Например, Международное бюро мер и весов во Франции обычно взвешивает груз массой 1 кг, который раньше был стандартом в 1 килограмма. Если колебания в измерениях массы в 1 кг меньше, чем следует из теории Оппенгейма, ее можно считать опровергнутой.

и литр не литр

В рамках направления они настоятельно рекомендуют продолжить и расширить участие США в международной программе значительного увеличения светимости Большого адронного коллайдера, которая должна сильно расширить его возможности по части производства уже известных массивных частиц и, возможно, открытия новых. Эта радикальная модернизация БАК создаст предпосылки для открытия и исследования взаимодействий между темной материей и бозоном Хиггса, а также для детектирования гипотетических суперсимметричных партнеров «обычных» частиц которые описываются Стандартной моделью.

Отмечается важность завершения работ по подготовке Глубинного нейтринного эксперимента (Deep Underground Neutrino Experiment, DUNE), который должен начаться около 2034 года (https://www.dunescience.org/).



Измерения будут проводиться с помощью двух высокочувствительных детекторов нейтрино, расположенных на расстоянии 1300 километров от друг друга. Один из них предстоит смонтировать вблизи 215-метрового линейного протонного ускорителя на 800 МэВ (см. Proton Improvement Plan-II). Этот ускоритель, который будет действовать в качестве источника нейтрино, сейчас строится в Национальной лаборатории имени Ферми (Фермилабе) в Батавии в штате Иллинойс. Второй детектор гораздо большего размера будет размещен более чем на километровой глубине в многофункциональном Сэнфордском подземном исследовательском центре (Sanford Underground Research Facility), который с 2008 года работает в бывшем золотом руднике Хоумстейк в штате Южная Дакота. Этот эксперимент может в полную силу начаться в первые годы следующего десятилетия и обойдется как минимум в три миллиарда долларов. Если он не обманет ожиданий своих инициаторов, то создаст принципиально новые возможности для исследования осцилляций нейтрино и получения новых данных о массе этих частиц, которая пока что в точности не известна.

Рекомендуется обеспечить существенное участие США в международных проектах строительства ускорителей, способных производить большое количество бозонов Хиггса (фабриках хиггсов). Это Будущий кольцевой электронно-позитронный коллайдер и Международный линейный коллайдер. Обе машины предназначены для разгона встречных пучков электронов и позитронов: в первом случае — в круговом туннеле, во втором — в двух параллельных прямолинейных туннелях длиной не менее двадцати километров. Предполагается, что на первой стадии ILC обеспечит набор энергии порядка 250 ГэВ, но после модернизации этот порог будет повышен до 500 ГэВ, а со временем — и до 1 ТэВ. Это означает, что максимальная энергия разгоняемых электронов и позитронов превысит аналогичный показатель для крупнейшего в мире Стэнфордского линейного ускорителя лептонов сначала в пять раз, затем в десять, а со временем, возможно, даже двадцатикратно. Поскольку масса бозона Хиггса равна приблизительно 125 ГэВ, уже первая очередь ILC сможет работать как фабрика хиггсов весьма высокой производительности.

Эксперты панели Р5 акцентируют важность экспериментов по детектированию частиц темной материи. Космологи и астрофизики предлагают обширный набор теоретически приемлемых кандидатов на эту роль, включая, в частности, сверхлегкие аксионы и слабо реагирующие массивные частицы (вимпы). Члены комитета в принципе считают необходимым разрабатывать и строить для поиска вимпов новое (третье) поколение детекторов, однако признают, что полномасштабная реализация этой цели может оказаться слишком затратной. В качестве минимально приемлемой программы они рекомендуют запуск (скорее всего не ранее 2032 года) на территории США одного детектора третьего поколения стоимостью от 200 до 500 миллионов долларов, предпочтительно с широким международным участием. Они также считают крайне желательным модернизацию антарктической нейтринной обсерватории IceCube, которая десятикратно повысит ее чувствительность. Оценочная стоимость этого проекта, который предполагается осуществить к 2034 году, приближается к 500 миллионам долларов.

Авторы доклада возлагают большие надежды на осуществление эксперимента CMB-S4, предназначенного для долговременного прецезионного картирования микроволнового реликтового излучения. Эта задача будет решаться с помощью двенадцати телескопов с апертурой вплоть до шести метров, установленных на Южном полюсе и в чилийской пустыне Атакама. На них будет установлено 550 000 сверхпроводящих детекторов, которые смогут работать в течение 7–10 лет, начиная приблизительно с 2030 года. Успешное осуществление этого проекта, который, согласно сегодняшним оценкам, обойдется в 800–900 миллионов долларов, даст огромный массив космологической и астрофизической информации. Она будет дополнена данными с новых крупных оптических обсерваторий, включая Обсерваторию имени Веры Рубин с 840-сантиметровым телескопом, который, как ожидается, увидит первый свет в начале 2025 года. Члены комитета также многого ждут от работы уникального спектрографа DESI, установленного на четырехметровом телескопе имени Николаса Майалла Национальной обсерватории Китт-Пик в штате Аризона. Он собирает информацию об оптических спектрах 35 миллионов галактик и почти двух с половиной миллионов квазаров, возникших в течение первых трех миллиардов лет после Большого взрыва. Эти данные позволят уточнить темпы расширения космического пространства на разных этапах истории Вселенной и тем самым будут способствовать лучшему пониманию феномена темной энергии.

Астрономы из Университета Алабамы в Хантсвилле предложили альтернативную теорию гравитации, по которой гравитация может существовать без массы. Согласно результатам исследования, опубликованного в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS), это позволяет уменьшить количество темной материи, требуемой для объяснения поведения небесных объектов.

Ученые предполагают, что дополнительная гравитация, необходимая для удержания галактик внутри скоплений, может быть объяснена топологическими дефектами, возникшими во время фазового перехода в ранней Вселенной. Топологические дефекты представляют собой очень компактные области пространства с высокой плотностью материи. К ним относят линейные структуры, такие как космические струны, хотя возможны и двумерные структуры, называемые сферическими оболочками.

Оболочки состоят из тонкого внутреннего слоя положительной массы и тонкого внешнего слоя отрицательной массы, при этом общая масса оболочки равна нулю.

Если звезда лежит на этой оболочке, то она испытывает гравитационную силу, притягивающую ее к центру структуры. Поскольку гравитация связана с искривлением пространства-времени, она позволяет объектам взаимодействовать друг с другом независимо от того, имеют они массу или нет. Так, безмассовые фотоны испытывают гравитационное воздействие, в результате чего происходит искривление луча света.

гравитация может существовать без массы

из тонкого внутреннего слоя положительной массы и тонкого внешнего слоя отрицательной массы

Ученые Института ядерных наук Мексиканского национального автономного университета предложили теорию, альтернативную теории относительности, в качестве объяснения ускоренного расширения Вселенной. Результаты исследования опубликованы в журнале Physics of the Dark Universe.

На сегодня лучшим объяснением ускоренного расширения Вселенной является космологическая постоянная, показывающая плотность энергии вакуума и тесно связанная с темной энергией. Однако существуют расхождения в измерениях того, как быстро происходит это расширение, которые были проведены с помощью различных методов, доказавших свою надежность. Эту проблему называют напряжением Хаббла, и она указывает на необходимость расширения современной модели гравитации.

Ученые рассмотрели гравитационные модели, выходящие за рамки общей теории относительности (ОТО) Эйнштейна, а также проанализировали новые наборы данных, полученные при наблюдении за далекими квазарами в ультрафиолетовом, рентгеновском и оптическом диапазонах. Эти модели относятся к телепараллельной гравитации, которая пытается объяснить гравитацию без искривления пространства-времени, как это делает ОТО, а также пытается объединить ее с электромагнетизмом.

Международная группа ученых из Италии, Греции, Индии и Китая смоделировала возможный облик Вселенной до Большого взрыва. В своей работе специалисты опирались на неклассическую модель «отскакивающей» космологии, согласно которой Вселенная постоянно проходит через фазы расширения и сжатия. Исследователи предположили, что до Большого взрыва существующий космос состоял из темной материи, существовавшей в виде первичных черных дыр. Те, в свою очередь, образовались из флуктуаций (колебаний) плотности во время последней фазы сжатия Вселенной. В данной модели Вселенная должна была сжаться до размеров примерно в 500 раз меньших нынешних. После последовавшего «отскока» родились фотоны и другие частицы, ознаменовавшие Большой взрыв. При этом плотность материи повысилась настолько, что ее флуктуации породили небольшие черные дыры. Расчеты ученых показывали, что свойства этой модели вселенной, такие как кривизна пространства и микроволновый фон, соответствуют текущим наблюдениям. Эту модель смогут подтвердить или опровергнуть будущие обсерватории для поиска гравитационных волн.

Устойчивые модели Вселенной с отскоком, в которых решается проблема Большого взрыва, были предложены сравнительно недавно — в частности, коллективом Института ядерных исследований РАН (ИЯИ РАН). В таких моделях, как уже сказано, необходимо предположить, что Вселенная заполнена специфической средой — например, некоторым скалярным полем, чье взаимодействие с гравитацией не описывается Общей теорией относительности Альберта Эйнштейна. Процедура построения модели предполагает решение полевых уравнений для выбранной теории и последующий анализ решения на предмет его соответствия искомой физической картине, а именно смене эпохи сжатия стадией расширения.
Физики-теоретики Виктория Волкова, Сергей Миронов и Валерий Рубаков взяли (это года 4 -назад было) построенную ими же устойчивую модель с отскоком и усложнили ее, добавив в экзотическую среду, заполняющую Вселенную и обеспечивающую отскок, дополнительную материю, но со стандартными свойствами.

может ии придумает как это сделать... но это точно не при жизни.

Телескоп NASA Hubble всё же сделал снимки удалённой от Земли галактики в форме яблока, которую ещё называют «Бычий глаз». У этой галактики, по расчётам, целых девять колец, что на шесть колец больше, чем у всех известных науке галактик.

Эта галактика в 2,5 раза больше Млечного Пути. «Бычий глаз» находится на расстоянии 567 млн световых лет, что затрудняло детальную съёмку. Тем не менее, на последнем снимке «Хаббл» обнаружил девять колец вокруг галактики. Снимок сравнили с данными обсерватории В. М. Кека

Как отметили сотрудники этой обсерватории в интервью порталу Gizmodo, подтвердилось не только наличие девяти колец, восемь из которых отчётливо видны, но появились гипотезы о происхождении такого количества колец. Учёные предполагают, что маленькая планета — голубой карлик — пролетела через «Бычий глаз» около 50 млн лет назад, создавая кольца, подобно ряби, возникающей при броске камня в воду.

а голубые карлики разве существуют? бред какой-то.

Голубые карлики — теоретический тип звёзд, в которые должны в результате эволюции превращаться маломассивные красные карлики. Согласно теоретическим расчётам, срок жизни красных карликов значительно превышает возраст Вселенной, поэтому ни один красный карлик ещё не стал голубым.

Кольцо Эйнштейна, редкое явление гравитационного линзирования, обнаружила миссия Европейского космического агентства (ESA). Открытие удалось совершить с помощью космического телескопа "Евклид".

Результаты исследования опубликованы в журнале Astronomy and Astrophysics, а краткий отчет о нем появился на сайте ESA. В релизе отмечено, что телескоп "Евклид" помог совершить поразительное открытие "прямо у нас на космическом заднем дворе".

Кольцо Эйнштейна, чрезвычайно редкое явление, удалось найти сравнительно недалеко от Земли. Оно прячется в галактике под названием NGC 6505, которая находится примерно в 590 миллионах световых лет от нас, "в двух шагах по космическим меркам", отмечают исследователи.

Гравитационное линзирование - это явление, при котором массивные объекты, например, галактики или скопления галактик, искривляют пространство-время. Это заставляет свет, идущий от более удаленных от нас объектов, огибать их. Возникает своего рода громадная космическая линза, через которую ученые могут изучать отдаленные объекты.


Явление предсказал знаменитый физик-теоретик Альберт Эйнштейн, поэтому оно названо в его честь. Внешне такая линза представляет собой кольцо вокруг галактики, состоящее из света от еще более далекой и яркой галактики.

В новом исследовании, физик Джинестра Бьянкони, профессор прикладной математики Лондонского университета королевы Марии, предложил новую структуру, которая может изменить понимание гравитации и ее связи с квантовой механикой.

Работа опубликована в журнале Physical Review D.

Десятилетиями физики пытались примирить принципы квантовой механики с принципами общей теории относительности. В то время как квантовая механика управляет поведением частиц в микромасштабах, общая теория относительности описывает силу гравитации в космических масштабах. Объединение этих двух структур остается одной из самых труднодостижимых целей современной науки.

В своей работе профессор Бьянкони предлагает рассматривать метрику пространства-времени, ключевое понятие в общей теории относительности, как квантовый оператор. Этот подход использует квантовую относительную энтропию, концепцию из квантовой теории информации, для описания взаимодействия между геометрией пространства-времени и материей.

Исследование вводит новое энтропийное действие, которое количественно определяет разницу между метрикой пространства-времени и метрикой, индуцированной полями материи.

Этот подход приводит к модифицированным уравнениям Эйнштейна, которые при низких энергиях и малой кривизне, сводятся к классическим уравнениям общей теории относительности. Однако теория идет дальше, предсказывая появление малой положительной космологической постоянной — значения, которое согласуется с экспериментальными наблюдениями ускоренного расширения Вселенной гораздо лучше, чем для других ранее существовавших теорий.

Ключевой особенностью теории является введение G-поля, вспомогательного поля, которое действует как множитель Лагранжа. G-поле не только играет решающую роль в модифицированных уравнениях гравитации, но и открывает возможность новых интерпретаций темной материи — загадочной субстанции, которая составляет значительную часть массы Вселенной, но которую еще предстоит непосредственно наблюдать.

Ученые из Северо-Западного университета в США планируют провести амбициозный эксперимент, который может пролить свет на одно из самых сложных противоречий современной физики — несовместимость общей теории относительности (ОТО) и квантовой механики. Проект под руководством Селима Шахриара под названием SUPREME-GQ (Space-borne Ultra-Precise Measurement of the Equivalent Principle Signature of Quantum Gravity) нацелен на получение экспериментальных данных о квантовой гравитации с беспрецедентной точностью. Об этом сообщает портал Universe Today (UT).

В основе эксперимента лежит проверка принципа эквивалентности — ключевого положения ОТО, согласно которому гравитация и ускорение неразличимы. ОТО рассматривает гравитацию как искривление пространства-времени, однако некоторые квантовые теории гравитации предсказывают отклонения от этого принципа на микроскопических масштабах. Для измерения этих отклонений используется параметр Этвеша — величина, показывающая степень соответствия между гравитационной и инерционной массой. В рамках эксперимента MICROSCOPE в 2022 году этот параметр был измерен с точностью до 10⁻¹⁵, но этого недостаточно, чтобы подтвердить или опровергнуть предсказания таких теорий, как теория струн, которые предполагают отклонения на уровне 10⁻¹⁸.
Проект Шахриара ставит цель довести точность измерений до уровня 10⁻²⁰ с помощью атомных интерферометров, использующих квантовую запутанность. В эксперименте будут применяться рубидиевые атомы, которые под действием лазеров будут разделяться на два луча, после чего попадут в состояние, аналогичное знаменитому мысленному эксперименту с котом Шредингера — одновременно в двух состояниях до момента наблюдения. Шахриар и его команда разработали протокол «генерализованного квантового эха», который позволяет удерживать это запутанное состояние достаточно долго для проведения точных измерений. Отклонения при воссоединении лучей позволят получить более точное значение параметра Этвеша и, возможно, доказать или опровергнуть существование квантовой гравитации.

Если эксперимент окажется успешным, разработанная технология — так называемый интерферометр атомов Шредингера — может найти применение и на Земле. По словам Шахриара, эти датчики будут в тысячи раз точнее современных акселерометров и гироскопов, используемых в системах навигации и управления.

несовместимость общей теории относительности (ОТО) и квантовой механики

Исследование, проведенное исследователями из Гавайского университета в Институте астрономии Маноа, предполагает, что Вселенная может вращаться, но очень чрезвычайно медленно. Это открытие может решить одну из самых больших загадок астрономии, так называемое «напряжение Хаббла». Работа опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Команда Сапуди разработала свою математическую модель Вселенной. Сначала астрономы следовали Стандартной космологической модели. А затем они добавили небольшое вращение Вселенной. Это небольшое изменение имело большое значение.

«К нашему удивлению, мы обнаружили, что полученная модель с вращением разрешает парадокс, не противореча современным астрономическим измерениям. Она совместима с другими моделями, которые предполагают вращение. Поэтому, возможно, все действительно вращается — "panta kykloutai"», — отмечает Сапуди.

Новая модель предполагает, что Вселенная совершает один оборот за 500 миллиардов лет. Это слишком медленно, чтобы легко обнаружить, но достаточно, чтобы повлиять на то, как пространство расширяется со временем. Эта идея не нарушает ни одного известного закона физики. Она также может объяснить, почему измерения роста Вселенной не совсем согласуются.

Там в физике сейчас наметился большой шухер. Поскольку вы, вероятно, не совсем ядерный физик, поэтому объяснять будем на уровне ЭБОНИТОВЫЙ ПАЛОЧКИ.

Короче, раньше в физике был раздрай, шатание и сплошная деградация.

Потом пришёл Ньютон и сказал, что свет — это шарики.

Потом пришло ещё дофига чуваков и устроили холивар про то, частица фотон или волна.

Потом пришёл Эйнштейн с теорией относительности и сказал, что мир вообще другой, а Ньютон может идти лесом.

Потом открыли квантовый мир, где казалось, что логику вообще отбило напрочь. Некоторые всерьёз поверили в бога и пришельцев, потому что не может быть нормальный мир настолько глючным.

И вот тут наши новые друзья из вчерашнего исследования наконец-то поняли, как всё вписать в одну систему.

Раньше думали так:

— Общая теория относительности была для гравитации, электродинамика для электромагнетизма, квантовая механика для микромира. И между собой они что-то никак не скрещивались нормально, только через очень странные конструкции.

— То, что электрон ведёт себя хрен пойми как — то как вероятностное облако, то как частица, то вообще непонятно — мы считаем, что оно просто вот так, и нехрен спрашивать.

— Почему все электроны имеют абсолютно одинаковый заряд — непонятно! Тоже нехрен спрашивать. Так настроено.

И так далее.

И вот выяснилось, что есть такая система, где все эти вопросы получают чёткие ответы.

Работа вот, опубликовали только вчера.

Очень упрощая, как Эйнштейн сказал, что гравитация — это не сила, а искривление геометрии. Если вы не в курсе, это уже давно не сила, а особенность пространства-времени. Вот и тут говорят, что электромагнетизм работает примерно так же.

Это тоже особое искривление пространства-времени, просто другого типа.

Теперь тут предлагается другой подход:

— Электромагнетизм полностью описывается геометрией пространства-времени.

— Нет отдельных "зарядов" и "полей" — это всё проявления одной и той же геометрии.

— Электрический заряд — просто определенная деформация пространства-времени.

— Движение заряженных частиц — движение по естественным геодезическим путям в этом искривленном пространстве.

Представьте, что у вас есть линейка. В обычной физике с общей теории относительности, когда вы перемещаете эту линейку из одной точки пространства в другую, её длина не меняется и всегда остаётся 45 сантиметров. В пространстве Вейля ковариантная производная метрического тензора не равна нулю, то есть линейка меняет длину, если её двигать. В соседней комнате растёт, а в коридоре уменьшается. Но строго по определённому закону.

Для электромагнетизма можно предположить именно такое пространство. И оно внезапно нашлось.

Учёные начали бегать по нему с линейками. Воображаемо.

Если считать в нём, то всё элегантно сходится:

— Уравнения Максвелла выводятся из математического постулата, что "Природа стремится минимизировать изменчивость геометрии пространства". И вот если эта метрика гармоническая, то получаются именно влияние электромагнетизма.

— "Облако" заряда электрона постоянно колеблется со скоростью света. Проще говоря, электрон не является статичной частицей — он всё время "дрожит" с со скоростью света, но делает это по кругу, поэтому в среднем движется медленнее.

— Когда вы смотрите на быстро колеблющийся во времени электрон из движущейся системы отсчета, часть этих колебаний "перекладывается" в пространственные колебания. Это как если бы вы ехали на поезде и видели, как дерево, качающееся вверх-вниз, начинает казаться качающимся еще и вперед-назад. Можете ещё попрыгать, чтобы лучше понять электрон на примере дерева.

— А значит, не нужно пытаться понять, откуда эта волновая природа частиц — она естественно возникает из геометрической теории!

— И на десерт — почему заряд одинаковый? Потому что уравнение Максвелла имеет устойчивые решения только при определённых значениях заряда. Том самом, как у всех электронов.

Всё становится математически очевидно.

Если теория верна, многие постулаты современной физики (например, дуализм волны-частицы, квантование заряда) могут оказаться просто следствиями геометрии пространства-времени, а не отдельными аксиомами, которые нужно принимать на веру.

Сама работа почти целиком состоит из адовой математики, но общую идею, в основе которой очень красивое предположение про геометрию, вы уже поняли. Так что вы теперь тоже своего рода ядерный физик. Теоретический.

описывается геометрией пространства-времени.
могут оказаться просто следствиями геометрии пространства-времени
движение по естественным геодезическим путям в этом искривленном пространстве.

то есть линейка меняет длину, если её двигать.

В соседней комнате растёт, а в коридоре уменьшается.

чтобы лучше понять электрон на примере дерева

Астрономы предупредили о «звезде-зомби», которая может стать угрозой для всего живого на Земле. Звезда, прозванная мертвой, направляется к галактике Млечный путь со скоростью свыше 180 000 километров в час.

Траектория ее движения заставила ученых опасаться за Солнечную систему. «Вечерняя Москва» выясняла, что это за звезда и действительно ли она несет угрозу для человечества.

Нейтронная звезда магнетар или объект SGR 0501+4516 была открыта с помощью телескопа «Хаббл». Нейтронные звезды — это остатки мертвых звезд, объединенные в космические тела, напоминающие небольшие планеты с массой Солнца. Это делает их самыми плотными из известных космических объектов.

Магнетар, по предположению специалистов NASA, наделена чрезвычайно сильным магнитным полем. Она была открыта еще в 2008 году на расстоянии 15 тысяч световых лет от Земли, но последние исследования ученых показали, что ее движение к галактике Млечный путь сильно ускорилось, чего ранее не предполагалось.

При этом магнитное поле звезды в 100 триллионов раз мощнее защитного поля Земли, что представляет настоящую угрозу для работы электронных платежных систем, включая банковские карты, а также для жизни человека.

— Если бы человек оказался на расстоянии 600 миль (965 км), магнетар превратился бы в тот самый научно-фантастический луч смерти, который разрывает на части каждый атом внутри тела, — сообщила команда исследователей.

— Но некоторая вероятность столкновения с этой звездой все же есть, однако насколько она большая — сказать трудно. Прямо сейчас, конечно, она совсем невелика, но в то же время не минимальна. И если вдруг звезда столкнется с Землей на такой огромной скорости, мы все с вами пойдем в рай, — считает эксперт.

Разработчики теории, Микко Партанен и Юкка Тулкки уверены, что в течение нескольких лет их работа сможет пролить свет на такие фундаментальные вопросы, как природа сингулярностей в черных дырах и механизм возникновения Вселенной в момент Большого взрыва. По словам Партанена, предложенная ими модель гравитации основана на принципах симметрии, аналогичных тем, которые используются в Стандартной модели для описания электромагнитных, слабых и сильных ядерных взаимодействий. В отличие от классического подхода Эйнштейна, который использует геометрию пространства-времени, эта теория описывает гравитацию как калибровочное поле, через которое взаимодействуют частицы, обладающие энергией.

Хотя теория многообещающая, ее авторы отмечают, что они еще не доказали ее окончательно. В ней применяется метод перенормировки, математический способ работы с бесконечностями, которые появляются в расчетах. Пока что Партанен и Тулкки показали, что метод работает до определенной точки — для так называемых членов «первого порядка», — но им нужно убедиться, что бесконечности можно исключить на протяжении всех расчетов. На это может уйти несколько лет, только после этого доказательство теории будет готово.
А пока ученые опубликовали свою теорию в том виде, в котором она находится сейчас, чтобы познакомить с ней научное сообщество и проверить свои выкладки.

В ней применяется метод перенормировки, математический способ работы с бесконечностями, которые появляются в расчетах. Пока что Партанен и Тулкки показали, что метод работает до определенной точки — для так называемых членов «первого порядка», — но им нужно убедиться, что бесконечности можно исключить на протяжении всех расчетов.