Античастицы наступают

Что-то тема античастиц не дает покоя :) Вот в комментариях к посту про позитроний меня спросили — а что будет, если антипротон попадет в вещество? И только я полез почитать про это, как ЖЖ-юзер antihydrogen (какой релевантный ник!) написал целый пост про чудеса, происходящие с антипротоном в жидком гелии.

А в обычном веществе, насколько я понимаю, ничего особенного с антипротонами произойти не успеет. Он сбросит свою начальную энергию, быстро (если верить antihydrogen-y — за время порядка пикосекунды) упадет на нижнюю орбиту какого-нибудь атома и там очень быстро проаннигилирует. Даже если оставить только чистую аннигиляцию в фотоны, то только за счет нее время до аннигиляции будет примерно в две тыщи раз меньше, чем время жизни позитрония. А с учетом того, что протон-антипротонной паре намного удобнее превратиться в мезоны за счет сильного взаимодействия, чем в фотоны за счет электромагнитного, время до аннигиляции уменьшится еще на несколько порядков. (Модельные оценки ширины протон-антипротонного состояния дают порядка 10 МэВ, т.е. время жизни около 10⁻²² сек).

Тем не менее, у антипротонов есть практические применения. Вот например статья 2003 года из журнала «Hyperfine interactions», которая так и называется Practical uses of antiprotons. Там обсуждается: аннигиляционный двигатель для дальнего космоса (это пока скорее фантастика) и более реальные примерения в медицине — новый способ генерировать на месте радиоизотопы для позитронно-эмиссионной томографии и антипротонная терапия раковых опухолей (это еще более точный и безопасный метод радиотерапии, чем протонная и конечно чем обычная терапия рентгеном). А вот в этом докладе между делом предлагается даже липосакция антипротонами! Интересно, будут ли добровольцы? :)

Для интересующихся — я на время закинул эту и еще одну статью про применения антипротонов в гуглодоки. А вот этот небольшой обзор по антипротонной радиотерапии находится в свободном доступе.

Многомерная таблица Менделеева

Тут некоторые читатели очень впечатлились от моего рассказа про позитроний: вот, пожалуй, самое возвышенное описание позитрония, которое я когда-либо встречал :) Но только я хочу сделать маленькую поправку относительно его места в периодической системе элементов, ну и заодно напомнить про то, что еще можно сделать с таблицей Менделеева и таблицей изотопов.

Прокомментируйте, пожалуйста, эту новость

Поскольку меня время от времени просят прокомментировать те или иные физические новости, кидая при этом ссылки на заметки в СМИ, я хочу сделать небольшое замечение. Да, конечно, я могу высказать своё мнение о тех или иных научных исследованиях, попавших в заголовки (разумеется, в рамках того, в чём я сам разбираюсь или смогу разобраться за короткое время). Но это будут комментарии именно о научной работе, а не о заметке в СМИ. Поэтому давайте договоримся так: просьбу о комментарии сопровождайте ссылкой на саму научную статью, а не на новость в общеновостном издании.

Мне кажется, этот уговор убъет сразу двух зайцев. Во-первых, мне не придется тратить время на объяснения того, что именно неправильно истолковано журналистами — очень часто эти новости пишутся совершенно безответственно, и разбор такого текста полезен лишь в редких случаях. Во-вторых, если вы прочитали о чем-то в СМИ и вам поставлена задача найти вначале ссылку на исходную научную статью, то в процессе поиска вы сами сможете заметить, что некоторые новости действительно опираются на интересные научные статьи, а некоторые высосаны из пальца или подкинуты «выбегаллами». Мне кажется, это будет полезным первым шагом на пути к лучшему пониманию новости, которая вас заинтересовала.

Бурная жизнь позитронов

Когда в научно-популярных книжках или новостях пишут про антиматерию, то непременно говорят: как только антивещество коснется обычного вещества, тут же произойдет аннигиляция. Это конечно всё так, но только, как мне кажется, обычно чересчур сильно подчеркивается «мгновенность» этого процесса. Возникает впечатление, что если позитрон, летевший через вакуум, попадёт в какую-то твердую мишень, то тут же — как только коснется самого первого электрона мишени! — он и проаннигилирует.

А на самом деле это вовсе не так. Попав в вещество, позитрон может там прожить яркую и насыщенную нетривиальными событиями жизнь. Она вся, конечно, уместится в считанные десятки наносекунд, но для современной экспериментальной физики это огого какой длинный промежуток времени. И за последние пять лет физики сумели проследить за несколькими этапами этой бурной жизни позитрона.

Капли на оконном стекле

В ответ на один из комментов к задачке про отражения свечки я рассказал, что мне вообще нравится замечать какие-нибудь физические явления в повседневной жизни, их фотографировать, а потом, рассматривая снимки, подмечать там еще больше, чем вначале увидел глазом. Вот сегодня сфотал капельки, сконденсировавшиеся из пара на оконном стекле (по клику откроется большое фото):

В этот раз задачку не задаю, а предлагаю просто полюбоваться на разные стадии процесса роста капель при осаждении пара на холодную поверхность. Хотя если кто-то заметит тут что-то не совсем тривиальное, скажите.

Вдыхая запах женских слёз

В качестве пятничного развлечения — совершенно душещипательная статья, вышедшая в журнале Science, про то, что запах женских слёз делает с мужчиной. Оказывается, вдумчивое нюхание женских слёз подавляет сексуальное возбуждение (как по субъективным ощущениям, так и по объективным измерениям, например, посредством функциональной МРТ), а также приводит к снижению уровня тестостерона. И всё из-за того, что в женских слёзах есть какие-то летучие сигнальные молекулы.

Сама статья пока что мне недоступна, но на сайте есть большие «Дополнительные онлайн материалы» к статье, которые, несмотря на сухой язык, читаются как поэма. :)

Вот подробности про то, как проходили эксперименты.

Любопытные новости с Тэватрона

Сегодня в архиве епринтов появилась статья arXiv:1101.0034 коллаборации CDF, работающей на американском протон-антипротонном коллайдере Тэватрон. В статье приводятся новые данные по рождению топ-кварков, а конкретно, по измерению асимметрии между угловыми распределениями топ-кварка и анти-топ-кварка. Асимметрия получилась ненормально большой и в области больших инвариантных масс топ-анти-топ пары на 3.4 стандартных отклонения отличается от предсказаний Стандартной модели.

Теперь чуть подробнее (хотя наверно не сильно понятнее :) ).

Новогодняя задачка

Предлагаю пообсуждать такую вот новогоднюю задачку.

За новогодним ужином я сфотографировал отражение свечки в окне:

Окно — обычный двойной стеклопакет, и пламя в нем отразилось много раз. Для удобства изучения вот увеличенный фрагмент фото, на котором отмечены четыре серии отражений (большая картинка откроется по клику):

Задача: объяснить наблюдающиеся закономерности в яркости этих отражений.

Дополнение про локализацию частиц

Хорошие вопросы становятся поводом для новых постов :)

К прошлому посту про локализацию частиц в детекторе был задан хороший вопрос:

Если рождаются сразу все типы частиц, почему они сразу после рождения не взаимодействуют друг с другом?

Этот вопрос хорошо показывает ограниченные возможности популярного словесного объяснения того, что сразу видно в формулах. Но тем не менее, я попробую ответить на словесном языке.

Начну со знаменитого кота Шредингера.

Локализация частиц в детекторе

К одному сообщению в гуглбаззе (про траектории частиц в детекторах) мне задали вопрос: «У квантовых объектов, каковыми являются элементарные частицы, ведь нет траекторий? Или есть?» Если подробнее, имелось в виду следующее:

Квантовая физика говорит, что у частиц нет какой-то определенной траектории, и более того — квантовые частицы движутся сразу по всем возможным траекториям. Так почему мы имеем право говорить о какой-то конкретной траектории, зарегистрированной детектором элементарных частиц?

В этом вопросе есть несколько моментов, про которые мне показалось интересным рассказать отдельным постом.

Странный дибарион на решетке

На днях в архиве е-принтов появилась статья Evidence for a Bound H-dibaryon from Lattice QCD. В статье приводятся результаты решеточных КХД расчетов, которые свидетельствуют в пользу того, что в природе скорее всего должен существовать шестикварковый адрон — так называемый H-дибарион, скаляр и изоскаляр с кварковой структурой uuddss. Энергия связи (при массе пиона 389 МэВ) оценивается 16.6 +/- 2.1 +/- 4.6 MeV.

А теперь то же самое простыми словами.

Пустые жидкости

На днях, просматривая ленту последних публикаций, я зацепился взглядом за необычный термин «пустые жидкости» (empty liquids). Прочитал саму статью и пару предыдущих работ и подивился тому, как много нового и необычного продолжает появляться в таком казалось бы приземлённом разделе науки как физика дисперсных систем. Вот небольшой рассказ о том, что это за пустые жидкости.

Физика на Stack Exchange

Stack Exchange (SE) — это платформа для создания тематических сайтов вопросов-ответов. Удобный движок, подробная статистика, поддерживается латех в формулах. Там преобладают около-компьютерные темы, но есть и кое-что научное (например, очень успешный отдельный сайт для математиков MathOverflow).

В принципе, каждый может предложить тему для нового тематического раздела, но для того, чтоб площадка не захламлялась сиюминутными желаниями и заброшенными проектами, на SE существует многоступенчатая система «созревания» заявок. Сначала должна набраться достаточная инициативная группа для определения новой темы и очерчивания круга вопросов, затем набираются добровольцы, обязующиеся уделять проекту на начальной стадии свое время, и лишь затем запускается бета-версия сайта.

Физики, видя успех MathOverflow, естественно захотели создать нечто свое. Так несколько недель назад открылся в бета-версии раздел Physics.StackEchange. Каждый теперь может там свободно зарегистрироваться, задавать вопросы и отвечать на них.

Однако почти сразу, буквально через неделю-две у многих возникло разочарование тем, куда движется проект. Пошел поток явно скучных вопросов, интересные вопросы уходили вниз и терялись, но самое главное часто терялись также и грамотные ответы на вопросы. Те эксперты, которые поначалу активно отвечали, приутихли. В общем, ситуация стала очень напоминать википедию.

Тогда, пообсуждав, люди решили оставить Physics.SE для «общеобразовательной» физики, а для серьезных вопросов-ответов создать отдельный сайт. В общем-то, и по математике есть общеобразовательный раздел Math.SE, а есть и MathOverflow для вопросов исследовательского уровня. Так появилась заявка на раздел Theoretical Physics.SE (почему именно «теоретическая физика», не знаю, были отдельные обсуждения по этому поводу).

Эта заявка очень быстро прошла через первую стадию (это вообще сейчас одна из самых горячих заявок из всего списка проектов). Cейчас в проект набираются добровольцы, которые готовы будут потратить свое время на вопросы/ответы, когда сайт заработает в бета-версии. Так что я призываю всех тех, кто хочет пообсуждать серьезные вопросы по физике, регистрироваться там и подписываться на проект.

Физика живой клетки

В последнем выпуске журнала «Nature Physics» опубликована подборка обзорных статей про биофизику клетки. Из этой огромной области были выделены лишь четыре конкретные темы: биомеханика живой клетки, физика вирусов, динамика (природных) нейронных сетей и моделирование фолдинга белков.

Вся подборка находится в свободном доступе; можно скачать ее в виде единого pdf-файла или читать отдельные статьи. Вот краткий их пересказ.

Описание или объяснение

Вот любопытная иллюстрация того, насколько по-разному физики из разных областей могут понимать фразу «Теория объясняет эксперимент».