Rambler's Top100
Портал | Содержание | О нас | Пишите | Новости | Книжная лавка | Голосование | Топ-лист | Регистрация | Дискуссия
Лучшие молодые
ученые России

Авторские научные обозрения в "Русском переплете"
"Физические явления на небесах" | "Неизбежность странного микромира" | "Биология и жизнь" | "Terra & Comp" | Научно-популярное ревю | Теорфизика для малышей
Семинары - Конференции - Симпозиумы - Конкурсы

TERRA & Comp
С 07 августа 2003 года обозрение ведет Александр Семенов
До 10.07.2002 вел Кирилл Крылов

НАУКА

Новости

Научный форум

Научно-популярный журнал Урания в русском переплете

Космические новости

Энциклопедия космонавтика

Энциклопедия "Естествознание"

Журнальный зал

Физматлит

News of Russian Science and Technology

Научные семинары

Почему молчит Вселенная?

Парниковая катастрофа

Кто перым провел клонирование?

Хронология и парахронология

История и астрономия

Альмагест

Наука и культура

 Журналы в сети:

Nature

Успехи физических наук

New Scientist

ScienceDaily

Discovery

ОБРАЗОВАНИЕ

Открытое письмо министру образования

Антиреформа

Соросовский образовательный журнал

Биология

Науки о Земле

Математика и Механика

Технология

Физика

Химия

Русская литература

Научная лаборатория школьников

КОНКУРСЫ

Лучшие молодые
ученые России

Для молодых биологов

БИБЛИОТЕКИ

Библиотека Хроноса

Научпоп

РАДИО

Читают и поют авторы РП

ОТДЫХ

Музеи

Игры

Песни русского застолья

Народное

Смешное

О НАС

Редколлегия

Авторам

О журнале

Как читать журнал

Пишут о нас

Тираж

РЕСУРСЫ

Поиск

Проекты

Посещаемость

Журналы

Русские писатели и поэты

Избранное

Библиотеки

Фотоархив

ИНТЕРНЕТ

Топ-лист "Русского переплета"

Баннерная сеть

Наши баннеры

НОВОСТИ

Все

Новости русской культуры

Новости науки

Космические новости

Афиша

The best of Russian Science and Technology


"Русский переплет" зарегистрирован как СМИ. Свидетельство о регистрации в Министерстве печати РФ: Эл. #77-4362 от
5 февраля 2001 года. При полном или частичном использовании
материалов ссылка на www.pereplet.ru обязательна.

Тип запроса: "И" "Или"

28.02.2019
20:23

Физики впервые рассчитали «состав» массы протона

    Физики из США и Китая впервые рассчитали вклады в массу протона, связанные с различными эффектами. Для расчетов, выполненных в рамках решеточной КХД, ученые использовали суперкомпьютер «Титан» производительностью около 27 петафлопс. В результате исследователи получили, что кварковый конденсат обеспечивает около 9 процентов массы протона, кинетическая энергия кварков — 32 процента, напряженность глюонного поля — 36 процентов, а аномальный вклад — 23 процента. Статья опубликована в Physical Review Letters, кратко о ней сообщает Physics, препринт работы выложен на сайте arXiv.org.

    Практически вся материя Вселенной состоит из протонов и нейтронов, которые, в свою очередь, сложены из верхних (u) и нижних (d) кварков. Протон содержит два верхних и один нижний кварк (uud), нейтрон — один верхний и два нижних (udd). Масса каждого кварка возникает за счет механизма Хиггса — грубо говоря, из-за особой формы потенциала Хиггса электрослабая симметрия спонтанно нарушается, и Вселенная заполняется однородным полем, за которое «цепляются» частицы. Нижние кварки «цепляются» немного сильнее, чем верхние, поэтому их масса больше (пять мегаэлектронвольт против двух). Подробнее про этот механизм можно прочитать в материалах «С днем рождения, БАК!» и «Хиггсовский механизм нарушения электрослабой симметрии». Тем не менее, если сложить массу двух верхних и одного нижнего кварка, получится всего один процент от «настоящей» массы протона.

    Казалось бы, это расхождение можно объяснить с помощью Квантовой механики: кварки внутри протона очень тесно сжаты, следовательно, должны иметь большой импульс из-за принципа неопределенности Гейзенберга (Δx∙Δp ~ ℏ). С другой стороны, частицы с большим импульсом имеют большую кинетическую энергию, которая связана с массой формулой Эйнштейна E = mc2. Подставляя в эту формулу примерный радиус протона r ~ 10−15 метров, можно получить массу около 600 мегаэлектронвольт (при большом импульсе энергия кварков примерно равна E ≈ 3pc ~ 3ℏc/r). Эта величина совпадает по порядку с экспериментально измеренным значением mp ≈ 938 мегаэлектронвольт. К сожалению, такие рассуждения подходят только для качественной оценки, поскольку точно определить радиус протона невозможно. Кроме того, этот подход не позволяет точно выделить вклады в массу протона, связанные с различными квантовыми эффектами — например, с обменом виртуальными кварками или глюонами.

    В действительности, более аккуратные феноменологические оценки на основе Стандартной модели и Квантовой хромодинамики (КХД) показывают, что масса протона складывается из четырех различных эффектов. Во-первых, массу дает кварковый конденсат, который состоит из валентных (основных) uud кварков и «морских» кварков — виртуальных кварк-антикварковых пар, которыми частицы постоянно обмениваются между собой. Во-вторых, необходимо учитывать кинетическую энергию кварков и напряженность глюонного поля — это члены, которые качественно можно ухватить с помощью соотношения Гейзенберга. Наконец, еще один аномальный вклад появляется из-за того, что в КХД нужно учитывать аномалии, связанные с остальными четырьмя кварками (s, c, b и t-кварками). Впервые эти четыре вклада качественно выделил в 1995 году Сян-Дун Цзи (Xiang-Dong Ji). К сожалению, КХД устроена таким образом, что ее уравнения нельзя решать пертурбативно, то есть раскладываясь по малому параметру. В частности, становится бесполезным вычисление диаграмм Фейнмана, поскольку диаграммы высоких порядков быстро расходятся. Поэтому долгое время физики не могли количественно оценить величину этих вкладов.

    Группа ученых под руководством И-Бо Яна (Yi-Bo Yang) впервые рассчитала значения каждого из четырех вкладов в массу протона. Для этого исследователи численно смоделировали протон с помощью решеточной КХД. В этом подходе непрерывное пространство-время заменяется дискретной решеткой, на которой «живут» кварки и глюоны. Поскольку в расчете используется конечный шаг по времени и пространству, его результат отличаются от истинного; тем не менее, ответ можно скорректировать, если учесть, что его погрешность зависит от шага решетки. Очевидно, что в пределе бесконечно малого шага решеточная и непрерывная КХД совпадают. К сожалению, вычисления в решеточной КХД требуют очень много ресурсов, причем требования растут пропорционально шестой степени от обратного шага решетки. Кроме того, сложность вычислений экспоненциально растет с числом частиц. Поэтому раньше ученые могли смоделировать только отдельные кварки или мезоны (частицы, состоящие из двух кварков). Численные расчеты с участием трех кварков стали возможны только в последнее время, когда заработали современные суперкомпьютеры. В частности, группа Яна использовала для расчетов суперкомпьютер «Титан», имеющий производительность около 27 петафлопс.

    В этих расчетах ученые работали с сетками 243×64, 323×64 и 483×96 (первые три числа — число узлов решетки по пространственным координатам, четвертое — по времени). Чтобы скомпенсировать ультрафиолетовые расходимости, физики использовали схему регуляризации M̅S̅ (minimal substraction). В результате исследователи получили, что кварковый конденсат обеспечивает около 9 процентов массы протона, кинетическая энергия кварков — 32 процента, напряженность глюонного поля — 36 процентов, а аномальный вклад — 23 процента. Погрешность вычислений составила около четырех процентов. Ученые отмечают, что их результаты согласуются с феноменологическими предсказаниями для энергии порядка двух гигаэлектронвольт.

    В апреле прошлого года группа χQCD впервые рассчитала вклад глюонов в суммарный спин протона — по данным ученых, он составляет примерно половину абсолютной величины. Это была первая статья, в которой решеточную КХД удалось применить для моделирования системы из трех кварков. Тем не менее, физики надеются, что в скором времени удастся рассчитать и другие свойства протона — в июне этого года в Национальной лаборатории Ок-Ридж заработал новый суперкомпьютер Summit, мощность которого составляет более 200 петфлопс. Когда этот компьютер заработает на полную мощность, его производительность будет в 10–15 раз превышать производительность компьютеров, на которых ученые рассчитывали спин и массу протона. Кроме того, в апреле этого года в Объединенном институте ядерных исследований (Дубна) запустили суперкомпьютер «Говорун» мощностью около 0,6 петафлопс, который тоже планируется использовать для вычислений в рамках решеточной КХД.

    По информации https://texnomaniya.ru/fiziki-vpervie-rasschitali-laquosostavraquo-massi-protona

28.02.2019
16:23

Ультратонкие галактики связали с «худыми» черными дырами

    Исследователи из Специальной астрофизической обсерватории РАН вместе с украинскими коллегами изучили 220 плоских, ультратонких галактик, почти лишенных балджа . . .

28.02.2019
16:18

Физики из РФ и Китая создали линзу, увеличивающую разрешение наноскопов в 10 раз

    Физики из России и Китая создали миниатюрную линзу, которая позволяет увеличить разрешение уже существующих наноскопов в 10 раз и поможет увидеть мелкие вирусы и . . .

28.02.2019
16:11

Ученые на 99,9999 процента уверены, что глобальное потепление происходит по вине людей

    Надежность климатических данных достигла «золотого стандарта» статистики и однозначно указывает на главную роль, которую играет человечество в глобальном . . .

28.02.2019
16:07

Прошлогоднее извержение вулкана увеличило площадь Гавайев на 350 гектаров

    Вулкан Килауэа извергался с мая по сентябрь 2018 года, причинив огромные разрушения Большому острову Гавайев. Но теперь, когда испарения развеялись, а лава остыла, . . .

28.02.2019
16:03

Проект Magicverse насытит всю планету слоями дополненной реальности

    Стартап Magic Leap разработал концепцию глобальной системы дополненной реальности «Magicverse», которую ее авторы хотят распространить на весь мир. «Magicverse» должна стереть . . .

28.02.2019
15:47

Раскрыта одна из тайн новорожденных звезд

    Сегодня существуют две конкурирующие модели, описывающие механизм формирования у протозвезд медленных оттоков и быстрых джетов. Используя массив . . .

28.02.2019
15:42

Обнаружена вторая галактика без темной материи

    С открытием второй галактики без темной материи отпадает вопрос об исключительности NGC1052-DF2, однако появляется много других. Наблюдая за группой эллиптической . . .

28.02.2019
15:32

NASA раскрыло природу загадочных узоров на Луне

    В отличие от Земли Луна не имеет глобального магнитного поля, однако намагниченные породы на ее поверхности создают небольшие локализованные защитные экраны . . .

28.02.2019
15:28

Ключи к марсианской жизни найдены в чилийской пустыне

    Пробная миссия NASA в пустыне Атакама в условиях аналогичных марсианским успешно обнаружила подземные организмы – странные, разрозненные, солеустойчивые . . .

28.02.2019
15:13

Обнаружен новый самый далекий объект Солнечной системы

    В Солнечной системе появился новый самый далекий объект. Астрономы на днях обнаружили объект, который лежит на расстоянии 140 астрономических единиц от Солнца. Это . . .

28.02.2019
15:08

Физики рассчитали давление и касательные напряжения внутри протона

    Физики из Массачусетского технологического института впервые теоретически рассчитали вклады кварков и глюонов в распределение давления и касательных . . .

28.02.2019
15:04

OSIRIS-REx показал поверхность астероида Бенну крупным планом

    Аппарат OSIRIS-REx прислал новый снимок, на котором крупным планом показан участок поверхности астероида Бенну, усеянный валунами. В настоящее время команда миссии . . .

28.02.2019
15:01

Девятая планета Солнечной системы оказалась суперземлей

    Американские ученые пришли к выводу, что потенциальная девятая планета Солнечной системы, известная как планета Х, тяжелее Земли в 5-10 раз, то есть относится к . . .

28.02.2019
14:57

Найден способ предотвратить глобальную катастрофу

    Химики Мельбурнского университета (Австралия) разработали новый способ преобразования углекислого газа в твердый углерод, который можно использовать для . . .

28.02.2019
14:48

Пролетевшему мимо Земли «инопланетному зонду» нашли новые объяснения

    Астрономы нашли несколько объяснений загадочному поведению межзвездного астероида Оумуамуа, который ускорился, покидая Солнечную систему. Хотя некоторые ученые . . .

27.02.2019
20:06

Установлен новый рекорд лазерно-плазменного ускорения электронов

    В ходе экспериментов в Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли лазерный импульс пиковой мощностью около одного петаватта, распространяясь в плазменном . . .

27.02.2019
17:15

На Камчатке скоро может начаться извержение вулкана, заявил ученый

    Извержение вулкана Безымянный может произойти в ближайшее время на Камчатке, сообщил РИА Новости директор Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН Алексей . . .

27.02.2019
17:03

Жертвы потепления. Ученые выяснили, почему ранняя весна — это плохо

    По данным Росгидрометцентра, нынешний московский февраль войдет в десятку самых теплых за всю историю метеонаблюдений: средняя температура была на пять-семь . . .

27.02.2019
16:43

Астрономы нашли одинокую «анемичную» галактику

    Астрономы обнаружили «анемичную» галактику с необычно низким содержанием железа относительно магния, сообщается в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Она . . .

<< 721|722|723|724|725|726|727|728|729|730 >>

ЛИТЕРАТУРА

Новости русской культуры

К читателю

Содержание

Публицистика

"Курск"

Кавказ

Балканы

Проза

Поэзия

Драматургия

Искания и размышления

Критика

Сомнения и споры

Новые книги

У нас в гостях

Издательство

Книжная лавка

Журнальный зал

ОБОЗРЕНИЯ

"Классики и современники"

"Слово о..."

"Тайная история творений"

"Книга писем"

"Кошачий ящик"

"Золотые прииски"

"Сердитые стрелы"

КУЛЬТУРА

Афиша

Новые передвижники

Фотогалерея

Музыка

"Неизвестные" музеи

Риторика

Русские храмы и монастыри

Видеоархив

ФИЛОСОФИЯ

Современная русская мысль

Искания и размышления

ИСТОРИЯ

ХРОНОС

История России

История в МГУ

Слово о полку Игореве

Хронология и парахронология

Астрономия и Хронология

Альмагест

Запечатленная Россия

Сталиниана

ФОРУМЫ

Дискуссионный клуб

Научный форум

Форум "Русская идея"

Форум "Курск"

Исторический форум

Детский форум

КЛУБЫ

Пятничные вечера

Клуб любителей творчества Достоевского

Клуб любителей творчества Гайто Газданова

Энциклопедия Андрея Платонова

Мастерская перевода

КОНКУРСЫ

За вклад в русскую культуру публикациями в Интернете

Литературный конкурс

Читательский конкурс

Илья-Премия

ДЕТЯМ

Электронные пампасы

Фантастика

Форум

АРХИВ

2001

2000

1999

Фотоархив

Все фотоматериалы

Помощь корреспонденту Добавить новость
НАУКА В "РУССКОМ ПЕРЕПЛЕТЕ"

Если Вы хотите стать нашим корреспондентом напишите lipunov@sai.msu.ru

 

© 1999, 2000 "Русский переплет"
Дизайн - Алексей Комаров

Rambler's Top100