Ио запаздывают по сравнению с расчётами на 22 минуты. Отсюда он получил значение для скорости света около 220 000 км/с — неточное, но близкое к истинному. Спустя полвека открытие аберрации позволило подтвердить конечность скорости света и уточнить её оценку.


                                                                                                          А горы были уже потом. Первые наземные измерения — 1849-50, Физе и Фуко.
                                                                                                            0
                                                                                                            Тем не менее, про постоянность говорит опыт Майкельсона. Да и принцип тот же. И никакого электричества, заметьте.
                                                                                              0
                                                                                              И я знаю, вроде бы, три разных способа получить СТО. Лично мне нравится тот, в котором мы определяем преобразования Лоренца, как такие, что не меняют геометрию пространства — оставляют метрику инвариантной.

                                                                                              А исторически были эксперименты Майкельсона, холивары с теорией эфира и еще одна догадка — было замечено, что формулы Лоренца один-в-один совпадают с формулами для псевдоэвклидового пространства — пространства Минковского.
                                                                                                0
                                                                                                Без всяких преобразований лоренца, школьная программа за 6 класс. Представьте мысленные эксперимент: есть источник света на платформе, он выпускает свет ровно в верх. Свет доходит до потолка, там находит зеркало. Свет отражается и возвращается в точку, где он находился. Время, которое прошел свет от момент выпуска, до возращения image, где l — расстояние от пола, до потолка. Теперь пусть платформа движется со скоростью V относительно земли и у нас есть два наблюдателя. Один стоит на платформе, другой на земле. Для первого свет по прежнему прошел время t. Для второго все сложнее — пока свет дошел до потолка и отразился, зеркало прошло путь k/2 относительно точки, откуда свет вышел. Затем он отразился и вернулся на платформу. При это сама точка, откуда он вышел прошла путь image t' это как раз время наступления события возвращения свет с точки зрения наблюдателя на земле. Теперь пусть l' это путь, которые прошел свет с точки зрения наблюдателя на земле от пола до зеркала. 2l' — полный путь. image и image(помним, l это расстояние между полом и потолком, применяем теорему пифагора). Помня, что image, делаем подстановки и решаем систему относительно t и t'. Получаем image Что и требовалось. Аналогично с длиной. Вот вам и релятивиские эффекты с помощью школьной программы. И вы не ответили на мой вопрос, мне правда интересно.
                                                                                                  0
                                                                                                  Лагранжев формализм лоренц-инвариантен, как и все теории, что мы им описываем. Стандартная модель именно такая. Следовательно, релятивистские эффекты сохраняются и для слабого, и для сильного взаимодействий. А вот с гравитацией все сложнее, но она тоже определенно инвариантна. Это можно понять хотя бы по экспериментам с гравитационным линзированием. Ну и все остальное. ОТО формулируется тоже лоренц-инвариантно, хоть и радикально иначе.
                                                                                                  • UFO just landed and posted this here
                                                                                                      0
                                                                                                      Приемы другие. И вообще, это уже тензорное поле, которое нетривиально входит в действие, если мы его запишем. И так далее :)
                                                                                                      +1
                                                                                                      Лагранжев формализм лоренц-инвариантен, как и все теории, что мы им описываем.


                                                                                                      Я правильно понимаю, что по смыслу это значит, что все базовые взаимодействия/поля, а не только электромагнитное, имеют конечную скорость распространение в вакууме и не зависят от системы отсчета, из чего и следует наличие для них релятивиских эффектов?
                                                                                                        0
                                                                                                        Да. Собственно говоря, со скоростью света распространяются только безмассовые частицы. Те же Z-бозоны двигаются медленнее. Следовательно, от системы отсчета они зависят. Как и все неинвариантные величины с СТО.
                                                                                                          0
                                                                                                          Так подождите. W и Z бозоны имеют массу, т.е. неинвариантны. Значит слабое взаимодействие зависит от скорости С.О. и релятивистских эффектов для него не будет?
                                                                                                            0
                                                                                                            Вы запутались. Релятивистские эффекты есть у всего.
                                                                                                              0
                                                                                                              Релятивиские эффекты следуют из преобразования лоренца, которые мы водим, основаясь на аксиоме, что скорость Э.М. поля не зависит от С.О.(а это в свою очередь, если копать, следует из отсутствия массы у фотонна). Дальше, эти эффекты применяются на события, которые наблюдаются как раз через взаимодействие Э.М. поля. Свет, сигнал и т.д. Вопрос, если речь идет о других полях, что происходит? Например, слабое взаимодействие — оно имеет одинаковую скорость во всех систему отсчет или нет? Если мы наблюдаем события через слабое взаимодействие, будут релятивиские эффекты? Если да, то на основе чего такой вывод?
                                                                                                                0
                                                                                                                Эк вы перекрутили. Есть линейное пространство со скларяным произведением, которое обладает особенной геометрией — пространство Минковского. В нем определены скалярные поля, векторные поля и другие тензорные поля высших рангов. Преобразования Лоренца — релятивистские эффекты — это законы преобразования этих полей при замене базиса. Скаляры, например, инвариантны. Как вектора меняются 4-импульсы частиц и 4-потенциал электромагнитного поля, которое вы упорно называете инвариантным. Как тензоры второго ранга — линейные операторы или квадратичные формы — меняются более сложные величины вроде тензора электромагнитного поля (его компоненты — те самые напряженности электрического и магнитного полей, которые вы называете инвариантными). Можно повышать ранг, но это уже экзотические случаи, относящиеся зачастую к гравитации.

                                                                                                                Это никак не связано с фотонами. Наоборот, фотоны движутся со скоростью света именна потому, что не имеют массы. Скорость фотонов — константа. Но вот остальные характеристики — отнюдь, ведь электромагнитное поле — векторная величина.

                                                                                                                То же самое, с переносчиками слабого взаимодействия. Вот только они массивны и не могут двигаться со скоростью света. Кроме того, из-за наличия массы, они недалеко пролетают — распадаются. А вот фотон в силу чисто закона сохранения энергии, самопроизвольно не распадается.

                                                                                                                А поле Хиггса, кстати, да — скалярное и не меняет своего значения при лоренц-преобразованиях. Но это довольно эксклюзивный случай в физике частиц. Но СТО этот факт никак не отменяет.

                                                                                                                Релятивистские эффекты есть везде.
                                                                                                +1
                                                                                                Разве в школе, когда проходят закон всемирного тяготения и закон Кулона, не говорят про то, что сила обратно пропорциональна квадрату расстояния?
                                                                                                  0
                                                                                                  Не говорят почему. А в этой статье написано.
                                                                                                    0
                                                                                                    Любопытно, а что там написано?
                                                                                                      0
                                                                                                      Я же дал ссылку в первом своем комментарии здесь. Раздел «Обоснование».
                                                                                                        0
                                                                                                        Ох, ща попробую его отыскать.
                                                                                                          0
                                                                                                          Мм, боюсь, это как раз то объяснение, что дают в школе. Линии силы, лучи и так далее.
                                                                                                            0
                                                                                                            Повезло вам со школой, если его вам давали )
                                                                                                        0
                                                                                                        «Почему» — написано только про яркость света. А про гравитацию и закон Кулона только констатируют факт соответствия принципу обратных квадратов.
                                                                                                        А в самом деле, почему? Ну, из теоремы Стокса (или Навье-Стокса? Забыл) как-то можно вывести, что поток через замкнутую поверхность равен нулю. Но нужна нулевая дивергенция. А почему она нулевая — в статье точно не написано.
                                                                                                          +1
                                                                                                          Если быть дотошным (а я обожаю это делать на этом самом месте) — то теорема носит имя Ньютона-Лейбница-Пуанкаре-Гаусса-Остроградского-Грина-Стокса :) А самая общая ее формулировка — обобщенная формула Стокса.
                                                                                                            0
                                                                                                            Еще раз дам ссылку.

                                                                                                            Смотрите «Обоснование» и подпись к иллюстрации.
                                                                                                    –10
                                                                                                    Как жаль, что в современной физике так мало физического смысла и много формул, и очень часто формализм выходит на первый план…
                                                                                                    «Нельзя думать, что вселенная построена по принципу наибольшего удобства математиков» — Томсон.
                                                                                                      +13
                                                                                                      Нельзя думать, что Вселенная построена по принципу наибольшего удобства человека
                                                                                                        –2
                                                                                                        Ок, я понимаю, что популяризаторы всё описывают неверно.
                                                                                                        И вы тоже с механистическими аналогиями далеки от реальности (а какая она там вообще? в микромире?).
                                                                                                        Но всё же, если это чертов (goddamned или как там?) бозон есть везде, то почему его так сложно получить или встретить?
                                                                                                          +3
                                                                                                          Вот вы сейчас думаете, что я вам сложную квантовою механику задвинул? Неа. Это классическая теория. Квантовая теория поля выглядит намного хуже и непонятнее.

                                                                                                          Да, я тоже далек от реальности. Но ближе на метр. Хотя до реальности все равно бесконечное расстояние.

                                                                                                          Бозон есть везде, но он рождается при больших энергиях и вероятность его реакции с любой материей довольно мала. В этом плане он как нейтрино. Много, просто кучами навалено, но померять не можем. Мы ему неинтересны :)
                                                                                                            –2
                                                                                                            А как же наша с вами масса тогда?
                                                                                                              +3
                                                                                                              А?
                                                                                                                0
                                                                                                                «Но тогда мы получим 4 калибровочных бозона — фотон, W± и Z, которые не будут иметь массы.»
                                                                                                                Бозон Хиггса «отвечает» за массу?
                                                                                                                При этом:
                                                                                                                «его реакции с любой материей довольно мала».
                                                                                                                  +3
                                                                                                                  Бозон Хиггса не отвечает за массу. Просто если в теории есть специфическая частица (Хиггс), то мы увидим массу как динамический эффект системы. Хиггс объединяет калибровочные теории (в которые мы верим), эмпирическую модель системы и эксперимент.
                                                                                                                    +3
                                                                                                                    + Вы себе не представляете, сколько вокруг вас разных реакций происходит. Просто в условиях эксперимента мы не можем выделить нужные.
                                                                                                                      +2
                                                                                                                      Поле Хиггса, «отвечает» за массу частиц.
                                                                                                                      Точнее оно препятствует ускорению, частицы становятся более инертными, как бы обладающими массой, при этом фишка в том, что на равномерное движение влияния не оказывается.
                                                                                                                      Самая имхо явная аналогия — движение через идеальную жидкость (без турбулентности и вязкости). Тело сквозь неё движется легко без сопротивления, но стоит только ему ускорится, как приобретается инерционная масса.
                                                                                                                        +1
                                                                                                                        Кстати, а почему инерционная масса равна (пропорциональна) гравитационной массе? Это же совершенно различные явления.
                                                                                                                          +1
                                                                                                                          Из ОТО это можно понять: тело, на которое не действуют никакие силы (кроме гравитации), движется по геодезической. Форма геодезической от массы тела не зависит, а значит, с нашей точки зрения, ускорения у легкого и тяжелого тела одинаковы.
                                                                                                                          А то, что гравитационная масса антипротона положительна, можно предсказать из того, что на фотон (который является своей античастицей) гравитация тоже действует.
                                                                                                                0
                                                                                                                Пришла в голову аналогия: «Если деньги есть везде, то почему мне приходится так напрягаться, чтобы они оказались в моем кармане?»
                                                                                                                  0
                                                                                                                  Они везде, и в вашем кармане тоже. Более того, там даже бесконечная плотность денег. Тут важна разность :)
                                                                                                                +1
                                                                                                                А как же иначе думать? Антропный принцип никто не отменял.
                                                                                                                  +2
                                                                                                                  Да вы, батенька, эгоцентрист :)
                                                                                                                    +6
                                                                                                                    Я — единственный Наблюдатель в своей версии Вселенной. Как и все остальные — в своих.
                                                                                                                      +4
                                                                                                                      У, еще и солипсист. Поддерживаю :)
                                                                                                                        +2
                                                                                                                        Квантовый солипсист :p
                                                                                                                          +5
                                                                                                                          — С антропоцентристами дискутировать не желаю, — сказал грубый
                                                                                                                          Корнеев.
                                                                                                                          ©Понедельник начинается в субботу
                                                                                                                          кстати спасибо, почитал про антропный принцип.
                                                                                                                    +1
                                                                                                                    Антропный принцип это не просто признание своей неспособности объяснить что-либо, но отказ от попытки это сделать. С наукой не сочетается.
                                                                                                                    0
                                                                                                                    Кстати, чем ваш человек отличается от математика?
                                                                                                                      +1
                                                                                                                      Человек просто живет, а математик пытается загнать весь мир в рамки своей специальности. Понятие об удобстве у них разное.
                                                                                                                    +1
                                                                                                                    «Красота теории — отличный критерий правильности»
                                                                                                                    «Теория красива, если она может быть кратко выражена в терминах существующей математики»
                                                                                                                    Мюррей Гелл-Манн
                                                                                                                      0
                                                                                                                      То есть теория, которая ломает мозг 99% людей на земле — красивая? Да в этом треде 90% не понимают что это за бозон вообще…
                                                                                                                        +1
                                                                                                                        Извините, на уровне сталкивающихся твердых шариков это не может работать.
                                                                                                                          +4
                                                                                                                          «Если люди отказываются верить в простоту математики — то это только потому, что они не понимают всей сложности жизни»
                                                                                                                          фон Нейман

                                                                                                                          99% людей на Земле практикуют подход «не удалось понять за 5 минут => чушь какая-то»
                                                                                                                          Да, современная физика — мозговзрывательная штука, если с ней разбираться с нуля. Но это почти всё — чистая математика.
                                                                                                                            0
                                                                                                                            «Допустим, Земля действительно вращается вокруг Солнца.»
                                                                                                                              0
                                                                                                                              Однажды в школе, когда мы играли в «матбои», мой оппонент выбрал следующую стратегию разрушения моего доказательства:

                                                                                                                              «Допустим, 1/2 — целое число»
                                                                                                                                +1
                                                                                                                                У меня был физмат класс, но школа — обычная, потому «общешкольные» олимпиады были весьма… ну были, и черт с ними.

                                                                                                                                А такие доказательства — это классика :)
                                                                                                                                «Докажем, что все числа равны единице:
                                                                                                                                x * 0 = 0...»
                                                                                                                                и т. д.
                                                                                                                                0
                                                                                                                                — Иди.
                                                                                                                                — Куда?
                                                                                                                                — Вон к тому кактусу.
                                                                                                                                — Я не пойду к кактусу. Он колючий.
                                                                                                                                — Предположим, что он не колючий.
                                                                                                                                Не предположим. Он колючий
                                                                                                                              0
                                                                                                                              + бритва Оккама
                                                                                                                            –7
                                                                                                                            Безусловно это толчок для фундаментальной науки! Ну или в шутку, зачем нам бозон, когда у нас есть Кобзон?
                                                                                                                              +14
                                                                                                                              Вазон Хиггса:
                                                                                                                              image


                                                                                                                              Горшок с петунией, кстати говоря
                                                                                                                                +8
                                                                                                                                Тот, который летел рядом с кашалотом?
                                                                                                                                  +8
                                                                                                                                  «Ну вот, опять»
                                                                                                                                    +1

                                                                                                                                    люблю этот фрагмент…
                                                                                                                                0
                                                                                                                                А можете на пальцах объяснить почему результаты можно считать достоверными (проще говоря что такое достоверностью в 5 сигма)?
                                                                                                                                  +2
                                                                                                                                  Шанс, что то, что видели, — случайность, меньше, чем 3*10^-7.
                                                                                                                                  0
                                                                                                                                  маленькая вероятность ошибки. 1 на 3,5 млн. если не ошибаюсь
                                                                                                                                    +2
                                                                                                                                    Не ошибки. Сформулируем точно: вероятность того, что Хиггса на самом деле нет, а мы получили такие результаты — крайне мала.
                                                                                                                                  +4
                                                                                                                                  Ничего не понял. Уже телепориться можно или еще нет?
                                                                                                                                    0
                                                                                                                                    если вы не фотон, еще нет =(
                                                                                                                                      0
                                                                                                                                      а фотон может?
                                                                                                                                      +5
                                                                                                                                      Всегда можно было. Но с малой вероятностью и в непредсказуемое место.
                                                                                                                                        0
                                                                                                                                        Телепортируйте меня хоть куда нибудь! Лишь бы подальше от старушки земли!
                                                                                                                                          +18
                                                                                                                                          Захватите полотенце.
                                                                                                                                          • UFO just landed and posted this here
                                                                                                                                            –1
                                                                                                                                            ?
                                                                                                                                            0
                                                                                                                                            Можно. Начинай.
                                                                                                                                            +3
                                                                                                                                            Во-первых, в Лагранжиане там частная производная по времени, видимо вы забыли дельту t. Во-вторых, а куда вы дели массу перед первым членом в Лагранжиане? В-третьих, вы никак не можете получить m из воздуха через простой сдвиг, либо оно у вас изначально фигурирует в уравнении, либо сидит в одной из переменных, либо её нет… В-четвёртых вы упомянули, теорему Нётер, Лагранжев формализм, но ваша статья так и не выстроилась в какое-то стройное повествование. В общем, несмотря на то что теормех я проходил достаточно давно, но всё-равно к вашей статье у меня сложилось достаточно скептическое отношение, хотя за поднятую тему всё-равно спасибо.

                                                                                                                                            А вообще, у меня есть такой вопрос, который чтением научно-популярных и напальцевых статей прояснить никак не удаётся, а для чтения научных статей тут к сожалению необходимо далеко не студенческое знание терфиза. В общем, если утверждается что в начальной Вселенной вещество было столь горячо, что масса покоя (кстати, почему-то упускают это важное слово «покоя») оного было нулевой (т.к. нарушения симметрии ещё не проявлялось), таким образом по ТО вещество двигалось со скоростью света. Далее в какой-то момент по мере охлаждения симметрия начала нарушаться и масса покоя стала ненулевой. Вопрос: каким образом совершался переход со световых на околосветовые скорости? Ну и вторая часть вопроса: как связано поле Хигса, гравитация и эквивалентность массы-энергии?
                                                                                                                                              +1
                                                                                                                                              Да, на счет времени вы правы. А масса возникла, как комбинация параметров потенциала. «В-четвёртых», я ориентировался на неопределенный круг читателей Хабра — тему поднял, подвергнул сомнению Божественную Суть и дал набор материалов для изучения. Если делать по-хорошему — давайте устроим семинары по пятницам, а я напишу книжку-конспект. Спасибо за ремарку.

                                                                                                                                              На счет ранней Вселенной я далеко не специалист, но мне кажется, что нарушение симметрии это свойство системы изначально и она была нарушена всегда. Еще, вы, наверное, отождествили «спонтанное нарушение симметрии» и просто нарушение симметрии. Это не одно и то же, что и CPT-симметрия. C, T, CP и так далее — нарушаются. А тут мы просто наблюдаем динамический эффект системы.

                                                                                                                                              Поле Хиггса, гравитация и эквивалентность массы-энергии связаны мало :) Связь Хиггса с массами калибровочных бозонов — ровно этот фокус. Просто часть потенциала на эксперименте воспринимается, как масса. Думаю, так.

                                                                                                                                              Гравитации с Стандартной Модели нет
                                                                                                                                                +2
                                                                                                                                                >масса возникла, как комбинация параметров потенциала
                                                                                                                                                Так может вы напишете в статье эту комбинацию? Просто как я помнил лагранжиан классической системы записывался как: image, т.е. масса в нём уже и так присутствует и магической заменой её получать никак не надо.
                                                                                                                                                  0
                                                                                                                                                  Ага, вы, пожалуй, правы. Я не совсем точно объяснил систему. Это не классическая система механики — это классическая теория поля. Она работает чуть иначе. Попробую исправить.
                                                                                                                                                    0
                                                                                                                                                    И тогда на не нужен индекс у производной — это квадрат градиента.
                                                                                                                                                      0
                                                                                                                                                      Градиент??? Записанный через малую дельту? Вы подразумевали градиент 4-пространстве? Как-то это у меня в голову не укладывается… Можете исправить статью и написать в окончательном виде?
                                                                                                                                                      Насколько я помню из теорпола Лагранжиан там вообще в тензорном виде записывается и вообще мало похоже на ваши уравнения. Кроме того у вас бы там обязательно должно было бы c вылезти, насколько я помню.
                                                                                                                                                        +1
                                                                                                                                                        Нет, здесь теория скалярного поля, а вы, похоже, векторное вспомнили. Сейчас, кстати, все промежуточные шаги запишу.
                                                                                                                                                    0
                                                                                                                                                    Так что-же все-таки с массой? Если бозон Хиггса дает массу калибровочных бозонов, значит ли это, что какая-то часть массы макроскопических тел обесепчивается именно за счет бозона Хиггса, а не за счет гравитации?
                                                                                                                                                      +1
                                                                                                                                                      Вы запутались. Речь идет о массе калибровочных бозонов — фотон, дубль-вэ и зет. Вы, как макроскопическое тело, состоите из барионов и лептонов — протоны, электроны и так далее. Не, не значит. Гравитация тоже никому ничего не обеспечивает.
                                                                                                                                                        0
                                                                                                                                                        Спасибо! Я не специалист в физике частиц, но «интересующийся» :)
                                                                                                                                                        Если можно, давайте еще раз:)
                                                                                                                                                        Есть некие частицы — калибровочные бозоны.
                                                                                                                                                        Мы рассматриваем только W и Z. Это частицы с маленьким временем жизни, и они используются как переносчики фундаментальных взаимодействий — в нашем случае слабого взаимодействия.
                                                                                                                                                        Сначала думали, что они должны быть безмассовыми, но эксперимент показал что они имеют массу.

                                                                                                                                                        Масса этих частиц обеспечивается… не так, как масса всех остальных (?), а за счет некоего поля Хиггса. Я правильно понимаю? И бозон хиггса — как раз переносчик этого поля?
                                                                                                                                                        Поле Хиггса влияет только на эти калибровочные бозоны и ни на что больше?
                                                                                                                                                        Является ли поле Хиггса само по себе пятым «фундаментальным взаимодействием», можно ли так говорить? Это нечто совершенно отличное от известных науке фундаментальных взаимодействий, или сводится к одному из них?

                                                                                                                                                        Простите если вопросы глупые, но думаю многим было бы интересно узнать ответы от компетентного человека.

                                                                                                                                                          +2
                                                                                                                                                          > Есть некие частицы — калибровочные бозоны.
                                                                                                                                                          > Мы рассматриваем только W и Z.
                                                                                                                                                          Есть еще фотон и глюоны — но они нам сейчас не интересны. Глюоны — переносчики сильного взаимодействия между кварками и не только.

                                                                                                                                                          > Это частицы с маленьким временем жизни, и они используются как переносчики фундаментальных взаимодействий — в нашем случае слабого взаимодействия.
                                                                                                                                                          Электрослабого, поскольку W имеют электрический заряд.

                                                                                                                                                          > Сначала думали, что они должны быть безмассовыми, но эксперимент показал что они имеют массу.
                                                                                                                                                          Не совсем. Красивая теоретическая конструкция говорит, что они должны быть безмассовыми. Чуть менее красивая, но более привычная эмпирическая конструкция говорит, что они имеют массу — и это согласовывается с экспериментом. И хотя у нас есть лагранжиан, что работает, мы не спешим выбрасывать фундаментальные догадки о структуре природы. Механизм Хиггса помогает понять, что никакого противоречия нет.

                                                                                                                                                          > Масса этих частиц обеспечивается… не так, как масса всех остальных (?), а за счет некоего поля Хиггса.
                                                                                                                                                          Масса никем не обеспечивается. Если вы у меня спросите, что такое «масса» — я честно скажу, что не знаю. Просто можно понять, почему мы измеряем, что эти частицы имеют то, что мы называем «массой».

                                                                                                                                                          > И бозон хиггса — как раз переносчик этого поля?
                                                                                                                                                          Поле Хиггса состоит из бозонов Хиггса.

                                                                                                                                                          > Поле Хиггса влияет только на эти калибровочные бозоны и ни на что больше?
                                                                                                                                                          Видели лагранжиан в статье? Вот один из видов для Стандартной модели image

                                                                                                                                                          В нем за поле Хиггса отвечает буква «эта» (такая «н» с хвостом). Поле Хиггса взаимодействует со всеми полями, с которыми он находится в одном слагаемом. То есть, он взаимодействует с собой в разных количествах, с W, с Z и с фермионами — электронами, нейтринами и так далее. Скорее всего, я что-то забыл.

                                                                                                                                                          По сути, у нас есть соображения, какие слагаемые могут входить в лагранжиан — мы их проверяем и отбрасываем не соответствующие реальности. Так мы получаем все возможные элементарные реакции.

                                                                                                                                                          > Является ли поле Хиггса само по себе пятым «фундаментальным взаимодействием», можно ли так говорить? Это нечто совершенно отличное от известных науке фундаментальных взаимодействий, или сводится к одному из них?
                                                                                                                                                          Понятие фундаментальных взаимодействий все более размыто. Теперь даже электромагнитное и слабое — одно и то же. Тут, скорее, стоит вопрос: сколько параметров в системе? Взаимодействие Хиггса не несет в себе новых параметров и определяется через массы W и Z.

                                                                                                                                                          > Простите если вопросы глупые, но думаю многим было бы интересно узнать ответы от компетентного человека.
                                                                                                                                                          Вы возлагаете на меня чрезмерные надежды :)
                                                                                                                                                            0
                                                                                                                                                            Соврал. Есть один параметр — собственно, масса Хиггса. Почему его, собственно, и искали от 100 до 1000 ГэВ.
                                                                                                                                                              0
                                                                                                                                                              Расскажите немного больше об элементарных реакциях, пожалуйста
                                                                                                                                                                +1
                                                                                                                                                                Элементарными реакциями я называю те простейшие, что происходят с теми штуками, что мы назвали элементарными частицами. Условно говоря, они происходят «точечно» (не воспринимайте буквально). И они образуют куда более сложные:

                                                                                                                                                                image
                                                                                                                                                                image
                                                                                                                                                                image

                                                                                                                                                                Это пару примеров из поиска по картинкам. Они бывают очень сложными, но, обычно, чем больше вершин — тем меньше вероятность (это не касается сильного взаимодействия).

                                                                                                                                                                На самом деле, это не просто картинки — а элегантный способ записывать очень сложные интегралы. Это называется диаграммами Фейнмана. Но также их можно понимать и так: представьте, что время на диаграмме течет слева направо. На стрелках на линиях не концентрируйтесь — они показывают не направление движения, а направление течения заряда. Так вы можете себе представить, что происходит в микромире.
                                                                                                                                                                  0
                                                                                                                                                                  Из комментариев я вообразил себе следующее: поле Хиггса, состоящее из бозонов Хиггса (равномерно распределенных в пространстве, или как?), противодействует ускорению частиц. Я прав?
                                                                                                                                                                  Как на диаграммах Фейнмана отображается подобное взаимодействие?
                                                                                                                                                                  Масса частицы — это такое же свойство, как, например, заряд? В том смысле, что частица просто почему-то без какой-либо логики имеет заданную массу и всё?
                                                                                                                                                                    0
                                                                                                                                                                    Бозоны Хиггса — это такие области, где поле Хиггса не нулевое. Это как сгустки поля. Оно не противодейстует. Оно есть и взаимодействует со всем вокруг. Одно из этих проявлений — динамический эффект массы бозонов.

                                                                                                                                                                    На диаграммах Фейнмана это отображается в виде вершин.

                                                                                                                                                                    Я не знаю, что такое масса и что такое заряд. Думаю, никто не знает этого. Но мы успешно научились с этими штуками обращаться. Пожалуй, их можно воспринимать, как «установки» системы, из которых вместе с характеристиками взаимодействий зависят общая картина в системе. Можно подобрать ограничения на них, если мы хотим конкретных свойств — а мы хотим, чтобы теория была похожа на наблюдаемую Вселенную.

                                                                                                                                                                    Поменяйте немного массу какой-либо частицы — бабах! — Вселенной, скорее всего, не вышло никакой.
                                                                                                                                                                      0
                                                                                                                                                                      Следовательно, для того, чтобы законы физики работали одинаково в разных точках пространства, бозоны Хиггса должны быть приблизительно равномерно рассыпаны повсюду с определенной плотностью?
                                                                                                                                                                        0
                                                                                                                                                                        Законы физики не зависят от заполнения бозонами Хиггса. То, что мы в конце получим — да, но не законы. Кроме того, Хиггс тяжелый и живет недолго. Но те же самые законы управляют и его рождением.
                                                                                                                                                                          0
                                                                                                                                                                          То есть, это не поле Хиггса отвечает за инерцию? То есть, «тормозит» тело при его ускорении? Если это не Хиггс, то что?
                                                                                                                                                                            0
                                                                                                                                                                            А почему это должен быть Хиггс? Есть частицы, у них есть мера инертности — масса. У них есть законы движения, рождения и уничтожения. Взаимодействия с Хиггсом — очень частный случай, который объясняет конкретный эффект. Хиггс — не масса.
                                                                                                                                                                              0
                                                                                                                                                                              Эффект от взаимодействия с Хиггсом заметен «в быту»? Если бы в Солнечной системе почему-то не было ни одного бозона Хиггса, что бы изменилось?
                                                                                                                                                                              И по поводу инерции. Какая сила, какая частица или какое поле тормозит ускоряющуюся частицу?
                                                                                                                                                                                0
                                                                                                                                                                                Там, где может существовать человек — скорее всего, нет. Нужны большие энергии.

                                                                                                                                                                                Перестаньте перетаскивать кучи Хиггсов по Вселенной — это нерентабельно :)

                                                                                                                                                                                Подумайте над вторым законом Ньютона. На словах он звучит так: «сила равна ускорению, умноженному на массу» или «сила равна изменению имульса во времени». Кстати, понятие силы не находит применения в релятивистской физике или физике микромира.

                                                                                                                                                                                И во Вселенной нет полицейского, который штрафует частицы за ускорение. Попробуйте разобраться в Ньютоновской механике.
                                                                                                                                                                                  0
                                                                                                                                                                                  Я понимаю законы Ньютона. Вопрос был в том, почему так, а не по-другому. Если я правильно помню, принцип Маха объясняет это тем, что в момент ускорения на частицу начинает воздействовать масса вселенной, находящаяся с противоположной стороны от стороны направления ускорения. Что же в стандартной модели?
                                                                                                                                                                                    0
                                                                                                                                                                                    Ага. Я никак не пойму, кто из нас тут что-то не понимает :)

                                                                                                                                                                                    «Какая сила, какая частица или какое поле тормозит ускоряющуюся частицу?» — это звучит, как чушь.

                                                                                                                                                                                    Но вот на счет принципа Маха я морально не готов продолжать дискуссию.

                                                                                                                                                                                    + Стандартная модель на такие вопросы не отвечает.
                                                                                                                                                                                    habrahabr.ru/post/147052/#comment_4955058
                                                                                                                                                                                      0
                                                                                                                                                                                      То есть, инерции в стандартной модели тоже нет? (я знаю, что инерция и гравитация — почти одно и то же)
                                                                                                                                                                                      Если так, зачем в стандартной модели вообще нужна масса?
                                                                                                                                                                                        0
                                                                                                                                                                                        Затем, что есть дисперсионное соотношение, которое гласит: квадрат 4-импульса частицы равен квадрату ее массы. Это в системе едениц, где скорость света и постоянная Планка равны еденице.

                                                                                                                                                                                        Дисперсионное соотношение, если угодно, сужает всевозможные импульсы и энергии до тех, что находятся на «массовой поверхности». Базовые законы сохранения.

                                                                                                                                                                                        При чем, что интересно, дисперсионное соотношение касается не всех частиц в реакциях — те частицы, которые находятся на внутренних ребрах диаграмм — виртуальные — вообще говоря, нарушают законы сохранения. Но они и не существуют-то толком. И это уже сложный вопрос.
                                                                                                                                                      +3
                                                                                                                                                      Насчет ранней вселенной: я тоже не специалист, но могу обратить внимание на такие детали:
                                                                                                                                                      скорость света как предельная скорость движения частиц подразумевает, что все происходит в вакууме (т.е. нулевом состоянии), причем плоском (минковского). В начальной, «горячей» вселенной с вакуумом было сложно — там было так дофига энергии на такой небольшой объем, что это очень сложно назвать «нулевым состоянием квантовых полей». Есть определенные проблемы с тем, что мы назовем «скоростью частицы» в таких условиях — потому что как вы выделите конкретную частицу-то в этом аду? Там имеет смысл говорить лишь о «поле» в некотором состоянии.
                                                                                                                                                      –2
                                                                                                                                                      это поможет освоить телепортацию или нет?
                                                                                                                                                      0
                                                                                                                                                      закурил трубку…
                                                                                                                                                        0
                                                                                                                                                        А Хокинг надеялся, что наличие частицы не подтвердится, и станет интереснее Ж)