Мы привыкли рассуждать о Вселенной в масштабах галактик и космоса. Но иногда её тайны скрываются крошечном в протоне.
Чтобы понять, как устроен наш мир, учёные рассматривают даже анти-де-Ситеровскую Вселенную — «модель с отрицательной космологической постоянной». Она может подсказать, как описывать сложные квантовые системы. А за объяснение того, почему кварки никогда не бывают свободными (явление confinement), обещаны призы в миллионы долларов.
Космологическая постоянная — ошибка или открытие?
Эйнштейн ввёл космологическую постоянную в уравнения и позже считал это одной из своих главных ошибок. Долгое время так думали и другие. Но сегодня известно: именно эта «ошибка» отвечает за ускоренное расширение Вселенной.
Важно понимать: речь не о самом расширении, а о том, что его темп со временем растёт.
Наша Вселенная — пространство де-Ситера с положительной космологической постоянной.
Но теория голографической дуальности (ADS-CFT) была построена для анти-де-Ситеровского пространства, где постоянная отрицательная.
Использовать ее в нашем мире нельзя: бесконечно удалённая поверхность там и здесь определяется по-разному. Но если удастся «переписать» эти идеи для нашей Вселенной, это даст инструмент для описания сложнейших квантовых систем.
Кварки и «асимптотическая свобода»
Протон состоит из трёх кварков — хотя их там больше, потому что новые рождаются и исчезают. В простом приближении можно говорить о трёх.
Когда кварки находятся близко друг к другу, они почти не взаимодействуют. Чем меньше расстояние, тем слабее связь. Это называется «асимптотическая свобода». Парадоксально: когда они буквально слиплись, взаимодействие исчезает.
Но если «взбодрить» протон, например в Большом адронном коллайдере, энергия удара уходит в создание новых частиц. Учёные ловят их «потомков» и восстанавливают картину столкновения.
Кварк и антикварк
Когда кварки начинают расходиться, их взаимодействие становится чрезвычайно сильным. Оно перестаёт быть обменом отдельными глюонами и превращается в «струну».
Попытка вырвать один кварк приводит к тому, что струна рвётся, и на концах возникают новые частицы — кварк и антикварк. Поэтому один кварк никогда не бывает свободным: из протона он «уходит» только в паре с другим.
Это явление и называется confinement (удержание). Кварки словно сидят в «кутузке» внутри протона и не могут вырваться.
За это ученым обещают миллионы долларов
Confinement — фундаментальный процесс, который лежит в основе мира. Но у физиков до сих пор нет его полного теоретического описания. За решение этой задачи обещаны крупные денежные призы от разных организаций.
Если удастся перенести идеи голографической дуальности на пространство де-Ситера, возможно, мы приблизимся к разгадке. Это позволит предсказывать поведение сложнейших квантовых систем — от кварков до полей, которые определяют устройство Вселенной.
Полный подкаст можно посмотреть по ссылке
Следите за нами в социальных сетях:
Наши каналы в дзене:
- Про науку
- Про бизнес
- Про здоровье