Физика обладает особым статусом по сравнению со всеми остальными науками. От нее ждут не только точных и серьезных предсказаний, но порой и ответов на фундаментальные вопросы о природе мироздания.
Понятные неизвестные. Что еще осталось исследовать во Вселенной
Depositphotos.com

Именно поэтому сообщения о регистрации гравитационных волн или открытии бозона Хиггса вызывают такой интерес.

 

Благодаря техническому прогрессу в последние годы у нас появилась возможность экспериментально проверить отдельные кусочки картины мира, сформулированной 50–60 лет назад. Разумеется, факт наличия гравитационных волн не ставился под сомнение никем из людей, понимающих суть явления. И пожалуй, было бы интереснее, если бы их не нашли. Это означало бы, что либо теория относительности неверна, либо мы абсолютно неправильно понимаем базовые законы Вселенной. Но теория подтвердилась.

 

Однако это не значит, что теперь мы живем в мире, законы которого известны наверняка. Огромное количество феноменов и теорий в физике все еще нуждаются в объяснении и экспериментальном подтверждении. Какие еще из фундаментальных концепций планируется проверить в первую очередь и как изменится наше представление о базовых законах Вселенной в случае их подтверждения или опровержения?

 

Суперсимметрия

 

Согласно квантовой физике, в природе существует два типа элементарных частиц: бозоны (например, фотоны – переносчики электромагнитного взаимодействия) и фермионы (электроны, протоны). Эти частицы ведут себя совершенно по-разному. В квантовых системах физические величины (энергия, импульс и т.д.) могут принимать лишь какое-то конкретное значение, а набор этих величин для конкретной частицы называется квантовым состоянием. Фермионы напоминают девушек на вечеринке в разных платьях: каждый из них стремится иметь свой собственный набор значений физических величин. Бозоны же в отличие от них коллективисты и, наоборот, предпочитают находиться в одинаковых квантовых состояниях. Это приводит к кардинальным отличиям в их поведении.

 

Весь окружающий нас мир построен из фермионов, которые взаимодействуют друг с другом, «перекидываясь» бозонами. Другими словами, фермионы – это шарики, из которых мы состоим, а бозоны – пружинки, соединяющие их. В Стандартной модели (общепринятая на сегодняшний день теория в физике элементарных частиц) все фермионы классифицируются в зависимости от того, с какими бозонами они могут взаимодействовать.

 

Теория суперсимметрии утверждает, что при очень высокой энергии бозоны и фермионы могут превращаться друг в друга. Иными словами, вещество может переходить во взаимодействие (или в излучение) и наоборот. Математически это достигается за счет добавления к обычным трехмерным координатам специальных (помимо длины, ширины, высоты, например координаты времени и др.), с помощью которых становится возможно преобразовывать частицы друг в друга.

Читать далее