Фізика елементарних частинок

Відео: Ілля Орлов - Фізика елементарних частинок і Великий адронний коллайдер

Фізика елементарних частинок (ФЕЧ), часто називається також фізикою високих енергій - розділ фізики, що вивчає структуру і властивості елементарних частинок і їх взаємодії.
Основне знаряддя дослідження в теоретичній фізиці елементарних частинок - квантова теорія поля. Тобто будь-яка елементарна частинка - це не «шматочок» який суцільний матерії, а певне (одночасткову) збудження абстрактного гільбертовому простору. Можна сказати, що весь наш світ бачиться в ФЕЧ як вектор в гільбертовому просторі станів, який «обертається» в ньому з часом.
Головним результатом сучасної теоретичної фізики елементарних частинок є Стандартна модель. За останні пару десятків років її прогнози були багаторазово перевірені ще раз в експериментах, і в даний час вона - єдина фізична теорія, адекватно описує пристрій нашого світу аж до відстаней порядку 10 -18 м.
взаємодія частинок в ФЕЧ принципово відрізняється від взаємодії об`єктів в інших областях фізики. Наприклад, в механіці ми вивчаємо рух тіл, які, в принципі, можуть один з одним взаємодіяти. Однак як саме, за рахунок чого така взаємодія відбувається - механіка не вивчає. На противагу цьому, ФЕЧ приділяє однакову увагу, як самим частинкам, так і процесу взаємодії між ними. Пов`язано це з тим, що в ФЕЧ вдається описати електромагнітне, сильне і слабке взаємодія як обмін віртуальними частинками. Важливим постулатом в такому описі стало вимога симетрії нашого світу щодо калібрувальних перетворень.


Рівноправність частинок і їх взаємодій красивим чином виявляється в суперсиметричних теоріях, в яких постулюється існування в нашому світі ще однієї прихованої симетрії: суперсиметрії. Можна сказати, що при перетворенні суперсиметрії частинки перетворюються на взаємодії, а взаємодії - в частинки.
Вже звідси видно виняткова фундаментальність ФЕЧ - в ній робиться спроба зрозуміти багато властивостей нашого світу, які до цього (в інших розділах фізики) приймалися лише як даність.


Експериментальна фізика елементарних частинок ділиться на два великі класи: ускорительную і неускорітельную.
прискорювальна ФЕЧ - це розгін довгоживучих елементарних частинок в прискорювачі (колайдері) до високих енергій і зіткнення їх один з одним або з нерухомою мішенню. У процесі такого зіткнення вдається отримати дуже високу концентрацію енергії в мікроскопічному об`ємі, що призводить до народження нових, зазвичай нестабільних, частинок. Вивчаючи характеристики таких реакцій (кількість народжених частинок того або іншого сорту, залежність цієї кількості від енергії, типу, поляризації початкових частинок, від кута вильоту і т.д.), можна відновити внутрішню структуру початкових частинок, їх властивості, то, як вони взаємодіють один з одним.
Неускорітельная ФЕЧ - це процес «пасивного спостереження» за нашим світом. У неускорітельних експериментах постачальником елементарних частинок є Природа, а від дослідника вимагається лише уважно стежити за тим, що відбувається. Типові неускорітельние експерименти - спостереження за нейтрино в так званих нейтронних телескопах, очікування розпаду протона, безнейтринного подвійного бета-розпаду та інших украй рідкісних подій в великому обсязі речовини, експерименти з космічними променями.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!