Нобелевская премия по физиологии и медицине

Магнетическая тайна

В прошлом для расчета магнитного момента мюона физики использовали смешанный подход – они собирали данные о столкновениях между электронами и позитронами – противоположностью электронов – и использовали их для вычисления вклада сильного взаимодействия в магнитный момент мюона. Этот подход использовался для дальнейшего уточнения оценки в течение десятилетий. Последние результаты относятся к 2020 году и дают очень точную оценку.

В исследовании, опубликованном 6 апреля в журнале Nаture, физики применили новый подход, который дает оценку напряженности магнитного поля мюона и близко соответствует его экспериментальному значению. Примечательно, что ученые использовали полностью проверенную теорию, которая была полностью независима от опоры на экспериментальные измерения.

Физики использовали более интенсивный источник мюонов, что дало им более точный результат, который почти идеально соответствовал старому измерению.

Полученные данные существенно сокращают разрыв между теорией и экспериментальными измерениями и, если являются верными, подтверждают главенство Стандартной модели, которая десятилетиями руководила физикой элементарных частиц. Но история на этом не заканчивается, так как теперь полученные результаты должны быть перепроверены другими исследовательскими группами. Но что в итоге?

Другие новости на тему

Человек и общество Вчера, 15:23 Реновацию экотроп «Зверобой» и «Водопад Бучило» завершили Экологические тропы в районе заказника «Легостаевский» давно пользуются популярностью у жителей нашего региона. Завораживающий вид на горы и реку, красивый лес и свежий воздух привлекают отдыхающих круглый год. 194 0 Человек и общество Вчера, 12:46 Как получить муниципальное жилье, расскажут в администрации 18 октября, в среду, в администрации Советского района пройдет прямая телефонная линия. Вопросы можно будет задавать с 14.00 до 15.00. 196 0 Человек и общество Вчера, 09:34 Общегородской субботник назначен на 14 октября Каждый год осенью в Новосибирске организуют субботник. Представители общественных организаций, управляющих компаний ЖКХ, муниципальные служащие и просто активные новосибирцы перед зимой наводят в городе порядок. 209 0

Наследство

Дельбрюк был одним из самых влиятельных ученых двадцатого века, благодаря которому физика стала основой биологии. Его идеи о физических основах жизни вдохновили Эрвина Шредингера на написание книги « Что такое жизнь?». . Эта книга окажет большое влияние на Фрэнсиса Крика , Джеймса Д. Уотсона и Мориса Уилкинса, которые получат Нобелевскую премию за открытие двойной спирали ДНК. В 1940-х годах он организовал курс генетики бактериофагов в лаборатории Колд-Спринг-Харбор, чтобы привлечь ученых к этой области исследований. Его усилия по продвижению изучения генетики посредством вирусов, инфицирующих бактерии, были очень важны для развития молекулярной биологии .

Премия по биофизике была названа Премией Макса Дельбрука по биологической физике в его память в 2006 году. Она присуждается каждые два года Американским физическим обществом .

Что это значит

Первая квантовая революция в XX веке подарила миру транзисторы, лазеры, солнечные панели, мобильную телефонную связь и интернет.

XXI век открыл новые возможности для квантовой механики. Открытия современных физиков позволяют найти применение свойствам квантовой механики в реальной жизни: от передачи и хранения данных до алгоритмов квантового шифрования. Умение управлять запутанным состоянием частиц позволяет развивать область квантовых вычислений и вносит вклад в совершенствование квантового компьютера.

Индустрия 4.0

Миллион задач в секунду: как работают квантовые компьютеры

Квантовое превосходство — способность квантового компьютера решить задачи, которые не способен обработать обычный компьютер — было доказано IBM в 2021 году. Квантовые вычисления помогают ученым моделировать молекулы, химические реакции, квантовые эффекты.

Спор Эйнштейна и Бора

Интересно, что Эйнштейн получил свою «нобелевку» вовсе не за теорию относительности, а за одну небольшую статью о квантовой механике, объяснявшей явление так называемого «фотоэффекта». Эйнштейн и Бор, тоже нобелевский лауреат, всю жизнь вели дискуссию об основах этой науки.

Дело все в том, что, как мы уже говорили, микромир живет по вероятностным законам. Эйнштейн по этому поводу однажды сказал – «Господь не играет в кости». На что Бор ему ответил: «Альберт, не надо учить Бога, как ему жить».

Суть спора, кстати, много сделавшего для развития науки, состояла в следующем. Эйнштейн считал, что весь математический аппарат квантовой механики не отражает истинного устройства микромира, а просто является такой хорошей придумкой, которая позволяет с высокой точностью предсказывать происходящие там события. А Бор отвечал ему, что это не так: если наши вычисления совпадают с результатами наблюдений и экспериментов, то они описывают истинное устройство мира. Сейчас в научном сообществе преобладает точка зрения Бора. Хотя вопросов накопилось много. Они носят фундаментальный характер, и ответов на них пока нет. Что касается практических применений, то здесь, как мы расскажем далее, все более или менее в порядке.

Сначала коротко

Проблема: В экспериментах по столкновению элементарных частиц в Большом адронном коллайдере для обеспечения качественных научных результатов требуется тонко настроенная и оркестрованная система детекторов частиц и алгоритмов для сбора информации о произошедших событиях. Выпадение любого из её звеньев способно поставить валидность полученных данных под вопрос. Эксперимент потребуется повторить, а это стоит огромных денег.

Решение: Учёные предложили новый подход к решению задачи оптимизации экспериментальной системы, основанный на применении искусственного интеллекта. Вместо независимой настройки каждого элемента установки предлагается одновременная сонастройка всех частей. Это обеспечит максимально точные и готовые к немедленному анализу данные и, как следствие, уменьшит расходы на эксперименты.

Резюме

Все типы связей, а именно выпускники, долгосрочные и краткосрочные термин академический персонал, подсчитывается поровну в следующей таблице и на всей странице.

В следующем списке число после имени человека означает год, в который он получил приз; в частности, число со звездочкой (*) означает, что человек получил награду, когда работал в Калифорнийском технологическом институте (включая почетный персонал ). Подчеркнутое имя означает, что это лицо уже было указано в предыдущей категории (т. Е. По нескольким принадлежностям).

Категория	Выпускники	Долгосрочные академические сотрудники	Краткосрочные академические сотрудники
Всего : 76	24	21	48
Физика (31)	Андреа М. Гез — 2020 Кип Торн — 2017 Артур Б. Макдональд — 2015 Дуглас Ошерофф — 1996 Уильям А. Фаулер — 1983 Кеннет Г. Уилсон — 1982 Роберт Уилсон — 1978 Джеймс Рейнуотер — 1975 Чарльз Таунс — 1964 Дональд Глейзер — 1960 Уильям Шокли — 1956 Карл Д. Андерсон — 1936	Барри Бэриш — 2017 * Кип Торн — 2017 * Дэвид Политцер — 2004 * Уильям А. Фаулер — 1983 * Мюррей Гелл-Манн — 1969 * Ричард Фейнман — 1965 * Рудольф Мёссбауэр — 1961 * Карл Д. Андерсон — 1936 * Роберт Милликен — 1923 *	Дидье Келос — 2019 Барри Бэриш — 2017 Кип Торн — 2017 Рой Глаубер — 2005 Теодор Хэнш — 2005 Дэвид Политцер — 2004 Масатоши Кошиба — 2002 Джерард Т Хоофт — 1999 Уильям А. Фаулер — 1983 Нико Блумберген — 1981 Шелдон Глэшоу — 1979 Роберт В. Уилсон — 1978 Ганс Бете — 1967 Ганс Д. Йенсен — 1963 Рудольф Мессбауэр — 1961 Уильям Шокли — 1956 Карл Д. Андерсон — 1936 К. В. Раман — 1930 Альберт Эйнштейн — 1921 Альберт Майкельсон — 1907 Хендрик Лоренц — 1902
Химия (17)	Эрик Бетциг — 2014 Мартин Карплюс — 2013 Уильям Липскомб — 1976 Линус Полинг — 1954 Эдвин Макмиллан — 1951	Фрэнсис Арнольд — 2018 * Роберт Граббс — 2005 * Ахмед Зеваайл — 1999 * Рудольф Маркус — 1992 * Линус Полинг — 1954 *	Фрэнсис Арнольд — 2018 Иоахим Франк — 2017 Томас Штайц — 2009 Герхард Эртль — 2007 Ричард Шрок — 2005 Курт Вютрих — 2002 Марио Молина — 1995 Ярослав Хейровски — 1959 Лорд Тодд — 1957
Физиология or Medicine (22)	Чарльз М. Райс — 2020 Майкл Росбаш — 2017 Лиланд Хартвелл — 2001 Эдвард Б. Льюис — 1995 Ховард Темин — 1975	Эдвард Б. Льюис — 1995 * Роджер Сперри — 1981 * Дэвид Балтимор — 1975 Ренато Дульбекко — 1975 Макс Дельбр ück — 1969 * Джордж Бидл — 1958 * Томас Х. Морган — 1933 *	Джеффри К. Холл — 2017 Джон Гэрдон — 2012 Роберт Дж. Эдвардс — 2010 Филипп Шарп — 1993 Эрвин Неер — 1991 Нильс Джерн — 1984 Барбара МакКлинток — 1983 Карлтон Гайдусек — 1976 Макс Дельбрюк — 1969 Роберт В. Холли — 1968 Жак Моно — 1965 Джеймс Уотсон — 1962 Джордж Бидл — 1958
Экономика (6)	Вернон Л. Смит — 2002 Роберт К. Мертон — 1997		Ллойд Шепли — 2012 Дейл Мортенсен — 2010 Леонид Гурвич — 2007 Вернон Л. Смит — 2002 Дэниел Макфадден — 2000
Peace (1)	Линус Полинг — 1962	Линус Полинг — 1962 *

Критерии включения

Общие правила

Институт Бекмана в Калифорнийском технологическом институте

Все университетские принадлежности в этом списке являются официальными академическими организациями, такими как программы получения степени и официальная академическая занятость. Неакадемические организации, такие как консультативный комитет и административный персонал, как правило, исключаются. Официальная академическая принадлежность делится на три категории: 1) выпускники (выпускники и участники), 2) долгосрочный академический персонал и 3) краткосрочный академический персонал. Выпускниками считаются те, кто имеет степень бакалавра, магистра, докторскую степень или эквивалентные степени Калифорнийского технологического института, в то время как слушатели — это те, кто официально зачислен на программу обучения в Калтехе. но не завершил программу; таким образом, исключаются почетные и посмертные степени, летние участники, студенты по обмену и студенты-аудиторы. Категория «Долгосрочный академический персонал» состоит из сроков / сроков пребывания и эквивалентных академических должностей, в то время как категория «краткосрочный академический персонал» состоит из лекторов (без срока пребывания), докторантов исследователи (постдоки), приглашенные профессора / ученые (посетители) и эквивалентные академические должности. В Калтехе конкретное ученое звание определяет исключительно тип принадлежности, независимо от фактического времени, в течение которого лауреат занимал эту должность.

Дополнительные пояснения к «посетителям» в разделе «Краткосрочный академический персонал» представлены следующим образом. 1) Все неформальные или личные посещения исключены из списка; 2) все должности, связанные с приемом на работу, которые несут преподавательские / исследовательские обязанности, включены в список в качестве филиалов; 3) Что касается должностей, связанных с наградами / почетами, для сведения к минимуму противоречий в этом списке используются консервативные взгляды и включаются должности как аффилированные, только если лауреаты должны были взять на себя обязанности на уровне занятости (преподавание / исследования), или лауреаты специально классифицировали посещение должностей как «принадлежность» или аналогичные сведения в надежных источниках, таких как их биографическая справка. Чтобы быть конкретным, некоторые должности, основанные на наградах / почетах, такие как «Выдающийся приглашенный ученый Шермана Фэирчайлда» и «Выдающийся ученый Гордона Мура» в Калифорнийском технологическом институте, являются наградами / почестями без служебных обязанностей.

В частности, Посещение встреч и чтение публичных лекций, бесед или внеклассных семинаров в Калифорнийском технологическом институте не является формой служебных обязанностей. Наконец, летние посетители обычно исключаются из списка, если летняя работа не принесла значительных конечных результатов, таких как исследовательские публикации и компоненты работы, получившей Нобелевскую премию, поскольку летние семестр не является частью формального академического года. Было несколько нобелевских лауреатов, которые посетили Калтех по приглашению Роберта Милликена в течение 1920-30-х годов. Большинство этих лауреатов просто читали публичные лекции или внеклассные семинары в Калифорнийском технологическом институте и, таким образом, исключены из списка. Есть несколько исключений, в том числе Альберт Эйнштейн.

Некоторые посетители и сотрудники, не квалифицированные как официальные академические филиалы

Имя	Нобелевская премия	Год	Роль в Калифорнийском технологическом институте
Сидней Бреннер	Физиология и медицина	2002	Летний исследователь в 1960 году.
Барри Шарплесс	Химия	2001	Приглашенный научный сотрудник Fairchild 1987 г.
Дадли Хершбах	Химия	1986	1976 Приглашенный научный сотрудник Fairchild.
Юань Т. Ли	Химия	1986	1983 Приглашенный научный сотрудник Fairchild.
Джон Полани	Химия	1986	1982 Приглашенный научный сотрудник Fairchild.
Франсуа Жакоб	Физиология и медицина	1965	Летний исследователь 1960 года.

Аффилированные организации

В этот список не входят организации, получившие Нобелевскую премию или любые лица, связанные с этими организациями. Он также не включает филиалы учреждений, которые позже объединились и стали частью Калтех.

Официальные академические филиалы Лаборатории реактивного движения (JPL) включены в следующий список.

История создания лазеров

Еще в 1916 году Альберт Эйнштейн работал над квантовомеханической теорией взаимодействия излучения и материи. Из нее вытекала возможность создания квантовых усилителей и генераторов электромагнитных волн. Хотя Эйнштейн об этом и не писал, написал Алексей Толстой в своем романе «Гиперболоид инженера Гарина». Это гиперболоид был типичным примером сверхмощного лазера. Хотя понятно, что Толстой о лазерах (которых еще не было) и о квантовой механике ничего не знал. Так что это была так – научная фантастика.

Первая попытка экспериментально обнаружить то самое индуцированное рабочим телом излучение была предпринята только в 1928 году. Но к каким-то значимым результатам не привела.

И только в 1955 году советские ученые Николай Басов и Александр Прохоров разработали действующий прототип лазера. Разумеется, он не был промышленным.

Эти работы были подхвачены американскими физиками. Через два года Чарльз Таунс и Артур Шавлов начали работать над принципами создания лазеров. Наконец, в 1960 году исследователи из Bell Laboratories Али Джаван, Уильям Беннетт и Дональд Хэрриот продемонстрировали первый в мире промышленный газовый лазер на смеси гелия и неона, который повсеместно применяется и в наши дни. После этого физики и инженеры всего мира включились в гонку по созданию всевозможных лазеров, которая идет и по сей день.

Кстати, Басов, Прохоров и Таунс получили в 1964 году Нобелевскую премию за свои революционные разработки.

Вот и скажи после этого, кто создал лазеры. Человечество.

Какое решение предложили?

Коллаборация учёных MODE (Machine-learning Optimized Design of Experiments), в которую входят и исследователи из НИУ ВШЭ, предложила комплексный подход к решению задачи оптимизации системы. В его рамках учёные ищут оптимальные конфигурации каждого компонента детекторов с использованием глубоких нейронных сетей и дифференцируемого программирования, что позволяет вести одновременный учёт сразу всех параметров эксперимента. Вместо независимой сонастройки каждого элемента установки происходит одновременная согласованная оркестрация всех частей экспериментальной системы, которая обеспечивает максимально точные и готовые к немедленному анализу данные.

Новый подход позволяет получить наилучшую из возможных научную отдачу от экспериментов и, как следствие, уменьшить расходы на них.

Именно на поиск оптимального решения комплексных многомерных задач заточены алгоритмы машинного обучения. Однако для их применения требуется объединить описания свойств отдельных компонентов эксперимента в сложную, но тщательно прописанную единую систему.

Дифференцируемая модель оказалась наиболее эффективной для оптимизации многомерных сложных систем экспериментов физики элементарных частиц. В таких моделях влияние каждого из сотен параметров может быть вычислено аналитически в рамках одной подсистемы, и затем это влияние автоматически учитывается во всех остальных элементах всей системы.

Кроме того, использование нейронных сетей позволило автоматически подстроить алгоритмы обработки данных под текущие конфигурации детекторов. В результате задача комплексной оптимизации физического детектора может быть переформулирована в терминах стандартной задачи оптимизации машинного обучения.

В НГУ создаётся центр физики элементарных частиц и астрофизики

В НГУ создаётся центр физики элементарных частиц и астрофизики

Проект создан для вхождения в топ-100 вузов мира. Правительственный грант уже позволил организовать в НГУ лабораторию по астрофизике.

Новосибирский государственный университет открывает единый междисциплинарный центр, в котором объединятся исследователи физики элементарных частиц и астрофизики. Проект создан в рамках реализации программы по вхождению в топ-100 вузов мира.

Проректор по программному развитию НГУ Алексей Григорьевич Окунев рассказал, что учёные сами инициировали  консолидацию, чтобы добиться «двойного эффекта»:

— Почему мы пошли на создание единого центра? Потому что в физике элементарных частиц используют абсолютно те же технологии, которые применяются в современной астрофизике. Было предложено объединить несколько коллабораций, умеющих делать необходимое «железо» для регистрации астрофизических частиц и теоретиков, которые строят свои модели на основании астрономических наблюдений.

Окунев отметил, что кооперация специальностей также выгодна исследователям тем, что все они заинтересованы в предоставлении доступа к широкополосному каналу связи с крупнейшими лабораториями мира, такими как обсерватория в Чили.

— Сейчас кто быстрее получает и обрабатывает данные, тот быстрее получает и научные результаты. Для этого специалисты разных областей объединились, — пояснил проректор.

Образование центра, по словам представителя университета, является логическим продолжением исследований по правительственному мегагранту, который позволил создать в НГУ лабораторию по астрофизике.

II. Бозоны

Невольно возникает вопрос: а чем фермионы отличаются от бозонов? Всё дело в квантовой характеристике — спи́не. У фермионов он дробный: чтобы при повороте в пространстве частица стала симметричной себе, надо повернуть ее больше чем на один полный оборот. А у бозонов спин целый — то есть либо они одинаковы, как ни крути, либо для совмещения самих с собой в пространстве их нужно повернуть на 180 или 360 градусов.

Спин обуславливает обменное взаимодействие элементарных частиц, когда между двумя одинаково заряженными частицами может возникать связь (это свойство исчезает при переходе к большим системам). Если по законам классической механики два электрона должны отталкиваться, то квантовая механика «разрешает» им находиться относительно близко друг от друга — на одной орбитали.

Траектории движения элементарных частиц, образующихся в результате столкновения двух протонов

Бозоны, слава богу, не делятся ни на какие группы. В Стандартной модели их выделяют всего пять: фотон, W-бозон, Z-бозон, глюон и бозон Хиггса. С фотоном мы уже знакомы, его функция — переносить электромагнитное возбуждение (то есть свет разного диапазона длин волн). W- и Z-бозоны — это своего рода волшебные палочки. W-бозоны переносят электрический заряд, понижая или повышая его у выбранной цели, и могут превращать один вид кварков в другой. Z-бозоны помогают передавать импульс и спин от одной частицы к другой при их столкновении.

Выделяют 8 типов глюонов.

О чём это?

Современная физика элементарных частиц во многом получает новую информацию о законах природы, а также уточняет значения фундаментальных констант с помощью экспериментов на ускорителях частиц. В таких опытах частицы — протоны, электроны, ионы — разгоняют до колоссальных скоростей и энергий, а затем сталкивают между собой. Последствия этих столкновений фиксируются системой специальных детекторов, данные о них очищаются и анализируются.

Главная задача учёных-физиков на сегодня — это завершение Стандартной модели (СМ) — современной теории строения и взаимодействий элементарных частиц. А в перспективе — создание Теории всего, способной примирить Общую теорию относительности (ОТО) Альберта Эйнштейна, хорошо объясняющую поведение звёзд и галактик, структуру пространства и времени, с квантовой механикой (КМ), описывающей на микроуровне поведение субатомных элементарных частиц.

Примечания и ссылки

1. Его братья и сестры — Вальдемар Дельбрюк (род. 1892, погиб в Первой мировой войне), Эмми Дельбрюк Бонхёффер, Юстус Дельбрюк (1902, 1945), Лоре Дельбрюк Шмид, Ханни Дельбрюк и Лене Дельбрюк.
2. Эрнст Питер Фишер, Генетика , октябрь 2007 г., т.  177, модель: No. , стр.  673-676 .
3. Ergänzung zur Gruppentheorie der Terme, Zeitschrift für Physik, 51 (1928): 181-87
4. ↑ и
5. Брок — автор сочинения под названием Die Grundstruktur des Lebendigseins в 1931 году. Eine ontologische Untersuchung zur Grundlegung der Philsphischen Biologie. .
6. Этот независимый от государства институт сохраняет определенную независимость, несмотря на рост нацизма, что позволяет ему встречаться с исследователями разных национальностей.
7. Н. Бор, 1963 Licht und Leben — noch einmal. Naturwissenschaften 50: 725.
8. ↑ и
9. Карл Гюнтер Циммер работал в Цецилиенхаусе в Берлине-Шарлоттенбурге.
10. ↑ и
11. этих встречах в Дельбрюке выйдет также статья Ханса Гаффрона и Курта Воля за 1936 год, ср. Уте Дайхманн, Бенно Мюллер-Хилл, биологи при Гитлере.
12. Тимофеев-Ресовский, Н., К.Г. Циммер и М. Дельбрюк, «Über die Natur der Genmutation und der Genstruktur», Nachrichten der Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen , Math.-Phys. Klasse, 1935, Fachgruppe 6 (13): 190–245.
13. Nachrichten der Gesellschaft für Wissenschaften zu Göttingen (Vol. 1, No. 13, p.  189-245 ).
14. Эрвин Шредингер, Что такое жизнь?, Кембридж, Великобритания, Cambridge University Press, 1944.
15. Л. Мейтнер и М. Дельбрюк, Der Aufbau der Atomkerne, Natürliche und künstliche Kernunwandlungen , Берлин, 1935.
16. Природа , т.  137, стр.  358–359 , 1936.
17. Его брат Юстус Дельбрюк , его сестра Эмми Бонхёффер и его зять Клаус Бонхёффер (брат богослова Дитриха Бонхёффера ) являются участниками сопротивления нацистскому режиму . Клаус и Дитрих Бонхёфферы будут казнены в последние дни гитлеровского режима.
18. ↑ и
19. Жерар Ниссим Амзаллаг, Растительный человек — За автономию живых , Альбин Мишель, 2003, стр.  59 .
20. ) Макс Дельбрюк, «Что такое жизнь? И что такое истина?», Ежеквартальный обзор биологии, том 20, 1945 г., стр.  370-372 (Обзор книги «Что такое жизнь?»).
21. М. Дельбрюк, 1947 Über Bakteriophagen. Naturwissenschaften 34: 301–306.
22. Майкл Беренбаум и Абрахам Дж. Пек, Холокост и история Известное, неизвестное, спорное и пересмотренное , Мир, 2002, ( ISBN  978-0-253-21529-1 ) , стр.  109 .
23. Коллективная работа, Темная медицина: рационализация неэтичных медицинских исследований , глава 4 Бенно Мюллер-Хилл
24. «  Это было до крайности бессодержательно и абсолютно бессмысленно. Генетика
    не входила и в то время вообще не могла войти.  »Сказал Макс Дельбрюк, цитата из Стива Дж. Хеймса, The Cybernetics Group, Кембридж, Массачусетс, MIT Press, 1991, стр.  95 .
25. (in) на сайте NobelPrize.org (по состоянию на 24 августа 2020 г. ) .
26. П.Г. Саффман и М. Дельбрюк, Броуновское движение в биологических мембранах, Proc. Nat. Акад. Sci., США, т.  72, стр.  3111–3113 1975 г.
27. Дельбрук, М. 1980 «Была ли статистика Бозе-Эйнштейна получена с помощью интуитивной прозорливости? ”, Журнал
    химического образования
28. В этом эссе я предлагаю и серьезно предлагаю проделать эту нелепую вещь, «посмотреть в микроскоп», чтобы попытаться понять, как возникло сознание или, в более общем плане, как возникло сознание. И с умом, как язык, понятие истины, логика, математика и науки пришли в мир. Нелепо или нет, но смотреть на эволюционное происхождение разума больше не является праздным предположением, см. Макс Дельбрюк, «Разум из материи?», Oxford: Blackwell, 1986.
29. Эрнст Питер Фишер, Генетика , октябрь 2007 г., т. 177 нет. 2 673-676

Как квантовая физика согласуется с законами макромира

Дело в том, что хотя все эти элементарные частицы живут по своим законам, весь окружающий макромир, в том числе и мы с вами, состоящие из всей этой «мелочи», живет по законам другим. Как так?

Ученые нашли ответ на этот вопрос. Дело в том, что так называемое уравнение Шредингера – основа описания всей квантовой физики, переходит в классические уравнения физики Ньютона, к которой мы привыкли. Это установил нобелевский лауреат Де Бройль, который, еще тогда, в начале XX века, ввел понятие «длинны волны Де Бройля» и показал, что если она мала, то квантовая физика переходит в ньютоновскую. А для всех макрообъектов, таких, например, как мы с вами, она мала. Так что ларчик открылся просто.

Дополнения

Внешние ссылки

• Авторитетные записи  :
  • ( )
• Ресурсы для исследований  :
• Ресурс, связанный со здоровьем

  Межвузовская библиотека здоровья

   :

Лауреаты Нобелевской премии по физиологии и медицине
1901-1925 гг.	Беринг (1901) Росс (1902) Финсен (1903) Павлов (1904) Кох (1905) Гольджи , Рамон-и-Кахаль (1906) Лаверан (1907) Мечников , Эрлих (1908) Кохер (1909) Коссель (1910) Гуллстранд (1911) Плитка (1912) Рише (1913) Барань (1914) Борде (1919) Крог (1920) Холм , Мейерхоф (1922) Бантинг , Маклауд (1923) Эйнтховен (1924)
1926-1950 гг.	Фибигер (1926) Вагнер-Яурегг (1927) Николь (1928) Эйкман , Хопкинс (1929) Ландштейнер (1930) Варбург (1931) Шеррингтон , Адриан (1932) Морган (1933) Уиппл , Майнот , Мерфи (1934) Спеманн (1935) Дейл , Лоуи (1936) Сент-Дьёрдьи (1937) Хейманс (1938) Домагк (1939) Плотина , Дуази (1943) Эрлангер , Гассер (1944) Флеминг , Чейн , Флори (1945) Мюллер (1946) К. Кори , Дж. Кори , Хусей (1947) Мюллер (1948) Гесс , Мониш (1949) Кендалл , Райхштейн , Хенч (1950)
1951-1975	Тейлер (1951) Ваксман (1952) Кребс , Липманн (1953) Эндерс , Веллер , Роббинс (1954) Теорелл (1955) Курнан , Forssmann , Ричардс (1956) Бове (1957) Бидл , Татум , Ледерберг (1958) Очоа , Корнберг (1959) Бернет , Медавар (1960) Бекеши (1961) Крик , Уотсон , Уилкинс (1962) Эклс , Ходжкин , Хаксли (1963) Блох , Линен (1964) Джейкоб , Львофф , Моно (1965) Рус , Хаггинс (1966) Гранит , Хартлайн , Уолд (1967) Холли , Хорана , Ниренберг (1968) Дельбрюк , Херши , Лурия (1969) Кац , Эйлер , Аксельрод (1970) Сазерленд (1971) Эдельман , Портер (1972) Фриш , Лоренц , Тинберген (1973) Клод , Duve , Palade (1974) Балтимор , Дульбекко , Темин (1975)
1976-2000 гг.	Блумберг , Гайдусек (1976) Гиймен , Шалли , Ялоу (1977) Арбер , Натанс , Смит (1978) Кормак , Хаунсфилд (1979) Benacerraf , Dausset , Snell (1980) Сперри , Хьюбел , Визель (1981) Бергстрём , Самуэльссон , Вэйн (1982) МакКлинток (1983) Йерне , Кёлер , Мильштейн (1984) Браун , Гольдштейн (1985) Коэн , Леви-Монтальчини (1986) Тонегава (1987) Блэк , Элион , Хитчингс (1988) Епископ , Вармус (1989) Мюррей , Томас (1990) Неер , Сакманн (1991) Фишер , Кребс (1992) Робертс , Шарп (1993) Гилман , Родбелл (1994) Льюис , Nüsslein- Volhard , Wieschaus (1995) Доэрти , Цинкернагель (1996) Прусинер (1997) Ферчготт , Игнарро , Мурад (1998) Блобель (1999) Карлссон , Грингард , Кандел (2000)
2001-настоящее время	Хартвелл , охота , медсестра (2001) Бреннер , Хорвиц , Салстон (2002) Лаутербур , Мэнсфилд (2003) Аксель , Бак (2004) Маршалл , Уоррен (2005) Огонь , Мелло (2006) Эванс , Smithies , Capecchi (2007) цур Хаузен , Барре-Синусси , Монтанье (2008) Блэкберн , Грейдер , Шостак (2009) Эдвардс (2010) Бейтлер , Хоффманн , Штейнман (2011) Гурдон , Яманака (2012) Ротман , Шекман , Зюдхоф (2013) О’Киф , Мэй-Бритт Мозер , Эдвард Мозер (2014) Кэмпбелл , Эмура , Вт (2015) Осуми (2016) Холл , Росбаш , Молодой (2017) Эллисон , Хондзё (2018) Семенца , Рэтклифф , Келин (2019) Альтер , Хоутон , Райс (2020)
Нобелевская премия Химия Экономика Литература Мир Физиология или медицина Физический

Мюон и Стандартная модель

Хотя это и не очевидно, но мюоны – более тяжелые и нестабильные сестры электрона – окружают нас со всех сторон. Создаются эти субатомные частицы, например, при столкновении космических лучей с частицами в атмосфере нашей планеты. Интересно, что мюоны могут проходить сквозь материю, а ученые используют их для исследования недоступных внутренних структур – от гигантских вулканов до египетских пирамид.

Почти все во Вселенной, от строения атомов до работы компьютеров и движения галактик, можно описать с помощью четырех взаимодействий: гравитации; электромагнетизма; слабого взаимодействия, отвечающего за радиоактивный распад; сильного взаимодействия, отвечающего за удержание протонов и нейтронов в ядре атома. Эту структуру ученые называют Стандартной моделью физики элементарных частиц.

Интересно, что все взаимодействия Стандартной модели вносят в свой вклад в магнитный момент мюона, но каждое из них делает это несколькими различными способами, определить которые оказалось невероятно трудно.

Мюоны, обнаруженные в космических лучах, переполошили научное сообщество и даже широкую общественность.

«Большинство явлений в природе можно объяснить с помощью Стандартной модели, – отмечает Золтан Фодор, профессор физики в Пенсильванском университете и руководитель исследовательской группы. «Мы можем предсказать свойства частиц чрезвычайно точно, основываясь только на этой теории, поэтому, когда теория и эксперимент не совпадают, мы рассматриваем вероятность того, что обнаружили что-то новое, что-то за пределами Стандартной модели».

Что принесла нам квантовая физика

 Ньютоновская физика отражает привычные нам эмпирические представления о мире, на которых основаны все ключевые инженерные достижения нашего времени – самолеты, автомобили, ракеты и далее по списку.

Хотя и не все. Компьютеры, мобильные телефоны и прочие гаджеты, интернет, лазеры, оптоволоконные сети, атомная энергетика, рентген, томография, электронные микроскопы – все это не могло бы быть создано без науки о квантах.

Кто это сделал? В большинстве случаев какого-то одного автора всех этих изобретений нет, потому что над ними работало множество коллективов инженеров и ученых из разных стран. И все развивалось постепенно. Сначала появлялись первые, весьма несовершенные прототипы. Идеи, положенные в их основу, подхватывались и начинали развиваться. И так шаг за шагом, пока не появлялись то, чем мы привыкли пользоваться. Причем, как правило, это происходило параллельно в разных лабораториях и исследовательских центрах мира. Затем в дело вступали крупнейшие технологические компании, которые вкладывали большие инвестиции в то или иное изобретение и доводили его до промышленного производства. Вот только один пример.

Новые эксперименты

Важно понимать, что для открытия Новой физики, выходящей за рамки Стандартной модели, существует научный консенсус – расхождение между теорией и измерением должно достигать пяти сигм — статистической меры, которая приравнивается к вероятности примерно 1 к 3,5 миллионам. В случае мюона измерения его магнитного поля отклонялись от существующих теоретических предсказаний примерно на 3,7 сигмы

Это, безусловно, интригующе, но недостаточно для того, чтобы объявить о крахе Стандартной модели. Так что в будущем исследователи намереваются улучшить как измерения, так и теорию в надежде либо примирить теорию и измерение, либо увеличить сигму до уровня, который позволил бы объявить об открытии Новой физики

В случае мюона измерения его магнитного поля отклонялись от существующих теоретических предсказаний примерно на 3,7 сигмы. Это, безусловно, интригующе, но недостаточно для того, чтобы объявить о крахе Стандартной модели. Так что в будущем исследователи намереваются улучшить как измерения, так и теорию в надежде либо примирить теорию и измерение, либо увеличить сигму до уровня, который позволил бы объявить об открытии Новой физики.

Что произошло

• Нобелевскую премию по физике в 2022 году за «эксперименты с запутанными фотонами, установление нарушения неравенства Белла и новаторскую квантовую информатику получили Ален Аспект (Франция), Джон Клаузер (США) и Антон Цайлингер (Австрия).
• Согласно квантовой теории, система из двух частиц в микромире существует в запутанном состоянии. То, что происходит с одной из частиц в паре, определяет то, что происходит с другой частицей. И эта закономерность — неклассическая корреляция, или запутанность, — сохраняется даже в тот момент, когда они находятся далеко друг от друга.
• Альберт Эйнштейн критиковал эту теорию: ведь способность частиц моментально «угадывать» состояние друг друга означала бы, что они обмениваются информацией быстрее скорости света, что противоречит постулатам теории относительности. По мнению Эйнштейна, должны были существовать некие скрытые параметры, узнав которые, ученые смогли бы вернуть квантовую теорию в русло детерминизма, то есть классической модели. А чтобы найти такие параметры, нужно было бы найти другие составляющие двухчастной системы, которые бы не меняли свои свойства при измерении, в отличие от запутанных частиц.
• Джон Стюарт Белл, работавший над этой проблемой, в 1960-х годах века предложил проверить наличие скрытых параметров при помощи неравенства (которое сейчас называется теоремой Белла). По замыслу ученого, если неравенство выполняется, значит, в системе есть скрытые параметры. Доказать это могли бы статистические эксперименты: в случае наличия или отсутствия скрытых параметров вероятность состояний будет отличаться.
• Недостаток теории заключался в том, что для ее доказательства необходимо было бы провести тысячи экспериментов, чтобы собрать достаточно статистических данных. Это стало возможно только сильно позже, когда появилось оборудование для фиксации состояния экспериментальных фотонов.
• Американский физик Джон Клаузер предложил эксперимент для проверки неравенства Белла, благодаря которому ему в 1972 году удалось доказать, что неравенства не выполняются, а значит, скрытых параметров нет.
• Однако работа на этом не завершилась. Клаузер и другие ученые продолжили искать ответы на некоторые спорные моменты.
• После эксперимента Джона Клаузера к процессу подключился Ален Аспект. Он усовершенствовал установку Клаузера и смог добиться того, чтобы изначальные условия, при которых испускались фотоны, не влияли на результаты измерений. Эксперимент подтвердил вывод ученых: квантовая теория верна, и нет никаких скрытых переменных.
• Опираясь на исследования коллег, Антон Цайлингер и его исследовательская группа продемонстрировала «квантовую телепортацию— передачу квантового состояния от одной частицы к другой на расстоянии.

Социальная экономика

За что палеогенетик Сванте Паабо получил Нобелевскую премию