Уведомления
Уведомления
12 2 м/с

Красноярский ученый объяснил, чем занимаются герои «Теории большого взрыва»

Сергей Ошаров
716

В мае выходит последний сезон сериала «Теория большого взрыва». По этому поводу аспирант кафедры технической физики Института космических исследований и высоких технологий СибГУ Дмитрий Зуев решил объяснить, что именно изучали герои и насколько это важно для науки.

Персонаж сериала, гениальный физик-теоретик Шелдон Купер, занимается изучением теории струн. Несмотря на то, что в «Теории большого взрыва» много и иногда даже подробно говорят о сути теории, многие зрители не понимают о чем речь, либо понимают неправильно. Вот объяснение нашего ученого:

— В современной физике есть две больших теории: квантовая механика и общая теория относительности. Первая работает в микромире — на масштабах, сравнимых с размером элементарной частицы. Вторая описывает гравитацию и пространство-время на макромасштабах — космосе. И эти две вещи очень плохо совмещаются между собой. Общая теория относительности считает, что пространство-время является гладким и только большие массы могут его искажать. В квантовой механике наоборот, мельчайшие частицы на микромасштабах постоянно и не предсказуемо флуктуируют.

Теория струн является попыткой создать единую теорию взаимодействия, которая должна описывать все четыре фундаментальных взаимодействия: гравитационное, электромагнитное, слабое ядерное и сильное ядерное. Построением такой теории физики занимаются уже более ста лет.

— Суть теории струн в том, чтобы описать все элементарные частицы (бозоны, фермионы) и их взаимодействия между собой как результат колебаний и взаимодействий ультрамикроскопических квантовых струн на масштабах порядка планковской длины 10−35 метров (примерно в 100 квинтиллионов раз меньше диаметра ядра атома водорода, — прим. ред.). Теория струн потенциально позволяет объединить квантовую механику с теорией относительности. Изначально многообещающая теория струн захватила умы физиков и была популярна, однако в процессе ее разработки возникло множество проблем: огромное количество вариантов теории, чрезмерная математическая сложность и самое главное: невозможность на данный момент провести экспериментальную проверку основных результатов. А без проверки экспериментов непонятно, куда нужно двигаться.

Дмитрий Зуев отметил, в начале сериала Купер занимался изучением бозонной теории струн — это первый вариант теории, разработанный на рубеже 60-70х годов ХХ века. Бозонная теория описывает только взаимодействие бозонов — частиц с целым значением собственного момента импульса (спина). 

Позже Шелдон переходит к изучению более современной гетеротической теории, которая изучает взаимодействие не только бозонов, но и частиц с полуцелым спином — фермионов, куда входят кварки, протоны, нейтроны, лептоны, нейтралино.

Вместе с астрофизиком Раджем Кутраппали Шелдон работал над теорией струн под действием гамма-лучей от аннигиляции темной материи. Дмитрий Зуев объяснил, что это такое:

— По всей видимости, они пытались с помощью теории струн описать процесс аннигиляции темной материи — встречу двух частиц темной материи с последующим их превращением в другие частицы. И далее регистрировать гамма-излучение с энергией 500 гигаэлектровольт (ГэВ), которое гипотетически должно появляться при аннигиляции. Задача регистрации следов аннигиляции темной материи косвенно бы подтвердила ее существование. Но последние эксперименты, например изучение гамма-излучения галактик орбитальным телескопом Ферми, не обнаружили следов аннигиляции. Стоит отметить, что телескоп работал в диапазоне энергий от 502 МэВ до 251 ГэВ.

Шелдон занимался исследованиями и с физиком-экспериментатором Леонардом Хофстедером. Вместе они написали статью о том, что пространство можно описать с помощью уравнений для сверхтекучей жидкости. Как рассказал Зуев, эта работа тоже относится к теории струн.

— Суть работы Шелдона и Леонарда в том, чтобы представить пространство-время как движение жидкости с нулевой вязкостью — сверхтекучей жидкости. Сверхтекучесть гелия при температурах менее 2 Кельвинов, то есть менее -271 градуса по Цельсию, была открыта в 1938 году советским физиком Петром Капицей. Сверхтекучей является жидкость, которая может протекать бесконечно без потери энергии. Сложность в том, что для передачи энергии требуется среда — звуковые волны перемещаются в воздухе, тепло перемещается через металлы и другие вещества. А электромагнитные волны двигаются в пустом пространстве, что вызывает вопросы. Это и послужило предпосылкой для создания этой теории около полувека назад.

фото: скриншоты сериала «Теория большого взрыва»

А вы уже читаете «Проспект Мира» в Яндекс.Дзене?

Памятник командору Резанову
КПРФ, Быков и попадание под «машину»: вспоминаем биографию экс-депутата Аркадия Волкова, которому грозит 11 лет колонии
Экс-депутат городского совета Аркадий Волков может сесть на 11 лет — именно такого наказания потребовал прокурор для бывшего владельца «Машины добрых дел», обвиняемого во взяточничестве. Если суд удовлетворит требования обвинения, это будет самый весомый приговор взяточнику за всю новейшую историю Красноярского края. Ну а пока мы решили рассказать, кто такой Аркадий Волков, вспомнив его богатую биографию.
  • Василий Прокушев
Развязка на 2-й Брянской
Коммунальный мост
Торгашинский хребет
ЖК «Параллели»
В тестовом режиме: рассказываем, как изменится заезд с Дубровинского на Коммунальный мост
В Красноярске изменится схема заезда с улицы Дубровинского на Коммунальный мост. Кроме того, изменят и направление движения по улице Сурикова. Рассказываем, как и почему поменяют правила.
  • Сергей Ошаров
Систему расчета за тепло в Красноярске могут поменять: рассказываем, к чему готовиться
В краевом министерстве ЖКХ обсуждают возможность изменения правил расчета платы за отопление. Если изменения вступят в силу, горожане будут платить за тепло только в отопительный период. Совместно с УК «ЖСК» разбираемся, что изменится с новым подходом.
  • Редакция «ПМ»
Памятник «Белая лошадь»
Вид на Виноградовский мост
«Чертов мост» в Дивногорске
На острове Татышев
Борьба с экологической катастрофой: как устроен завод по переработке пластика в Сосновоборске
В Красноярске каждый день образуются тонны полиэтиленовых отходов. Часть из них успешно перерабатывается. «Проспект Мира» побывал на предприятии «Полимеры Сибири», чтобы узнать, как полиэтилен готовят для повторного использования, и с какими сложностями сталкиваются местные переработчики пластика.
  • Редакция «ПМ»
«Дух любителя может быть сильнее»: красноярский бегун о своем участии в Бостонском марафоне, подготовке и риске смерти
Мы поговорили с красноярским участником легендарного бостонского марафона 39-летним Владимиром Глазуновым о беге в его жизни и отношении к смертям на забегах.
  • Полина Осипович
Наши проекты
Читай нас там, где удобно
Закрыть
Наверх