
- •Физика атома, атомного ядра и элементарных частиц
- •Бозон Хиггса открыт. Что дальше?
- •Состав Вселенной по современным оценкам.
- •ТЕМНАЯ МАТЕРИЯ
- •Однако постепенно во все бо- лее точных исследованиях астрономов было доказано, что положение
- •Другим непосредственным эксперимен- тальным доказательством является грави- тационное линзирование. Гравитационное поле скопления галактик
- •При этом иногда появляются несколько образов уда- ленной галактики (на левом фото они
- •На основе снимков, сделанных косми- ческим орбитальным телескопом «Hubble», телескопом VLT Ев- ропейской
- •Еще одно доказательство су- ществования темной материи
- •Темная материя принципиально важна для нашего существования. Вселенная без нее до сих пор
- •Из каких частиц состоит темная материя пока неиз- вестно. Ясно, что эти частицы
- •Предложено несколько гипотез. Наиболее правдо- подобная из них предполагает, что частицы тем- ной
- •ТЕМНАЯ ЭНЕРГИЯ
- •Физическая природа темной энергии неизвестна, и ее изучение стало одной из главных задач
- •Сегодня с очень большой вероятностью можно предполагать, что темная энергия - это энергия
- •Например, применительно к электромаг- нитным волнам, соотношение неопреде- ленностей утверждает, что амплитуда волны
- •Когда мы говорим, что область в простран- стве является пустой, мы считаем, что
- •Квантовая неопределенность предполагает, что энергия поля (даже в пустой области пространст- ва) флуктуирует,
- •То же самое относится и к другим физи- ческим полям, поэтому вакуум во
- •Несовместимость Стандартной модели с общей теорией относительности
- •Флуктуации, обусловленные соотношением неопре- деленностей находятся в противоречии с гладкой искривленностью пространства в
- •Рассматривая область прост- ранства при все большем увеличении, можно иссле- довать свойства простран-
- •Оценим пространственно-временной масштаб, на котором наблюдается "квантовая пена". Сделаем это с помощью рассуждений,
- •Комбинация этих же констант, имеющая раз- мерность времени, имеет вид:
- •На то, что точечная модель частиц - это иде- ализация, что в реальном
- •Теория струн
- •Причина, по которой теория струн снимает противо- речие с ОТО заключается в следующем.
- •В теории струн каждая элементарная частица пред- ставляет собой отдельную струну, совершающую ре-
- •Более точно связь между модами колебаний, мас- сами и константами взаимодействия может быть
- •В частности, электрический заряд, констан- ты слабого и сильного взаимодействия в точности определяются
- •Размерности теории струн
- •Одной из ошибок теории Калуцы-Клейна было вве- дение только одного скрытого измерения. Совре-
- •Дополнительные пространственные измерения не могут быть свернуты произвольным образом. Уравнения теории струн существенно
- •Как выглядят свернутые измерения
- •М-теория

Размерности теории струн
Впервые идею о скрытых измерениях в микромире высказал еще в 1919 году немецкий физик-теоре- тик Т.Калуца (T.Kaluza). В единой теории поля он ввел пятимерное пространство, в котором 4 из- мерения были пространственноподобны, а 5-е - времениподобным. Идею Калуцы развил шведс- кий физик-теоретик О.Клейн (O.Klein), который создал первый вариант теории квантовой грави- тации. Однако этот вариант не получил экспери-
ментального подтверждения, и теория Калуцы- Клейна была забыта. Сейчас мы можем сказать, что она слишком сильно опередила свое время.

Одной из ошибок теории Калуцы-Клейна было вве- дение только одного скрытого измерения. Совре- менный вариант теории струн требует, чтобы струны могли совершать колебания по 9 незави- симым направлениям, т.е. пространство должно иметь 9 измерений: 3 из них - это привычное нам трехмерное пространство, а 6 - скрытые, "свер- нутые" в настолько маленький объем, что недо- ступны для наблюдения. Плюс еще одно измере- ние - время. Таким образом Вселенная, согласно современной теории струн, должна иметь 10 измерений.

Дополнительные пространственные измерения не могут быть свернуты произвольным образом. Уравнения теории струн существенно ограничива- ют геометрическую форму, которую они могут принимать. Этим уравнениям удовлетворяет один конкретный класс шестимерных геометрических объектов, которые носят название пространств (или многообразий) Калаби-Яу (Calabi - Yau sha- pes). Названы они так в честь двух американских
математиков Э.Калаби и Шин-Туна Яу, работы которых, выполненные еще до появления совре- менной теории струн, сыграли центральную роль в понимании этих пространств.

Как выглядят свернутые измерения
Изобразить точно шестимерное пространство на ли- сте бумаги невозможно, но основные черты внешне- го вида этого пространства представлены на левом рисунке. Правый рисунок напоминает, что в каждой точке нашего привычного трехмерного пространства имеется 6 свернутых дополнительных измерений.

М-теория
Внастоящее время теория струн все еще находит- ся в стадии разработки. Существует не менее 5 вариантов этой теории, различающихся сущест- венными деталями. Самые последние достиже- ния связаны с объединением этих 5-ти вариантов
в один, который получил название М-теории. М-теория кроме колеблющихся струн включает ко- леблющиеся двумерные объекты - "браны" (от
слова "мембраны"). Для этих объектов пришлось ввести еще одну скрытую (свернутую) пространст- венную координату, поэтому М-теория работает с 11-мерным пространством-временем.
Обсуждаются варианты, включающие 3-мерные объекты ("3-браны"), но здесь математические сложности настолько велики, что преодолеть их пока не удалось.