Вычислительные задачи, стоящие перед современной физикой элементарных частиц, становятся столь грандиозными, что заставляют физиков-теоретиков объединяться в большие коллаборации.

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 9 из 17Следующая ⇒

Физика элементарных частиц (ФЭЧ), одна из наиболее передовых ветвей современной физики, ставит перед учеными поистине грандиозные задачи. С их решением в одиночку уже не справиться, и потому ученым, прежде всего экспериментаторам, приходится собираться в большие коллективы — коллаборации. Если полвека назад для экспериментов в ФЭЧ хватало одной комнаты и группы из трех-четырех человек, то сейчас коллаборации насчитывают сотни ученых и инженеров, занимают своим оборудованием огромные подземные бункеры и финансируются на международном уровне.

Самым главным событием в ФЭЧ в ближайшие годы станет запуск летом 2007 года Большого адронного коллайдера (LHC) в ЦЕРНе. Над созданием и монтажом ускорительной и измерительной техники для этого эксперимента уже работает несколько тысяч специалистов. Однако LHC, который смело можно назвать проектом десятилетия, бросает вызов не только физикам-экспериментаторам.

Например, ожидаемые потоки информации с детекторов будут столь велики, что современные компьютерные сети с ними заведомо не справятся. Годовой поток информации составит примерно 10 Петабайт = 10 миллионов Гигабайт, для его обработки понадобится порядка сотни тысяч сегодняшних процессоров. Именно поэтому возникла необходимость организации отдельного проекта LHC Computing Grid, который должен наладить работу распределенной вычислительной сети требуемой мощности. Стоит отметить, что этот проект уже получил признание на прошедшей недавно конференции Supercomputing 2005.

И вот тенденция «сбиваться в крупные стаи» ради решения очень сложной задачи коснулась и физиков-теоретиков. На днях в архиве е-принтов появилась статья hep-ph/0511344, которая представляет собой программу-манифест коллаборации SPA (Supersymmetry Parameter Analysis, «Анализ параметров суперсимметрии»).

Главная цель этой коллаборации, насчитывающей уже около сотни теоретиков и экспериментаторов, состоит в том, чтобы разобраться с информацией об устройстве нашего мира, которую выдаст LHC, а именно — с реализацией суперсимметрии. Суперсимметрия — это поразительная идея о некоторой глубокой симметричности мира элементарных частиц, родившаяся на кончике пера. (Популярное введение можно найти в книге Пола Дэвиса «Суперсила».) Несмотря на то что она еще не подтверждена в эксперименте, большое число косвенных признаков свидетельствует о том, что она все же реализуется в природе. Сейчас считается, что суперсимметричные частицы имеют слишком большую массу для современных ускорителей (поэтому-то они и не были открыты), а вот на LHC они будут рождаться «толпами».

Однако, как говорит теория, конкретных реализаций суперсимметрии может быть очень много, и непонятно, какая из них будет относиться к нашему миру. Именно выяснением детальных свойств этой реализации и собирается заниматься коллаборация SPA. А это, в свою очередь, может помочь теоретикам справиться с нынешним кризисом в теории суперструн.

В принципе, физики-теоретики уже давно собираются в команды для консолидации усилий при решении конкретных вычислительных задач, но их численность редко превышает десяток человек. Огромный по этим меркам проект SPA не только стоит особняком, но, по-видимому, знаменует собой новую эпоху в ФЭЧ. Не исключено, что этому примеру в ближайшие последуют и другие исследователи.

Игорь Иванов

На этой трехмерной перспективной проекции участка марсианской поверхности голубым цветом отмечены участки, где прибор OMEGA обнаружил древние гидратированные минералы. Видно, что они встречаются как в сухом русле, так и на возвышенностях (иллюстрация с сайта www.esa.int)

Европейский зонд «Марс Экспресс» получил новые доказательства того, что в прошлом на Марсе была широко распространена вода. На основе этих данных планетологи уточняют представления о геологической и климатической эволюции Марса.

Новые результаты получены из обработки наблюдений французского прибора OMEGA (Observatoire pour la Minéralogie, l'Eau, les Glaces et l'Activité), которые измеряют спектры поверхности Марса в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах. Инструмент выявил на поверхности Марса области, содержащие филлосиликаты (водосодержащие минералы) и гидратированные сульфаты.

Обе эти группы минералов возникают в результате химических изменений горных пород, но различаются механизмом образования. Филлосиликаты образуются из магматических пород при длительном контакте с водой. Гидратированные сульфаты также образуются под воздействием воды, причем это воздействие не обязательно должно быть длительным, но зато необходимо, чтобы вода имела высокую кислотность.

Обнаружение этих минералов ясно указывает, что в прошлом на поверхности Марса присутствовала вода. Однако определить, когда именно это было, значительно труднее. Объединив всю имеющуюся информацию, специалисты, занятые обработкой данных прибора OMEGA, предложили следующий возможный сценарий появления этих минералов.

Отложения, богатые филлосиликатами, образовались на Марсе в самый ранний геологический период — так называемую Ноеву эпоху (или, по аналогии с названиями земных геологических эпох, «ноахий», англ. Noachian), закончившуюся 3,8-3,5 млрд лет назад, говорится в пресс-релизе Европейского космического агентства. Такой вывод был сделан на основании подсчета количества метеоритных кратеров и оценки степени их эрозии (см. также «Метеоритный» метод датировки возраста астероидов поставлен под сомнение).

Предполагается, что в то время на Марсе было достаточно много воды. В случае теплого климата вода даже могла присутствовать на поверхности в жидком виде, но в любом случае пропитывала тонкий верхний слой коры. Впоследствии измененные водой породы были перекрыты лавовыми полями. В наше время эрозия лишь в некоторых местах обнажила древние породы, содержащие филлосиликаты.

Такая гипотеза объясняет, почему участки, где обнаружены филлосиликаты, не связаны с сухими руслами и другими следами воды на поверхности Марса. Подобные русла образовались позднее, вода в них присутствовала относительно недолго и не могла привести к образованию филлосиликатов. Зато в эту более позднюю эпоху вполне могли образоваться сульфаты. Это произошло, когда климат на Марсе заметно изменился, количество воды сократилось, и она стала более кислой.

Если задаться вопросом, когда на Марсе могла существовать жизнь, то скорее следует обратить внимание на самую раннюю эпоху — ноахий, — когда образовались филлосиликаты, а не на более поздние периоды — гесперидий и амазоний (англ. Hesperian и Amazonian), — когда возникли гидратированные сульфаты. Глинистые отложения филлосиликатов могут до наших дней хранить следы марсианских биохимических процессов, если, конечно, они вообще имели место, считает Жан-Пьер Бибринг (Jean-Pierre Bibring), научный руководитель проекта OMEGA.

Александр Сергеев

Познавательные статьи:



Где возникла философия и почему?

Относительная высота сжатой зоны бетона

Сущность проекции Гаусса-Крюгера и использование ее в геодезии

Тарифы на перевозку пассажиров