14 июля 2008 г.

Physics

Американское физическое общество запустило сегодня новый онлайн журнал, названный просто: Physics.


Его главная задача -- поддерживать широкий кругозор самих физиков, т.е. рассказывать о свежих интересных работах, опубликованных в журналах серии Physical Review, языком, доступным специалисту в любой области физики.

Хотя эти материалы не ориентированы на совсем уж широкую публику, читателям с некоторой подготовкой они тоже могут быть понятны и интересны. Впрочем, для широкой публики у того же APS уже давно работает Physical Review Focus.

В журнале "Physics" представлено три типа материалов. Cинопсисы -- краткие, в несколько предложений, рассказы о недавних интересных работах; Точки зрения -- рассказы подлиннее, описывающие не только саму работу, но и контекст; Тенденции -- длинные статьи про развитие той или иной области.

В текущем выпуске журнала (июль 2008):

Научным журналистам на заметку: если синопсисы разбавить (грамотными!) пояснениями для широкой публики, из них легко получатся новости физики. По крайней мере, в отличие от всяких там NewScientist-ов или Physorg-ов, в этом журнале будут освещаться действительно важные новости, а не то, что "громче гремит".

via Physics and Physicists

9 июля 2008 г.

Темная сторона Луны

Цитата из новости на Газете.ру ("Американские ученые нашли воду на Луне"):
Вода, возможно, и сейчас присутствует на Луне в кратерах на ее темной стороне.

Так и представляю себе, как вода тихонько переливается из кратера в кратер, стараясь всё время находиться на темной стороне Луны. Не иначе, как сообщающиеся сосуды :)

Кстати, небольшое расследование явило во всей красе классический испорченный телефон. Ни в оригинальной статье в Nature, ни в популярной заметке там же нет ни слова про загадочную "темную сторону Луны". А вот в новости от агенства Рейтерс уже появляется фраза:
Their study, published in the journal Nature, could support evidence that water persists in shadowed craters on the moon's surface.

Т.е. речь идет о постоянно затененных лунных кратерах. Однако откуда они взяли это предположение -- неясно. В любом случае, в оригинальной публикации этого нет. Ну а Газета.ру или кто там переводил просто отключили мозги при переводе.

А вообще, это, по-моему, классический пример вопиюще неправильной новости. Из всей работы вытащен очень небольшой кусок, упрощен до перевирания, снабжен заголовком, который наводит совсем не на те мысли, и вдобавок сдобрен очевидной глупостью журналиста, которая к исходной научной работе не имеет ни малейшего отношения.

Как кто-то хорошо сказал -- а читатели это тянут себе в рот в мозг.


Update Новость на Газете.ру уже переписали. Справедливости ради надо добавить, что потом на Газете.ру, в разделе наука, появилась другая, более адекватная заметка про эту же работу.

Кому нужны наномозги -- налетай!

В сегодняшнем архиве е-принтов появилась статья с заголовком "Архитектура массивно-параллельного нано-мозга, работающего одновременно с сотней миллиардов молекулярных нейронов". Звучит впечатляюще, да. Правда, пока авторам удалось создать наномозг на 16 параллельных битах, но лиха беда начала :)

Применение AdS/CFT соответствия в "приземленной" физике

В последние месяцы стали часто попадаться на глаза статьи, в которых идеи из теории суперструн и квантовой гравитации вдруг находят применение и к "обычной" физике.

Отправной точкой тут является идея голографической дуальности в теории суперструн и ее конкретная реализация -- AdS/CFT соответствие. Вначале это соответствие изучали только в чисто математическом аспекте, но несколько лет назад вдруг осознали, что есть эту идею можно использовать и для изучения теории сильных взаимодействий в режиме сильной связи, где обычные методы не работают. Это направление исследований получило условное название AdS/QCD. Строго говоря, для КХД такого соответствия нет, но существует суперсимметричная теория, довольно близкая к КХД, для которой все это работает. Вычислив что-то для этой теории, можно дальше надеяться, что и в реальной КХД ситуация будет похожей. Пример таких результатов см. в популярной заметке Плавление атомных ядер происходит в два этапа?

А теперь вот начали применять голографическую дуальность для задач из физики конденсированных сред. Тут первая задача -- обобщить AdS/CFT соответствие на нерелятивистскую теорию (т.е. построить AdS/NRCFT соответствие). Я недавно написал на "Элементах" популярную заметку про это дело, правда она неизбежно написана в максимально общепонятных, и поэтому наименее точных выражениях. Тут я приведу кое-какую конкретику.

Исходные статьи:
  • D.T.Son, arXiv:0804.3972, "Toward an AdS/cold atoms correspondence: A Geometric realization of the Schrodinger symmetry".
  • K. Balasubramanian, J. McGreevy, arXiv:0804.4053, "Gravity duals for non-relativistic CFTs".
Для AdS/CFT соответствия нужно, чтобы теория поля была конформной. Это значит, она должна быть инвариантна не только относительно обычных кинематических преобразований (группы Лоренца для релятивистской теории и группы Галилея для нерелятивистской), но и быть как минимум масштабно инвариантной. Это значит, что свойства теории остаются теми же при изменении всех координат и времени в какое-то количество раз (вообще говоря, разное для координат и для времени). Так может случиться, если в теории отсутствуют размерные константы, с которыми складываются переменные (например, функция зависящая от координат через r+a, где a -- константа, не является масштабно-инвариантной). В нерелятивистской многочастичной квантовой задаче масштабно инвариантен случай свободных частиц. Но это не очень интересно. Если же ввести взаимодействие, то надо сделать так, чтобы не возникало никаких "характерных длин" или радиусов взаимодействия. Один из вариантов -- сделать так называемую длину рассеяния бесконечной. Такое происходит, если в системе двух частиц имеется "связанное" состояние с энергией, строго равной нулю. Система фермионов, взаимодействующих по такому закону, называется "фермионы в унитарном режиме" (см. подробнее вводную статью Л.П.Питаевского в недавнем УФН). Именно для таких систем и искались дуальности с теориями гравитации. Такую систему, кстати, можно получить в реальном эксперименте со сверххолодными облаками атомов. Дело в том, что взаимодействие этих атомов друг с другом можно "настраивать" с помощью внешнего магнитного поля. В частности, можно подобрать его значение так, что длина рассеяния обратится в бесконечность -- это называется резонанс Фешбаха. В одной из статей в заголовок, кстати, была выненесана даже фраза: "соответствие AdS/холодные атомы". Похоже, что это будет довольно активной областью в ближайшее время. Буквально сегодня в архиве появилось еще несколько статей, где эти идеи развиваются дальше. В них уже обсуждается описание через дуальность нерелятивистских систем при конечной температуре и плотности.
  • Herzog, Rangamani, Ross, arXiv:0807.1099, "Heating up Galilean holography".
  • Maldacena, Martelli, Tachikawa, arXiv:0807.1100, "Comments on string theory backgrounds with non-relativistic conformal symmetry" -- тут рассматривается иная конструкция, похожая на нерелятивистскую квантовую механику -- дискретное квантование на световом конусе.
  • Adams, Balasubramanian, McGreevy, arXiv:0807.1111, "Hot Spacetimes for Cold Atoms" -- изучаются критические явления.

8 июля 2008 г.

Новости с LHC

Подготовка к запуску LHC, к сожалению, идет медленнее, чем планировалось. Обновленное расписание было недавно (2 июля) представлено в коротком техническом отчете.



На графиках температуры видно, что еще не все сектора охлаждены до рабочей температуры 1,9К, а сектор 4-5 так вообще находится пока при 20К. Судя по этом отчету, охлаждать его будут еще 2 недели (см. картинку выше, четвертая колонка), после которых последует по меньшей мере месяц разных тестов. Далее в этом отчете говорится:
Пучки начнут циркулировать не раньше сентября.

Это означает, что столкновения начнутся, по-видимому, не раньше октября. А это оставляет совсем немного времени для того, чтоб хоть краешком глаза посмотреть, что будет и как рождаться при 10 ТэВ.

Интересно, что совсем недавно, в объявлении о новом отчете ЦЕРНа о безопасности LHC, промелькнула фраза, что пучки будут запущены в августе. Похоже, всё идет с очень большим скрипом, что, конечно, неудивительно для такой огромной и сложной установки.

Следующая встреча этой группы намечена на 16 июля (за новостями можно следить на странице этих встреч).

via Not Even Wrong

PS Напомню, что сайт LHCcountdown не имеет никакого отношения к запуску LHC. Это просто чья-та персональная страничка с счетчиком до какой-то произвольной даты. Любая официальная информация будет появляться на сайте ЦЕРНа.

2 июля 2008 г.

Вероятность вымирания вида с точки зрения теории динамических систем

Многие природные процессы очень переменчивы. И когда их изучаешь, всегда возникает вопрос: какова главная причина этой переменчивости -- изменяющиеся внешние условия или внутренняя динамика самого этого процесса?

Вот, например, климат. С одной стороны, на языке физики -- это очень сложная динамическая система, с целым набором колебательных режимов на разных временных масштабах. У климата есть внутренняя переменчивость даже при постоянных внешних условиях. С другой стороны, из-за сильного антропогенного влияния внешние условия сейчас совсем не постоянны. Поэтому если мы наблюдаем какое-то изменение климата на масштабе десятилетий, то обычно без внимательного анализа нельзя сказать, какова причина этого изменения -- внутренняя или внешняя. Я уже приводил конкретный пример ситуации, в которой пока еще непонятна причина изменений -- это усиление атлантических тропических циклонов в последние десятилетия.

Аналогичные вопросы возникают и в экологии.
В достаточно сложных экосистемах почти никогда нет долговременного равновесия, а есть постоянные колебания туда-сюда. Не так давно было экспериментально доказано наличие настоящего динамического хаоса в сложных экосистемах. Иными словами, даже в абсолютно постоянных внешних условиях сложные экосистемы могут испытывать очень сильные долговременные колебания, при которых численность популяции может меняться в десятки раз.

В последнем выпуске Nature появилась статья, изучающая этот вопрос в применении к вероятности вымирания того или иного вида.

Рассмотрим природную популяцию какого-то вида. Она находится в постоянно меняющихся внешних условиях -- тут сказывается и климат, и пищевые цепочки, и наличие людей или других естественных врагов. Кроме того, она также подвержена внутренней переменчивости -- от простой вероятности появления самца/самки и до сложных генетически заложенных механизмов регулирования численности и разнообразия популяции.



Очевидно, что у вида есть некий нижний предел численности, необходимой для выживания. (Кстати, есть ли экспериментальные данные на этот счет?) Вероятность того, что в ходе колебаний численности этот предел будет (случайно?) пройден, и задает вероятность вымирания вида. Возникает вопрос: что сильнее сказывается на вероятности вымирания -- внешние условия или внутренняя переменчивость?

Такие вещи можно изучать с помощью матматических моделей и затем их проверять на лабораторных организмах. В статье рассказывается, что до недавнего времени математические модели были очень простые и не учитывали всей сложности внутренней динамики. Особенно авторы подчеркивают, что до сих пор никто в этих уравнениях не учитывал влияние демографического разнообразия на эволюцию, а она, оказывается, важна. (Это, впрочем, не кажется удивительным в свете недавнего открытия резонанса, порожденного разнообразием.)

Авторы этот статьи построили более сложную модель, учитывающую разные факторы внутренней изменчивости, и оказалось, что во многих случаях их выводы сильно отличаются от выводов простых моделей. Простые модели недооценивали вероятность сильных отклонений от среднего, т.е. недооценивали риск вымирания. Результаты этой модели были проверены в лабораторном эксперименте с популяцией жуков.

Из всего этого следует очень простой вывод. Те виды, которые сейчас находятся под угрозой вымирания, могут на самом деле иметь гораздо бОльший риск исчезнуть, что считалось до сих пор. Авторы призывают к внимательному пересмотру этих вероятностей для исчезающих видов животных.