Насколько естественна слабость CP-нарушения?

В октябре в архиве появились две статьи (G.W.Gibbons, S.Gielen, C.N.Pope, N.Turok, arXiv:0810.4368 и arXiv:0810.4813), в которых рассказывается о довольно простом, но интересном результате. Оказывается, малость эффектов CP-нарушения в слабых взаимодействиях связана с иерархией кварковых масс.

Quantitative Finance

Я только сейчас заметил, что в Архиве е-принтов месяц назад появился новый раздел -- Quantitative Finance (q-fin). Причем сразу с семью подразделами. Статей там пока появляется не слишком много, по паре в день, но вероятно вскоре раздел раскочегарится.

Вызвано ли появление этого раздела кризисом или задумывалось давно (по аналогии с Quantitative biology), я не знаю, но по-моему будет полезно, если еще один раздел начнет смещаться к публикациям в открытом доступе. В принципе, финансовые статьи изредка появлялись в архиве и раньше, но они были разбросаны по разным разделам.

Краткая справка для тех, кто первый раз слышит про Архив. Это бесплатный репозитарий препринтов по физике (в основном это ядерная физика, физика элементарных частиц, физика конденсированных сред, астрофизика) и смежным наукам (математическая физика, математика, теоретическая computer science и т.д.). В этих тематических областях уже давно принята практика выкладывать в Архив свои статьи перед отправкой их в журнал (изредка -- после принятия журналом к публикации), причем абсолютно все статьи находятся в свободном доступе. Сейчас в крупных разделах архива появляется под сотню статей в день, и рабочий день физика начинается с просмотра свежих публикаций в Архиве. Теперь это заменяет просмотры бумажных журналов, причем о свежей работе узнаешь буквально на следующий день, а не через полгода.

Для тех, кто интересуется астрофизикой, в Рунете есть уникальный проект -- аннотированные еженедельные обзоры astro-ph, которые Сергей Попов ведет уже седьмой год.

Про лазерные ускорители

Меня попросили прокомментировать недавнюю новость на Хабрахабре про лазерные ускорители с броским и совершенно неадекватным названием Настольные лазерные ускорители отправят БАК на свалку истории. Я подумал, что полезно будет ответ вынести в отдельный пост.

Смазка против эффекта Казимира

В свежем выпуске Nature появилась статья про измерение эффекта Казимира в таком режиме, когда он приводит не к притяжению, а к отталкиванию. Причем на обложку журнала была вынесена картинка про эту работу в сопровождении слов "квантовая левитация". Наверняка за них ухватятся журналисты, пообещав читателю новые блестящие перспективы нанотехнологий (вот и первая ласточка), а то и чего похуже.

Между тем, на мой взгляд, шумиха вокруг этой работы явно излишняя. Ее результат вовсе никакой не неожиданный, как утверждается в заметке по ссылке, да и вряд ли эта работа приведет к каким-то прорывным достижениям в микромеханике.

Обычный эффект Казимира -- это притяжение между двумя незаряжеными телами. Обычно говорится, что это проявление квантовых флуктуаций электромагнитного поля, которые всегда существуют в вакууме, но на самом деле эффект можно сформулировать и без квантовых флуктуаций (это ван-дер-ваальсовы силы в режиме, когда нельзя пренебрегать эффектами запаздывания взаимодействия).

Так или иначе, силы за счет этого эффекта до сих пор всегда приводили к притяжению, как в теорических расчетах в разной геометрии, так и во всех экспериментах. Есть большое подозрение, что это вообще универсальный результат, хотя строгого доказательства для тел произвольной формы, по-моему, еще не получено (см. впрочем заметки Эффект Казимира не может приводить к расталкиванию симметричных тел и Обнаружена ошибка в расчетах эффекта Казимира для микромеханических устройств).

Вообще, сила Казимира слабая, и проявляется она на расстояниях не более сотен нанометров. Однако она очень беспокоит конструкторов микромашин -- ведь она будет служить этаким "универсальным клеем", склеивающим отдельные части устройств субмикронного размера (см. заметку Микромеханика перед лицом серьезных трудностей).

Однако еще полвека назад Е.М. Лифшиц предсказал, что силу Казимира можно сделать отталкивательной, если два тела разделены не вакуумом, а жидкостью со специально подобранным показателем преломеления. Более конкретно, если два тела сделаны из материалов с диэлектрической проницаемостью ε₁ и ε₂, а разделяющая их жидкость имеет диэлектрическую проницаемости ε₃, то направление силы будет зависеть от знака (ε₁-ε₃)(ε₂-ε₃). Если эта величина положительна -- будет притяжение, если отрицательна (например, при ε₁ > ε₃ > ε₂) -- будет отталкивание.

В новой статье эту силу впервые измерили экспериментально. Да, в пределах погрешностей всё сошлось с теорией. Очень хорошо, эффект проверен. Но решает ли он проблемы микромеханических устройств? Вряд ли. Ведь удерживать от слипания требуется обычно движущиеся детали микромашин, и движутся они в вакууме или газе. А тут предлагается внутрь микромотора залить жидкость, этакую "смазку против эффекта Казимира". Статическое трение убрали, динамическое -- добавили, ведь на субмикронных масштабах сила вязкости будет очень мешать движению механизма!

Можно конечно придумать устройства, где важно устранить именно статическое трение, а не вязкость. Но зачем тогда огород городить? Если у нас и так есть жидкость в распоряжении, всегда можно обойтись и без эффекта Казимира, например, сделать поверхности сильно смачиваемыми, так чтоб между ними всегда был слой жидкости, т.е. обычная смазка. Да и вообще, если зазор между телами невелик, то в действие вступают обычные ван-дер-ваальсовые силы, а отталкивательные ван-дер-ваальсовые силы тоже уже были получены. По сути, новшество этой работы состоит в доказательстве того, что отталкивание сохраняетися и при больших расстояниях, где сказывается эффект запаздывания взакимодействий.

Update: По наводке Юрия Ерина, вот страница публикаций этой группы, а вот -- прямая ссылка на pdf статьи в Nature. Кстати, в статье Physical Review A 75, 060102(R) (2007), которая есть в списке публикаций, приведена чуть более подробная история вопроса, чем в статье в Nature.

А вот и популярная заметка от Юрия Ерина: Впервые измерена сила отталкивания в эффекте Казимира–Лифшица.

Scitable -- новый проект Nature

На днях узнал, что у Nature есть новый интересный проект: Scitable. Вкратце -- это подборка материалов, помогающая студентам самостоятельно осваивать ту или иную область в естественных науках. Плюс всякий разный функционал, типа персональных настроек, дискуссий и т.п., хотя сомневаюсь, что это реально кому-то помогает. В общем, это для тех, кто готов тратить время и хочет серьезно изучать эту область, но не имеет доступа к хорошим преподавателям и не знает, за что ухватиться при полностью автономном изучении.

Сейчас там, правда, имеется только одно направление -- генетика, но надеюсь они будут расширяться. Было бы интересно посмотреть на такие же подборки по физике.

Я, кстати, видел несколько попыток людей организоваться онлайн и изучать что-то вместе, когда-то давно я даже участвовал в одной из них (совместное решение задачек из Пескина-Шредера), но это всё всегда быстро глохло. Всё-таки самообучение, по крайней мере в теоретической физике, это сугубо интимный процесс :) Но в принципе в каких-то форматах такое онлайн-кооперирование могло бы принести пользу. Знает ли кто-нибудь примеры успешных проектов? Так, чтоб участники действительно серьезно вместе изучали какую-то тему, а не просто потрещали на форуме и разошлись.

Большому кораблю -- большое плавание

А точнее, большому детектору -- большое описание.

Сегодня в архиве епринтов появилась "статья" на 1852 страницы с описанием того, как именно будет работать детектор ATLAS. Строение детектора было опубликовано полгода назад и уместилось всего в 437 страниц; здесь же рассказывается именно о функциональных особенностях детектора.

Краткое содержание: рассказывается о том, как будут восстанавливаться свойства зарегистрированных частиц, как будут отбираться события для анализа, как будут изучаться топ-кварк и B-мезоны, и наконец дан подробный разбор стратегий поиска хиггсовского бозона, суперсимметрии, проверок различных экзотических теорий.

В общем, можно считать, что это официальный план действий коллаборации ATLAS на ближайшее время.

На картинке вверху: так будет выглядеть в детекторе ATLAS процесс распада хиггсовского бозона на ZZ -> μ⁺μ⁻e⁺e⁻. Разными цветами показаны "хиты" частиц в различных компонентах детектора.