Експериментальні досягнення сучасної фізики елементарних частинок та космології

Фізика, хімія, математика

Небога Аліна Олександрівна

Студентка Кіровоградського державного педагогічного університету

Імені Володимира Винниченка

Актуальність проблеми. Розвиток природознавства не є монотонним процесом кількісного накопичення знань про навколишній світ. У розвитку науки час від часу виникають переломні етапи, так звані наукові революції, в результаті яких відбувається вихід на якісно новий рівень знань, радикальна зміна колишнього бачення світу або картини світу.

Питання влаштування навколишнього світу завжди цікавило людей. Історія науки свідчить, що всякий раз, коли людство опановувало чергову сходинку, що веде в глибину речовини, приводило до відкриття нового.

Фізика елементарних частинок — передній край сучасної науки і сучасної фізики, зокрема. Мета досліджень в галузі фізики високих енергій — вивчення фундаментальної структури речовини полів, з чого складається, за сучасними уявленнями, фізичний і біологічний світ. Розуміння природи елементарних частинок, їх взаємодії і взаємоперетворень — необхідна ланка сучасного фізичного знання.

Такий підхід відповідає сучасному рівню пізнання структури матерії.

Фізика є експериментальною наукою. В основу сучасної науки покладено дослідницький експеримент. Будь-яке теоретичне пізнання розгортається в контексті можливого експерименту. Саме через експеримент математична абстракція поєднується з природною реальністю.

Запровадження теорії в дослід i досліду в теорію є суттю дослідницького експерименту i принципово відрізняє нинішній етап розвитку науки від минулого.

Мета даної статті передбачає аналіз існуючих у експериментальних основ науки фізики та висвітлення перспектив подальших досліджень в області фізики елементарних частинок та космології в ХХІ столітті.

Аналіз досліджень. Проблема вивчення елементарних частинок та космології була і залишається актуальною. Нею у різний час займалися такі вчені як О. Ахієзер, Ю. А. Бережний, Д. Блан, В. Л. Гінзбург, Г. Кейн, А. Д. Лінде, Рябухин Ю. С. та інші.

Виклад основного матеріалу. Якщо початок ХХ століття ознаменувався можливістю постановки таких ключових експериментів, які давали безпосереднє підтвердження або спростування тих чи інших наукових гіпотез, то через століття ситуація кардинально змінилася. Однією з характерних особливостей розвитку сучасного стану розвитку науки, є теоретичні розробки, що не тільки випереджають експериментальні дослідження, а й у фокусі свого розгляду мають результати, для яких прямий експеримент в земних умовах в принципі не може бути поставлений.

Сучасна наука увійшла в стадію «емпіричної невагомості». Ситуація, що склалася, не означає елімінації експерименту з науки. Будемо стверджувати, що стан «емпіричної невагомості» характеризує не скільки об’єкт науки, скільки суб’єкт, що пізнає світ.

У найближчий час робота фізиків-експериментаторів в області фізики елементарних частинок та космології направлена на три проблеми:

1. Великий адронний колайдер — прискорювач елементарних частинок. Колайдер — найдорожчий в історії людства науковий експеримент. Найбільший у світі, складний високотехнічний комплекс зведений у Європейському центрі ядерних досліджень. Над проектом працювало близько 10 тисяч учених із 80 країн світу, включаючи й українських фізиків.

Прискорювач розміщений в округлому тунелі довжиною 27 кілометрів, який пролягає під землею на кордоні між Швейцарією і Францією на глибині до 150 метрів.

В протон-протонному каналі цього колайдера досягнуто енергію до 14 ТеВ. Крім протон-протонного є канал важких іонів, де стикаються атоми свинцю. Основне призначення цього каналу — створення умов для взаємодії кварків на дуже малих відстанях.

2. Друга проблема присвячена прискоренню Всесвіту, яка грунтуватиметься на даних отриманих завдяки астрофізичним спостереженнями за допомогою зонда SNAP — проект з вивчення темної енергії у Всесвіті за допомогою орбітального телескопа, в завдання якого входитиме пошук наднових зірок.

За допомогою проекту SNAP число спостережуваних наднових зірок має збільшуватися на 2000 щорічно. Оперуючи такою великою кількістю об’єктів, вчені розраховують повніше вивчити закони розширення Всесвіту, так як за допомогою вибухів наднових з’являється можливість вимірювання відстаней в космосі. Також при цьому можливе вивчення розподілу матерії, що допомагає зрозуміти початкові фази виникнення нашого Всесвіту.

Крім цього, в проекті SNAP будуть відзначені і картографуватимуться гравітаційні лінзи. За допомогою таких лінз вдається спостерігати віддалені на значні відстані космічні об’єкти в більшому масштабі. Також дані дослідження допоможуть уточнити Інфляційну модель Всесвіту.

В даний час проект знаходиться в стані остаточного доопрацювання. Його старт намічено на 2013 рік.

У 2011 році вчені