1594
Попередня стаття Яндекс в новому експерименті CERN: як знайти темну матерію всього 13 років
Незважаючи на те, що фізики іноді зображуються як консервативні, в реальності вони тільки чекають, щоб знайти щось, що за межі нашого сучасного розуміння природи. Але вони не зробили, що довгий час.
Після того, як знову, сподіваємось на оновлення Стандартної моделі були викопані після того, як Хігс був знайдений в CERN. І в той час як Стівен Гокінн вважає, що це відкриття зробив фізичний зв'язок, проблеми, які стандартна модель не може пояснити все ще залишаються. Одна, яка частинка може бути кандидатом на темну матерію? Як ви знаєте, це в Всесвіті, але ми не можемо бачити його.
Вчені в CERN починають новий експеримент, який називається SHiP (Пошук прихованих частинок). Якщо виявлені такі частинки, можна продовжити стандартну модель. Це означає, що наше розуміння структури та еволюції Всесвіту може змінитися. І науковці можуть добре пропонувати Нобелівську премію. Для проведення астрофізичних досліджень для SHiP буде космічного телескопа Астро-Х. Для цього експерименту Яндекс не тільки забезпечить CERN за допомогою технології машинного навчання: студенти та дослідники Яндекс Школи аналізу даних будуть працювати разом з його науковцями.
У 2011 році, коли ми надали його нашим серверам. У 2012 році ми розробили пошукову службу для організації, яка була використана в складі одного з чотирьох основних експериментів CERN на Великий Хадрон Collider – великий експеримент краси Хадрона Collider (LHCb). У 2013 році фізики змогли скористатися власною технологією машинного навчання, Matrixnet. У той же час компанія «Яндекс» стала асоційованим членом Європейського центру атомних досліджень в рамках проекту «IDERN».
http://відео.yandex.ru/iframe/ya-events/7bxmn2ue74.5727/
Два роки тому Андрій Глутвін, науковий консультант директора CERN, виступив на Яндексі. Оголошено цей день до відкриття Бюсона Хігса. І минулого тижня Андрій на спеціальному семінарі розповів про новий експеримент SHiP, в якому очікується використання технологій та знань Яндекса. Лекція складається з п’яти частин:
Будь-який експериментальний фізико-психолог спробував відкрити щось у своєму житті. І ідея пошуку частинок такого роду не нова. Ви можете побачити в цьому розподілі результати багато експериментів, які вже намагалися виявити їх. Ці результати зазвичай представлені як двовимірний розподіл. На одній осі є певна кількість, яка характеризує силу, з якою ці нові частинки взаємодіють з відомими частинками, а в інших масштабах маса цих частинок відводиться. І тут можна побачити результат дуже великої кількості експериментів, які поставили досить вражаючі ліміти на відсутність таких частинок.
Виявилося, що стандартна модель працює дуже добре і описує практично всі явища в мікрокосмі, фізики частинок. І виходить, що цей мікрокосм не дуже складний, незважаючи на величезну кількість різних експериментальних частинок. Ви всі чули про про протони, нейтрони, електрони, муони, звичайно. Насправді, є дуже кілька фундаментальних частинок. Це так звані бродіння (ікс фундаментальні лептони та шість кварків відомі).
З цих кварків ви можете побудувати всі інші мезони, які ми знаємо сьогодні. Взаємодія цих фундаментальних ферментів описана трьома силами:
Є шість кварків: вгору, вниз, шарм, дивний, верхній і нижній. Виявляється, що існує багато спільного між властивостями лептонів і кварків, і часто говорять про те, що є три покоління лептонів і кварок: перший, другий і третій. Насправді властивості електрону і неутріно, властивості муони і неутріно, властивості тау-лейптону і тау-неутиносу абсолютно однакові. Як вони відрізняються? Просто ваша маса. Маса муона становить близько 200 разів, що з електрону, а маса тау-Лептона становить 20 разів, що з муона. Чому ми не знаємо. Те ж саме буває з кварками. В першу чергу кварки другого і третього покоління мають однакові властивості, тільки різні маси. І чому їх маса не відрізняється, ми також не знаємо.
Взаємодія, що цей фундаментальний досвід бродіння зазвичай пов'язана з фізикою частинок з носіями взаємодії. Електромагнітні сили переносяться на фотон, слабкі сили на цих трьох босонах. Фотон безмасштабний, маса цих босонів становить близько 100 г GeV. Безмасштабні глюкони несуть сильні взаємодії.
Практично всі фізичні процеси, передбачені стандартною моделлю, були підтверджені експериментально. Єдині частинки, які були відсутніми, але пророковані ним, був хігс boson. Справа в тому, що рівняння стандартної моделі були написані для безмасштабних частинок, а потім Higgs і декількох інших аортистів прийшли з дуже елегантним механізмом для виготовлення частинок масивним за допомогою Higgs boson.
Це дуже цікавий розподіл, який показує масовий розподіл бутона, як він був заданий під час обробки даних. І ви не зможете побачити будь-яку вершину. Сьогодні, ми знаємо, що існує хіба, і її маса відповідає цій вершині і становить близько 125 GeV. І сьогодні ми можемо сказати, що ці початкові звіти про масу Хіггігса були правильними.
Виявляється, що ця маса дуже дивна. Якщо Higgs є в дуже вузькому діапазоні маси, то це може виявитися, що нічого більше не потрібно, ніж стандартна модель, що вона може бути законно класифікована як повна квантова теорія поля, яка працює вниз до ваги Planck, тобто вона описує всі процеси в мікрокосмі. Більш того, маючи нагоди з цією масою, можна навіть описати розширення Всесвіту без вдягання до будь-яких інших нових частинок.
Тим не менш, фізики продовжують шукати те, що зазвичай називаються за стандартною фізикою моделі або новою фізикою. Чому це? Є три великі проблеми, які стандартна модель не пояснюється.
Перша проблема з експериментами в мікрокосмі. На початку три фундаментальні бродіння вважалися безглуздими. Стандартна модель за допомогою механізму Higgs може дати масу на всі інші бродіння і босони, але не акуратні. В даний час ми знаємо, що нейтринос має масу. Ми не знаємо, що це таке, але ми знаємо, що існує різниця в масі між трьома поколіннями нейтрино, і ми точно вимірювали різницю в двох масах між трьома поколіннями нейтрино. Для того, щоб доповнювати стандартну модель, потрібно придумати механізм, щоб нейтрино отримати масу. У зв'язку з масовістю хігів босон, Стандартна модель стверджує, що повна квантова теорія поля. Я не хочу змінити її рівняння, прийшовши до додаткового механізму, щоб зробити нейтрино масивний.
Другі дві великі проблеми виникають в основному з дуже докладних досліджень в косметології і астрономії, які були успішними протягом останніх 10-20 років. Сьогодні ми знаємо про наявність темної матерії. Справа в тому, що переважна гравірова маса нашого Всесвіту не поглинає або випромінює світло – це невидиме. У той же час, ми не маємо кандидата на темну кількість частинок серед відомих частинок. З темної матерії не можна виявити, її частинка повинна бути електрично нейтральною, інакше ми можемо бачити її від електромагнітних взаємодій, і вона повинна взаємодіяти дуже слабко. В принципі звичайного неутріно може бути кандидатом на темну матерію, але ми знаємо, що це дуже нерівно розподілено в Всесвіті. Неоднорідності, які ми спостерігаємо у Всесвіті, можна віднести до дуже малих неоднорідностей у перші моменти після Великого Bang. Якщо темна матерія складається з neutrinos, то тому що neutrinos є дуже, дуже світло, частинки будуть подорожувати на однаковій швидкості світла і не буде виникати.
Ускладнюється пояснення. Ми знаємо, де зосереджено темне значення. Використання мови класичної фізики можна розрахувати масу бродіння. Пам'ятайте, що це частинки, які повинні відповідати принципу Павла: ви не можете мати два одиночні бродіння в одному місці в просторі. І можна розрахувати масу цього бродіння так, щоб гравітаційна сила, яка прагне компресувати кластери темної матерії, якось офсет. І вона компенсувала тиск Фермі. І звідси можна розрахувати нижній ліміт на масу такого бродіння. Потрібно близько 1 кВ, що багато разів масу неутріно. Так неутріно маса не може бути темною матерією, тому має бути щось інше, що пояснює цей величезний космічний ефект.
І нарешті, третя велика проблема стандартної моделі. Ми знаємо, що при акселераторів колоїд, грубо виробляють однакову кількість частинок і протичастинок. Це також сталося під час Великого Bang. Але є незначна перерва в симетрії між часовою еволюцією матерії та антиматтера. Ми вимірювали його дуже добре в кварках. Відомий феномен, на якому присуджено дві Нобелівські премії. Проблема полягає в тому, що ефект ми бачимо з нейтральними мезонами в кварковому секторі становить 1010 разів менше, ніж механізм, необхідний для пояснення відсутності антиматтера в Всесвіті. І сьогодні ми знаємо, що нижня межа на домішках антиматтера в Всесвіті дуже мала. Є навіть спеціальні експерименти на космічних апаратах, які намагалися знайти сліди антиматтера в Всесвіті. Ми повинні зробити щось про ці три проблеми.
Основні бродіння, відомі в стандартній моделі, три покоління кварків, три покоління лептонів, носіїв взаємодій, і хешів босон.
Один з дуже цікавих речей, які ми можемо зробити з SHiP, щоб спробувати знайти три більш фундаментальні бродіння, так звані масивні майорські неутрино. На цій діаграмі позначені N1, N2, N3. І виходить, що ці фундаментальні майорські нейтриноси можуть пояснити темну матерію. Кандидат темної матерії буде N1, яка повинна мати масу близько декількох кілограмових вольт. Важкий N2 і N3 діапазон від 0.5 GeV до 40-50 GeV. І вони можуть пояснити, як зробити звичайний нейтрино масивний без розриву стандартного рівняння моделі і значно підвищити механізм розбиття симетрії між речовиною і антиматером. У створенні такої моделі взяли участь велика кількість російських фізиків і зарубіжних вчених.
Як буде працювати датчика і що це потрібно? Як знайти їх? Для пошуку N1 заплановано програму експериментів в космосі. Якщо у вас є N1 як кандидат на темну матерію, а її маса досить велика, кілька кілограмових вольт, вона може розпадатися в звичайний нейтрино, можливо, нейтрино і фотон. Важливо, що цей дегай протікає дуже повільно, так що життя набагато довше, ніж життя Всесвіту. В іншому випадку все буде розслаблено, і це не пояснюється темною матерією. Дегай в три нейтриноси є основною декаєю, але дуже важко виявити експериментально. Але розпад такого стерильного нейтрино на фотон і звичайний електрон і нейтрино можна побачити в просторі. З темної матерії є холодною, ви просто маєте двочастковий декай і потрібно шукати монолінію в галакичному спектрі фотон. Енергоефективність має бути дуже гарним. Кілоелектровольти є регіоном рентгенівського спектру. Дуже багато наповнених лініями від відомих елементів, тому ми знаємо дуже добре. Тому, щоб сказати, що новий рядок не відповідає будь-яким з відомих ліній, дозвіл вашого пристрою повинен бути дуже добре.
На даний момент під час обговорення, з Astro-H заплановано запуск у 2015 році. Фотон детектор, який буде розташований на Астро-Х, має бажану роздільну здатність. З темної матерії оточує нас з усіх боків, він був ідеальним для нього, щоб він був розташований на космічному супутнику і здатний сканувати 4π — всі регіони Всесвіту. Але, як правило, астрофізичні експерименти спрямовані на вивчення певного діапазону кутів і їх апертури дуже вузькі. Але три апробації, які обговорюються на 2019-2020 роки, повинні мати більш широкий кут огляду.
Щоб знайти частинки N2 і N3, нам потрібно експерименти на акселераторів. Маса цих частинок очікується між 0.5 GeV і 30-40 GeV. Знаходження їх є однією з завдань експерименту SHiP. Оскільки ймовірність появи таких частинок є дуже рідкісним процесом, ми повинні переконатися, що дані, де можуть з'явитися такі частинки, дуже великі. Де можна отримати на акселераторів CERN? Це мережа всіх акселераторів, які існують. Проводиться експеримент SHiP на акселераторі SPS.
Справа в тому, що життя балки протонів у Великому Гадроновому Колайдері близько 20 годин. Так, після того, як ви закачали протони від SPS в Великий Хадрон Collider, ви повинні приблизно 20 годин, щоб використовувати протони SPS для щось інше. По суті, до недавнього часу ці протони використовували для виготовлення звичайних нейтриносів, а ці нейтриноси були видобуті по цій лінії, а потім відправлені на спеціальну підземну лабораторію, яка знаходиться в Італії на відстані близько 750 км від CERN. Ці експерименти надходять, і сьогодні 70% протонів, які можуть бути використані і які виробляються акселератором SPS безкоштовно. І одна з мотивацій за експериментом SHiP полягає в тому, щоб зрозуміти, як використовувати ці протони.
3250Р. 3700Р.
Це де планується експеримент SHiP. Займає досить дорогі лінії виходу протонів від СЕС і досить великий зал (близько 20Х20 метрів і довжиною близько 100 метрів). Створюючи додаткову інфраструктуру в CERN коштує близько 100-120 млн швейцарських франків. Тепер буде опубліковано перше інженерне дослідження такої спеціальної балки.
Як виглядає експеримент SHiP? Для кожного друга можна виготовити згустку 5х1013 протонів. І це висновок можна зробити кожні сім секунд. Якщо експеримент в цій моді буде працювати протягом 3-4 років, то можна ввести близько 2 × 1020 протонних взаємодій. Всі вони повинні бути проаналізовані, і знайти серед них кілька подій сигналізації. Ці події будуть затребувані в цій експериментальній обстановці, але між сайтом протонів, які вражають ціль і установка повинні бути розміщені спеціальний захист, який дозволить вам поглинати непотрібні частинки, щоб залишити тільки ті, які дуже слабко взаємодіють і які будуть проходити через цей захист.
Це дуже стильний вигляд цієї установки. Тепер планується, що довжина цього циліндра буде близько 50 метрів, діаметр - 5 метрів. Таким чином, важка майорана нейтрино, яка буде народився в результаті взаємодії протонів 2 х 1020, буде літати через цю оборону, впадати в вакуумний об'єм і знепадати на дві інші частинки, наприклад, пікон і муон. Ми повинні якось виміряти масу цього знепадаючого вершини, піоном і муоном і визначити частинки, в які цей важкий неутріно знежирений. Монтаж не дуже складний, тому що всі технології, необхідні для створення цього існують. Найбільш складна частина планування цього експерименту полягає в тому, щоб зрозуміти дуже добре, як ми можемо видалити фони з цієї величезної кількості початкових 2x1020 взаємодій так, щоб кінцевий фон був нульовим. Але нуль не говорить, 0,1 з точністю 1%. Якщо ми знаємо напевно, то кожен сигналізаційний захід, записаний в такому експерименті, вказується, що це сигнал, не фонове коливання.
Щоб порівняти те, що експеримент SHiP може бути порівняно з попередніми експериментами, знову, погляньте на цю картину: «Сила взаємодії цих важких нейтральних нейтриносів зі звичайною нейтриносом і масою. й
Ви можете побачити, що область, покрита експериментом SHiP, перекриває результати, досягнуті попередніми експериментами за кількома замовленнями величини. Що насправді є привабливим.
У жовтні 2013 року ми опублікували пропозицію для цього експерименту. Авторам 12 або 14. Ми відразу привертали увагу на CERN, і ми запрошували говорити на семінарі перед відповідним комітетом, який несе відповідальність за оцінку нашої ідеї: скільки коштує, чи можна це здійснити. Всі наші наступні дії будуть залежати від своїх рекомендацій. Миттєво після цього воркшопу, який відбувся 23 жовтня, цей комітет SPS (який є акронімом акселератора для цього експерименту) призначений для команди суддів, які просили нас досить кілька питань. Відповіли ці питання 3 січня І 15 січня ми рекомендуємо, що на цій гірці. Зверніть увагу, що значна частина обрамлена. Ми попросили написати технічну пропозицію та показати, скільки відсотків є у світі.
Ми створили сайт з деталями експерименту. Після цього ми провели першу дводенну зустріч команди SHiP. Він був 10-12 червня в Цюріху. У перший день ми обговорювали програму фізики (що б інші експерименти могли зробити крім того, щоб знайти майорану неутріно). І другий день був присвячений різним технологіям і комп'ютерним питанням, які потрібно звернути увагу на написання технічної пропозиції.
Це був досить успішним, тому що після нього і до сьогодні ми отримали пропозиції від 41-ї групи 15 країн. З Росії, Швейцарії, Великобританії, Італії, Франції та з Яндексської школи аналізу даних.
доб.
Це приблизні етапи цього експерименту. Наступний етап можливий тільки з затвердженням попереднього етапу відповідним Керновським комітетом. Ми зараз шукаємо всі ці пропозиції від 41 груп і запитуємо, що нам потрібно писати технічну пропозицію.
Технічна пропозиція повинна бути написана швидко. Ми попросили це зробити на наступний рік. А наш план публікувати його в березні 2015 року. Потім нам потрібні гроші, щоб почати виробляти детектор. Ми плануємо зібрати його і запустити дані в 2023 році. А потім, через чотири роки ви можете отримати 2 в 1020 взаємодій, і коли я перетворю 70 в 2027, публікувати результати.
Що потрібно відобразити в технічній пропозиції? І, звичайно, ми повинні показати вам, які інші фізики ми можемо зробити крім того, шукаючи ці майорану неутрінос. Ми повинні показати, що цей детектор можна зробити за допомогою технологій, які відомі сьогодні. Ми пропонуємо нові технології.
І ми повинні придумати деякі моделі обробки даних. І я тут сьогодні? Зараз ми на ранніх стадіях створення проекту, тому якщо у вас є будь-які ідеї про нові технології, то, звичайно, це час, щоб розпочати їх обговорення. Коли група приєдналася до експерименту, який вже перебуває у дорослому віці, практично неможливо переконувати людей, які їхні концепції є правими або неправильними.
Яка саме складність моделі обробки даних експерименту SHiP? Я не думаю, що, коли це зроблено, і дата, що починається, це буде дуже великий проект аналізу даних. У порівнянні з Великий Хадрон Collider, це буде дуже простий проект. Але для оформлення цього експерименту потрібна дуже грамотна інфраструктура. Тому ми хочемо почати з 1020 взаємодій, які, якщо ми щасливі, буде 5-10 подій від сигналу. Потрібно перетворювати ці 2x1020 взаємодій в нуль. Використання обладнання та програмного забезпечення. І для цього дуже важлива дуже доброзичлива інфраструктура, яка дозволить вам відстежити те, що фон був пригнічений. І оскільки ця робота буде здійснюватися великою кількістю дослідників з різних країн, основним запитом є розробка такої моделі. І ми дуже сподіваємося, що у нас є причина прийняття Яндекс-школи аналізу даних у нашу співпрацю.
Джерело: habrahabr.ru/company/yandex/blog/229821/
Після того, як знову, сподіваємось на оновлення Стандартної моделі були викопані після того, як Хігс був знайдений в CERN. І в той час як Стівен Гокінн вважає, що це відкриття зробив фізичний зв'язок, проблеми, які стандартна модель не може пояснити все ще залишаються. Одна, яка частинка може бути кандидатом на темну матерію? Як ви знаєте, це в Всесвіті, але ми не можемо бачити його.
Вчені в CERN починають новий експеримент, який називається SHiP (Пошук прихованих частинок). Якщо виявлені такі частинки, можна продовжити стандартну модель. Це означає, що наше розуміння структури та еволюції Всесвіту може змінитися. І науковці можуть добре пропонувати Нобелівську премію. Для проведення астрофізичних досліджень для SHiP буде космічного телескопа Астро-Х. Для цього експерименту Яндекс не тільки забезпечить CERN за допомогою технології машинного навчання: студенти та дослідники Яндекс Школи аналізу даних будуть працювати разом з його науковцями.
У 2011 році, коли ми надали його нашим серверам. У 2012 році ми розробили пошукову службу для організації, яка була використана в складі одного з чотирьох основних експериментів CERN на Великий Хадрон Collider – великий експеримент краси Хадрона Collider (LHCb). У 2013 році фізики змогли скористатися власною технологією машинного навчання, Matrixnet. У той же час компанія «Яндекс» стала асоційованим членом Європейського центру атомних досліджень в рамках проекту «IDERN».
http://відео.yandex.ru/iframe/ya-events/7bxmn2ue74.5727/
Два роки тому Андрій Глутвін, науковий консультант директора CERN, виступив на Яндексі. Оголошено цей день до відкриття Бюсона Хігса. І минулого тижня Андрій на спеціальному семінарі розповів про новий експеримент SHiP, в якому очікується використання технологій та знань Яндекса. Лекція складається з п’яти частин:
- Чому потрібен експеримент SHiP?
- Проблеми стандартної моделі,
- Як працює детектор і що потрібно вимірювати.
- Як створити міжнародну кооперацію, щоб створити і зробити великий експеримент?
- основні етапи експерименту,
- Що очікує співпраця SHiP від Yandex.
Будь-який експериментальний фізико-психолог спробував відкрити щось у своєму житті. І ідея пошуку частинок такого роду не нова. Ви можете побачити в цьому розподілі результати багато експериментів, які вже намагалися виявити їх. Ці результати зазвичай представлені як двовимірний розподіл. На одній осі є певна кількість, яка характеризує силу, з якою ці нові частинки взаємодіють з відомими частинками, а в інших масштабах маса цих частинок відводиться. І тут можна побачити результат дуже великої кількості експериментів, які поставили досить вражаючі ліміти на відсутність таких частинок.
Виявилося, що стандартна модель працює дуже добре і описує практично всі явища в мікрокосмі, фізики частинок. І виходить, що цей мікрокосм не дуже складний, незважаючи на величезну кількість різних експериментальних частинок. Ви всі чули про про протони, нейтрони, електрони, муони, звичайно. Насправді, є дуже кілька фундаментальних частинок. Це так звані бродіння (ікс фундаментальні лептони та шість кварків відомі).
З цих кварків ви можете побудувати всі інші мезони, які ми знаємо сьогодні. Взаємодія цих фундаментальних ферментів описана трьома силами:
- Електромагнітні взаємодії. Опишіть взаємодію заряджених частинок.
- Слабкі взаємодії. До них відносяться лептони (наприклад, неутрінос, електрони, муони). Але електрони та муони також беруть участь у електромагнітних взаємодій, оскільки вони заряджаються, кварки.
- Сильні взаємодії. Займаються паски. Щоб зробити протон і нейтрон.
Є шість кварків: вгору, вниз, шарм, дивний, верхній і нижній. Виявляється, що існує багато спільного між властивостями лептонів і кварків, і часто говорять про те, що є три покоління лептонів і кварок: перший, другий і третій. Насправді властивості електрону і неутріно, властивості муони і неутріно, властивості тау-лейптону і тау-неутиносу абсолютно однакові. Як вони відрізняються? Просто ваша маса. Маса муона становить близько 200 разів, що з електрону, а маса тау-Лептона становить 20 разів, що з муона. Чому ми не знаємо. Те ж саме буває з кварками. В першу чергу кварки другого і третього покоління мають однакові властивості, тільки різні маси. І чому їх маса не відрізняється, ми також не знаємо.
Взаємодія, що цей фундаментальний досвід бродіння зазвичай пов'язана з фізикою частинок з носіями взаємодії. Електромагнітні сили переносяться на фотон, слабкі сили на цих трьох босонах. Фотон безмасштабний, маса цих босонів становить близько 100 г GeV. Безмасштабні глюкони несуть сильні взаємодії.
Практично всі фізичні процеси, передбачені стандартною моделлю, були підтверджені експериментально. Єдині частинки, які були відсутніми, але пророковані ним, був хігс boson. Справа в тому, що рівняння стандартної моделі були написані для безмасштабних частинок, а потім Higgs і декількох інших аортистів прийшли з дуже елегантним механізмом для виготовлення частинок масивним за допомогою Higgs boson.
Це дуже цікавий розподіл, який показує масовий розподіл бутона, як він був заданий під час обробки даних. І ви не зможете побачити будь-яку вершину. Сьогодні, ми знаємо, що існує хіба, і її маса відповідає цій вершині і становить близько 125 GeV. І сьогодні ми можемо сказати, що ці початкові звіти про масу Хіггігса були правильними.
Виявляється, що ця маса дуже дивна. Якщо Higgs є в дуже вузькому діапазоні маси, то це може виявитися, що нічого більше не потрібно, ніж стандартна модель, що вона може бути законно класифікована як повна квантова теорія поля, яка працює вниз до ваги Planck, тобто вона описує всі процеси в мікрокосмі. Більш того, маючи нагоди з цією масою, можна навіть описати розширення Всесвіту без вдягання до будь-яких інших нових частинок.
Тим не менш, фізики продовжують шукати те, що зазвичай називаються за стандартною фізикою моделі або новою фізикою. Чому це? Є три великі проблеми, які стандартна модель не пояснюється.
Перша проблема з експериментами в мікрокосмі. На початку три фундаментальні бродіння вважалися безглуздими. Стандартна модель за допомогою механізму Higgs може дати масу на всі інші бродіння і босони, але не акуратні. В даний час ми знаємо, що нейтринос має масу. Ми не знаємо, що це таке, але ми знаємо, що існує різниця в масі між трьома поколіннями нейтрино, і ми точно вимірювали різницю в двох масах між трьома поколіннями нейтрино. Для того, щоб доповнювати стандартну модель, потрібно придумати механізм, щоб нейтрино отримати масу. У зв'язку з масовістю хігів босон, Стандартна модель стверджує, що повна квантова теорія поля. Я не хочу змінити її рівняння, прийшовши до додаткового механізму, щоб зробити нейтрино масивний.
Другі дві великі проблеми виникають в основному з дуже докладних досліджень в косметології і астрономії, які були успішними протягом останніх 10-20 років. Сьогодні ми знаємо про наявність темної матерії. Справа в тому, що переважна гравірова маса нашого Всесвіту не поглинає або випромінює світло – це невидиме. У той же час, ми не маємо кандидата на темну кількість частинок серед відомих частинок. З темної матерії не можна виявити, її частинка повинна бути електрично нейтральною, інакше ми можемо бачити її від електромагнітних взаємодій, і вона повинна взаємодіяти дуже слабко. В принципі звичайного неутріно може бути кандидатом на темну матерію, але ми знаємо, що це дуже нерівно розподілено в Всесвіті. Неоднорідності, які ми спостерігаємо у Всесвіті, можна віднести до дуже малих неоднорідностей у перші моменти після Великого Bang. Якщо темна матерія складається з neutrinos, то тому що neutrinos є дуже, дуже світло, частинки будуть подорожувати на однаковій швидкості світла і не буде виникати.
Ускладнюється пояснення. Ми знаємо, де зосереджено темне значення. Використання мови класичної фізики можна розрахувати масу бродіння. Пам'ятайте, що це частинки, які повинні відповідати принципу Павла: ви не можете мати два одиночні бродіння в одному місці в просторі. І можна розрахувати масу цього бродіння так, щоб гравітаційна сила, яка прагне компресувати кластери темної матерії, якось офсет. І вона компенсувала тиск Фермі. І звідси можна розрахувати нижній ліміт на масу такого бродіння. Потрібно близько 1 кВ, що багато разів масу неутріно. Так неутріно маса не може бути темною матерією, тому має бути щось інше, що пояснює цей величезний космічний ефект.
І нарешті, третя велика проблема стандартної моделі. Ми знаємо, що при акселераторів колоїд, грубо виробляють однакову кількість частинок і протичастинок. Це також сталося під час Великого Bang. Але є незначна перерва в симетрії між часовою еволюцією матерії та антиматтера. Ми вимірювали його дуже добре в кварках. Відомий феномен, на якому присуджено дві Нобелівські премії. Проблема полягає в тому, що ефект ми бачимо з нейтральними мезонами в кварковому секторі становить 1010 разів менше, ніж механізм, необхідний для пояснення відсутності антиматтера в Всесвіті. І сьогодні ми знаємо, що нижня межа на домішках антиматтера в Всесвіті дуже мала. Є навіть спеціальні експерименти на космічних апаратах, які намагалися знайти сліди антиматтера в Всесвіті. Ми повинні зробити щось про ці три проблеми.
Основні бродіння, відомі в стандартній моделі, три покоління кварків, три покоління лептонів, носіїв взаємодій, і хешів босон.
Один з дуже цікавих речей, які ми можемо зробити з SHiP, щоб спробувати знайти три більш фундаментальні бродіння, так звані масивні майорські неутрино. На цій діаграмі позначені N1, N2, N3. І виходить, що ці фундаментальні майорські нейтриноси можуть пояснити темну матерію. Кандидат темної матерії буде N1, яка повинна мати масу близько декількох кілограмових вольт. Важкий N2 і N3 діапазон від 0.5 GeV до 40-50 GeV. І вони можуть пояснити, як зробити звичайний нейтрино масивний без розриву стандартного рівняння моделі і значно підвищити механізм розбиття симетрії між речовиною і антиматером. У створенні такої моделі взяли участь велика кількість російських фізиків і зарубіжних вчених.
Як буде працювати датчика і що це потрібно? Як знайти їх? Для пошуку N1 заплановано програму експериментів в космосі. Якщо у вас є N1 як кандидат на темну матерію, а її маса досить велика, кілька кілограмових вольт, вона може розпадатися в звичайний нейтрино, можливо, нейтрино і фотон. Важливо, що цей дегай протікає дуже повільно, так що життя набагато довше, ніж життя Всесвіту. В іншому випадку все буде розслаблено, і це не пояснюється темною матерією. Дегай в три нейтриноси є основною декаєю, але дуже важко виявити експериментально. Але розпад такого стерильного нейтрино на фотон і звичайний електрон і нейтрино можна побачити в просторі. З темної матерії є холодною, ви просто маєте двочастковий декай і потрібно шукати монолінію в галакичному спектрі фотон. Енергоефективність має бути дуже гарним. Кілоелектровольти є регіоном рентгенівського спектру. Дуже багато наповнених лініями від відомих елементів, тому ми знаємо дуже добре. Тому, щоб сказати, що новий рядок не відповідає будь-яким з відомих ліній, дозвіл вашого пристрою повинен бути дуже добре.
На даний момент під час обговорення, з Astro-H заплановано запуск у 2015 році. Фотон детектор, який буде розташований на Астро-Х, має бажану роздільну здатність. З темної матерії оточує нас з усіх боків, він був ідеальним для нього, щоб він був розташований на космічному супутнику і здатний сканувати 4π — всі регіони Всесвіту. Але, як правило, астрофізичні експерименти спрямовані на вивчення певного діапазону кутів і їх апертури дуже вузькі. Але три апробації, які обговорюються на 2019-2020 роки, повинні мати більш широкий кут огляду.
Щоб знайти частинки N2 і N3, нам потрібно експерименти на акселераторів. Маса цих частинок очікується між 0.5 GeV і 30-40 GeV. Знаходження їх є однією з завдань експерименту SHiP. Оскільки ймовірність появи таких частинок є дуже рідкісним процесом, ми повинні переконатися, що дані, де можуть з'явитися такі частинки, дуже великі. Де можна отримати на акселераторів CERN? Це мережа всіх акселераторів, які існують. Проводиться експеримент SHiP на акселераторі SPS.
Справа в тому, що життя балки протонів у Великому Гадроновому Колайдері близько 20 годин. Так, після того, як ви закачали протони від SPS в Великий Хадрон Collider, ви повинні приблизно 20 годин, щоб використовувати протони SPS для щось інше. По суті, до недавнього часу ці протони використовували для виготовлення звичайних нейтриносів, а ці нейтриноси були видобуті по цій лінії, а потім відправлені на спеціальну підземну лабораторію, яка знаходиться в Італії на відстані близько 750 км від CERN. Ці експерименти надходять, і сьогодні 70% протонів, які можуть бути використані і які виробляються акселератором SPS безкоштовно. І одна з мотивацій за експериментом SHiP полягає в тому, щоб зрозуміти, як використовувати ці протони.
3250Р. 3700Р.
Це де планується експеримент SHiP. Займає досить дорогі лінії виходу протонів від СЕС і досить великий зал (близько 20Х20 метрів і довжиною близько 100 метрів). Створюючи додаткову інфраструктуру в CERN коштує близько 100-120 млн швейцарських франків. Тепер буде опубліковано перше інженерне дослідження такої спеціальної балки.
Як виглядає експеримент SHiP? Для кожного друга можна виготовити згустку 5х1013 протонів. І це висновок можна зробити кожні сім секунд. Якщо експеримент в цій моді буде працювати протягом 3-4 років, то можна ввести близько 2 × 1020 протонних взаємодій. Всі вони повинні бути проаналізовані, і знайти серед них кілька подій сигналізації. Ці події будуть затребувані в цій експериментальній обстановці, але між сайтом протонів, які вражають ціль і установка повинні бути розміщені спеціальний захист, який дозволить вам поглинати непотрібні частинки, щоб залишити тільки ті, які дуже слабко взаємодіють і які будуть проходити через цей захист.
Це дуже стильний вигляд цієї установки. Тепер планується, що довжина цього циліндра буде близько 50 метрів, діаметр - 5 метрів. Таким чином, важка майорана нейтрино, яка буде народився в результаті взаємодії протонів 2 х 1020, буде літати через цю оборону, впадати в вакуумний об'єм і знепадати на дві інші частинки, наприклад, пікон і муон. Ми повинні якось виміряти масу цього знепадаючого вершини, піоном і муоном і визначити частинки, в які цей важкий неутріно знежирений. Монтаж не дуже складний, тому що всі технології, необхідні для створення цього існують. Найбільш складна частина планування цього експерименту полягає в тому, щоб зрозуміти дуже добре, як ми можемо видалити фони з цієї величезної кількості початкових 2x1020 взаємодій так, щоб кінцевий фон був нульовим. Але нуль не говорить, 0,1 з точністю 1%. Якщо ми знаємо напевно, то кожен сигналізаційний захід, записаний в такому експерименті, вказується, що це сигнал, не фонове коливання.
Щоб порівняти те, що експеримент SHiP може бути порівняно з попередніми експериментами, знову, погляньте на цю картину: «Сила взаємодії цих важких нейтральних нейтриносів зі звичайною нейтриносом і масою. й
Ви можете побачити, що область, покрита експериментом SHiP, перекриває результати, досягнуті попередніми експериментами за кількома замовленнями величини. Що насправді є привабливим.
У жовтні 2013 року ми опублікували пропозицію для цього експерименту. Авторам 12 або 14. Ми відразу привертали увагу на CERN, і ми запрошували говорити на семінарі перед відповідним комітетом, який несе відповідальність за оцінку нашої ідеї: скільки коштує, чи можна це здійснити. Всі наші наступні дії будуть залежати від своїх рекомендацій. Миттєво після цього воркшопу, який відбувся 23 жовтня, цей комітет SPS (який є акронімом акселератора для цього експерименту) призначений для команди суддів, які просили нас досить кілька питань. Відповіли ці питання 3 січня І 15 січня ми рекомендуємо, що на цій гірці. Зверніть увагу, що значна частина обрамлена. Ми попросили написати технічну пропозицію та показати, скільки відсотків є у світі.
Ми створили сайт з деталями експерименту. Після цього ми провели першу дводенну зустріч команди SHiP. Він був 10-12 червня в Цюріху. У перший день ми обговорювали програму фізики (що б інші експерименти могли зробити крім того, щоб знайти майорану неутріно). І другий день був присвячений різним технологіям і комп'ютерним питанням, які потрібно звернути увагу на написання технічної пропозиції.
Це був досить успішним, тому що після нього і до сьогодні ми отримали пропозиції від 41-ї групи 15 країн. З Росії, Швейцарії, Великобританії, Італії, Франції та з Яндексської школи аналізу даних.
доб.Це приблизні етапи цього експерименту. Наступний етап можливий тільки з затвердженням попереднього етапу відповідним Керновським комітетом. Ми зараз шукаємо всі ці пропозиції від 41 груп і запитуємо, що нам потрібно писати технічну пропозицію.
Технічна пропозиція повинна бути написана швидко. Ми попросили це зробити на наступний рік. А наш план публікувати його в березні 2015 року. Потім нам потрібні гроші, щоб почати виробляти детектор. Ми плануємо зібрати його і запустити дані в 2023 році. А потім, через чотири роки ви можете отримати 2 в 1020 взаємодій, і коли я перетворю 70 в 2027, публікувати результати.
Що потрібно відобразити в технічній пропозиції? І, звичайно, ми повинні показати вам, які інші фізики ми можемо зробити крім того, шукаючи ці майорану неутрінос. Ми повинні показати, що цей детектор можна зробити за допомогою технологій, які відомі сьогодні. Ми пропонуємо нові технології.
І ми повинні придумати деякі моделі обробки даних. І я тут сьогодні? Зараз ми на ранніх стадіях створення проекту, тому якщо у вас є будь-які ідеї про нові технології, то, звичайно, це час, щоб розпочати їх обговорення. Коли група приєдналася до експерименту, який вже перебуває у дорослому віці, практично неможливо переконувати людей, які їхні концепції є правими або неправильними.
Яка саме складність моделі обробки даних експерименту SHiP? Я не думаю, що, коли це зроблено, і дата, що починається, це буде дуже великий проект аналізу даних. У порівнянні з Великий Хадрон Collider, це буде дуже простий проект. Але для оформлення цього експерименту потрібна дуже грамотна інфраструктура. Тому ми хочемо почати з 1020 взаємодій, які, якщо ми щасливі, буде 5-10 подій від сигналу. Потрібно перетворювати ці 2x1020 взаємодій в нуль. Використання обладнання та програмного забезпечення. І для цього дуже важлива дуже доброзичлива інфраструктура, яка дозволить вам відстежити те, що фон був пригнічений. І оскільки ця робота буде здійснюватися великою кількістю дослідників з різних країн, основним запитом є розробка такої моделі. І ми дуже сподіваємося, що у нас є причина прийняття Яндекс-школи аналізу даних у нашу співпрацю.
Джерело: habrahabr.ru/company/yandex/blog/229821/
Проведення спільних спортивних заходів
Чорний, ніж чорний: від вуглецевих нанотрубок створив покриття з рекордом низького відбиття