2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему
 
 Кончится ли физика (элементарных частиц)?
Сообщение08.10.2023, 08:55 


05/02/21
145
...потому что банально не хватит денег. К слову, именно так озаглавлен последний раздел воспоминаний профессора Иоффе Б. Л. "Без ретуши. Портреты физиков на фоне эпохи." — М.: «Фазис», 2004 г. Уточнение же в скобке моё. Вот ключевой аргумент, приведенный в этой книге:
Цитата:
...Я думаю, тем не менее, что физика элементарных частиц, т.е. исследование микроструктуры пространства, времени и материи скорее всего действительно закончится в обозримом будущем - в течение 15-20 лет. И причина будет лежать вне науки $\;-$ грубо говоря, в отсутствии денег. Дело в том, что для экспериментальных исследований областей всё меньших расстояний нужно строить ускорители на всё большие энергии. Таков общий закон, вытекающий из принципа неопределённости $\Delta r \sim \hbar/\Delta p\colon\;$ расстояниям $10^{-20}$ отвечает энергия $10^3$ ТэВ, а планковской длине $10^{-33}$ см $-$ энергия $10^{16}$ ТэВ. Сейчас строится ускоритель со встречными пучками протонов $\;-$ коллайдер $7\times 7$ ТэВ в ЦЕРНе (сооружение коллайдера $20\times 20$ ТэВ в США было прекращено из-за его высокой стоимости $\;-$ 12 млрд. долларов). Ожидается, что с его помощью удастся проводить поиски частиц с массами до нескольких ТэВ, т.е. доходить до расстояний $\sim 10^{-17}\;- 5\times 10^{-18}$ см. Стоимость этого ускорителя $\sim \;$ 5 млрд. долларов, длина кольца $\;-$ 27 км. Вероятно, будет построен линейный $e^+e^$-коллайдер с энергией пучков $0,5$-$1$ ТэВ; может быть, ещё мюонный и фотонный коллайдеры. На всех ускорителях, этих и других, которые не существуют даже в замыслах, вряд ли удастся исследовать расстояния, меньшие $10^{-18}\;-10^{-19}$ см, а о том, чтобы дойти до планковской длины, не может быть и речи. Здесь не поможет никакой прогресс в ускорительной технике (сейчас проводятся эксперименты по созданию ускорителей, где электроны ускоряются бегущей плазменной волной. Есть надежда, что в таких ускорителях удастся добиться темпа ускорения $500$-$1000$ МэВ/м. В современных ускорителях элекронов темп ускорения $\sim 50\;$ МэВ/м. Но и на таких ускорителях область доступных для исследований расстояний не будет меньше $10^{-18}$ см)...

Весь раздел можете прочитать по ссылке.

Моё понимание таково, что дальнейшее улучшение и построение ускорителей потребует экспоненциально больших вливаний денег, таких больших, что в мире не хватит денег.

Этот пассаж перевернул моё представление о физике элементарных частиц, да и о науке в целом, честно говоря. По сути, это означает, что мы обречены пребывать в неведении относительно физики на планковских масштабах, что накладывает серьезное ограничение сверху на возможности науки в целом. Такое серьезное, что из-за этого чуть ли не возникают вопросы о значении науки в судьбе человечества: если это так, то за что борются теоретики?

Я хочу спросить форумчан, разделяют ли они это пессимистическое видение будущего физики, либо же всё-таки у кого-нибудь есть, что сказать по этому поводу аргументированного и жизнеутверждающего.

 Профиль  
                  
 
 Re: Кончится ли физика (элементарных частиц)?
Сообщение08.10.2023, 09:28 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


15/10/08
30/12/24
12599
Лично я думаю, что открытия происходят случайно и не поддаются предсказанию. К тому же, планировать на десять лет вперёд сейчас может только законченный оптимист.

 Профиль  
                  
 
 Re: Кончится ли физика (элементарных частиц)?
Сообщение08.10.2023, 11:16 


17/10/16
4911
Mirage_Pick
Найдут другие пути. Сталкивание частиц в ускорителях - это же в некотором смысле грубый, примитивный метод работы с микромиром. Наверняка можно найти более тонкие способы.

 Профиль  
                  
 
 Re: Кончится ли физика (элементарных частиц)?
Сообщение08.10.2023, 11:31 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


20/08/14
8601
Есть такое мнение, что технология ускорителей действительно скоро упрется в предел, когда для небольшого увеличения энергии и/или светимости будут требоваться все большие затраты. Пока этого еще не произошло, так что проекты больших ускорителей обсуждаются. Смогут ли эти ускорители найти что-то новое - вопрос отдельный.
Anton_Peplov в сообщении #1540887 писал(а):
К 2040 году CERN обещает 100-километровый Future Circular Collider, но это будет (сначала) электрон-позитронный коллайдер FCC-ee с максимальной энергией 365 ГэВ. Так что новая физика там может проявиться только за счёт статистики (светимость будет большая, в максимуме - на два порядка выше, чем у LHC, правда, это только при 91 ГэВ). Какие-нибудь редкие распады или отклонения частоты известных распадов от предсказаний теории... Потом, правда, планируется переделать его в протон-протонный коллайдер FCC-hh с энергией до 100 ТэВ, и если уж тут новую физику не найдут, то с мечтой можно будет проститься.

Но всё это пока ручкой по бумаге писано. Ещё даже проект FCC-ee окончательно не согласовали, а уж построят ли его и если да, то когда... В США вон SSC даже строить начали, и на 20% построили, что не помешало конгрессу его закрыть.
Однако могут быть принципиально лучшие способы ускорять частицы, чем гонять их по кольцевой трубе с электромагнитами. Например, лазерно-плазменные ускорители длиной в десятки сантиметров уже ускоряют электроны до 8 ГэВ. ГэВ - это, конечно, не ТэВ, но... Вообще странно считать, что лучше синхротрона ничего и выдумать нельзя. Хотя если б я мог это выдумать, я бы не на форуме сидел, а нобелевку по физике обмывал.

Другой вопрос: может ли быть, что никакие ускорители на каких угодно технологиях не достигнут энергий, потребных для проверки теории великого объединения? А запросто. Что ж делать, в другую галактику тоже не слетаешь. Но пока, имхо, такие выводы преждевременны.

 Профиль  
                  
 
 Re: Кончится ли физика (элементарных частиц)?
Сообщение08.10.2023, 12:03 
Аватара пользователя


29/04/13
8307
Богородский
Mirage_Pick в сообщении #1612938 писал(а):
Я хочу спросить форумчан, разделяют ли они это пессимистическое видение

Разделяю. Дальше что? Если Вас интересовало только это, удобнее было бы опрос добавить.

Или Вы надеетесь, что Вас кто-то переубедит?

Ну я могу попробовать. Левша на самом деле умел и ковать, и квантовать. Первое он лично проделал с блохой, второе — с гравитацией. Берёте подходящий мелкоскоп и убеждаетесь воочию :-)

 Профиль  
                  
 
 Re: Кончится ли физика (элементарных частиц)?
Сообщение08.10.2023, 14:00 
Заслуженный участник


20/08/14
11867
Россия, Москва
Mirage_Pick
Такие прогнозы существенным образом опираются на два предположения:
1. Предел известных технологий ускорения частиц уже не за горами.
2. Никогда не будет придумано ничего лучше.
И если первое обосновывается легко, то второе совершенно точно некорректно и тому масса примеров в истории (никогда не говори никогда).

Теперь как можно преодолеть первое.
Есть космические источники частиц сверхвысоких энергий, до $10^{20}$эВ (и это прямо здесь, а у источника может ещё на несколько порядков выше, те до нас не долетают или мы их не засекли). Можно или слетать к такому, или организовать подобное рядышком (скажем на обратной стороне Луны). Возможно нейтронные звёзды тоже генерят какой-то поток (особенно если сбрасывать на них мусор), а их точно есть несколько штук до 1000 св.лет от нас.
Подобраться же к планковскому порогу можно так: найти (или разместить) два источника частиц сверхвысоких энергий рядом (и направить джеты друг на друга) и ждать событий случайного образования чёрной дыры при столкновении двух таких частиц, она разумеется тут же испарится, но этот процесс непохож на обычные ливни частиц от столкновений и принципиально зависит от эффектов как раз планковского масштаба (и не построенной теории квантовой гравитации).
Фантастика? Конечно. Но научная, никаких принципиальных запретов на это нет, даже и по деньгам, когда-нибудь хватит вполне себе конечного имеющегося количества.

 Профиль  
                  
 
 Re: Кончится ли физика (элементарных частиц)?
Сообщение08.10.2023, 14:18 
Заслуженный участник


28/12/12
7944
Dmitriy40 в сообщении #1612952 писал(а):
Есть космические источники частиц сверхвысоких энергий, до $10^{20}$эВ
$10^{20}$ эВ у протона в столкновении с неподвижным протоном - эквивалентно $\sim 3\cdot 10^{14}$ эВ во встречных пучках, что не сильно отличается от достигнутого на LHC.

 Профиль  
                  
 
 Re: Кончится ли физика (элементарных частиц)?
Сообщение08.11.2023, 01:38 


05/09/16
12108
Mirage_Pick в сообщении #1612938 писал(а):
Я хочу спросить форумчан, разделяют ли они это пессимистическое видение будущего физики, либо же всё-таки у кого-нибудь есть, что сказать по этому поводу аргументированного и жизнеутверждающего.

Ну у нас же недалеко есть звезда, в ней много энергии. Ну и вообще, в космосе можно делать то, что нельзя на Земле, типа бомбу взорвать термоядерную или бесплатно получить вакуума сколько хочешь. На той же Луне полно вакуума, и т.п.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 8 ] 

Модератор: Модераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group