Рік, що минає був відзначений серією проривів в області теоретичної і експериментальної фізики. Деякі вчені вважають, що він був взагалі переломним - його відкриття вивели світову науку на новий рівень. Але все-таки якісь з них виявилися найбільш значущими? Свою версію топ-10 в області фізики пропонує авторитетний науковий журнал Physics World.

Бозон Хіггса: вчені знайшли "частку Бога"

На перше місце видання, звичайно ж, поставило виявлення частки, схожою на бозон Хіггса, колабораціями ATLAS і CMS на Великому адронному колайдері (ВАК). Як ми пам'ятаємо, відкриття частинки, передбаченої майже півстоліття тому, повинно було завершити експериментальне підтвердження Стандартної моделі. Ось чому багато вчених вважали виявлення невловимого бозона найважливішим проривом у фізиці XXI століття.

Бозон Хіггса був так важливий вченим, тому що його поле дозволяє пояснити, як відразу після Великого вибуху виявилася порушена електрослабкої симетрії, після чого елементарні частинки раптом отримали значну кількість. Парадоксально, але однією з найголовніших загадок для експериментаторів довгий час залишалася ні що інше, як маса цього бозона, оскільки Стандартна модель не може її передбачити. Доводилося діяти методом проб і помилок, однак в підсумку два експерименти на ВАК незалежно одна від одної виявили частинку з масою близько 125 ГеВ / с?. Причому достовірність даної події достатня велика.

Читайте також: Знайдений новий бозон - але ось хіггсовський чи?

Слід зауважити, що в бочку меду все-таки прокралася невелика ложка дьогтю - досі далеко не всі впевнені, що знайдений фізиками бозон є хиггсовских. Так, залишається незрозумілим, чому дорівнює спин цієї нової частинки. Згідно зі Стандартною моделлю, він повинен бути нульовим, але є ймовірність, що він може бути дорівнює 2 (варіант з одиницею вже виключений). Обидві колаборації вважають, що цю проблему можна вирішити шляхом аналізу наявних даних. Джо Інкандела, що представляє CMS, прогнозує, що результати вимірювання спина з рівнем достовірності 3-4σ можуть бути представлені вже в середині 2013 року.

Крім того, є деякі сумніви щодо ряду каналів розпаду частинки - в деяких випадках цей бозон розпадався не так, як було передбачено все тієї ж Стандартною моделлю. Однак співробітники колаборацій вважають, що і це вдасться прояснити, зробивши більш точний аналіз результатів. До речі, на листопадовій конференції в Японії співробітники ВАК надали дані аналізу нових зіткнень з енергією 8 ТеВ, які були зроблені після липневого оголошення. І те, що вийшло в результаті, говорило на користь того, що влітку був знайдений все ж бозон Хіггса, а не якась інша частка.

Втім, навіть якщо все ж це не той бозон, все одно, на думку Physics World , Колаборації ATLAS і CMS заслуговують нагороди. Бо в історії фізики ще не було таких масштабних експериментів, в яких були б задіяні тисячі людей і які тривали б два десятиліття. Втім, можливо, такою нагородою буде заслужений тривалий відпочинок. Зараз протонні зіткнення припинені, і досить надовго - як бачите, якби навіть горезвісний "кінець світу" був реальністю, то коллайдер точно був би в ньому не винен, оскільки в цей час він стояв вимкненим У січні-лютому 2013 року на ньому з тієї ж енергією будуть проведено кілька експериментів із зіткнення протонів з іонами свинцю, а потім прискорювач зупинять на два роки для модернізації, щоб після знову запустити, довівши енергію експериментів до 13 ТеВ.

Читайте також: Бозонів Хіггса виявилося багато

Друге місце журнал віддав групі вчених з Делфтського і Ейндховенського технологічного університетів (Нідерланди) під керівництвом Лео Коувенховена, які в цьому році першими помітили ознаки досі невловимих фермионов майоран в твердому тілі. Ці забавні частки, існування яких передбачив ще в 1937 році фізик Етторе Майорану, цікаві тим, що вони можуть одночасно виступати в ролі своїх власних античастинок. Передбачається також, що ферміони майоран можуть входити до складу загадкової темної матерії. Не дивно, що їх експериментального виявлення вчені чекали не менше, ніж відкриття бозона Хіггса.

Читайте також: Темну матерію тел "ловлять" по частинах

На третє місце журнал помістив роботу фізиків з колаборації BaBar на колайдері PEP-II Національної прискорювальної лабораторії SLAC (США). І що найцікавіше, ці вчені знову-таки експериментально підтвердили передбачення, зроблене 50 років тому - вони довели, що при розпаді B-мезонів відбувається порушення Т-симетрії (так називають співвідношення між прямим і зворотним процесом в оборотних явищах). В результаті дослідники з'ясували, що при переходах між квантовими станами B0-мезонаіх швидкість варіюється.

На четвертому місці знову перевірка давнього передбачення. Ще 40 років тому радянські фізики Рашид Сюняєв і Яків Зельдович розрахували, що рух скупчень далеких галактик можна спостерігати шляхом вимірювання невеликого зсуву температури реліктового випромінювання. І ось лише цього року це вдалося здійснити на практиці Ніку Хенду з Каліфорнійського університету в Берклі (США), його колезі і шестиметровому телескопу ACT (Atacama Cosmology Telescope) у рамках проекту "Спектроскопічне дослідження баріонних коливань".

П'яте місце зайняло дослідження групи Аллард Моска з Інституту нанотехнологій MESA + і Університету Твенте (Нідерланди). Вчені запропонували новий спосіб дослідження процесів, що відбуваються в організмах живих істот, який менш шкідливий і більш точний, ніж відома всім рентгенографія. Вченим вдалося, використовуючи ефект лазерного спекла (так називається випадкова інтерференційна картина, що утворюється при взаємного впливу когерентних хвиль, що мають випадкові зрушення фаз і випадковий же набір інтенсивностей), розгледіти мікроскопічні флюоресцирующие об'єкти крізь кілька міліметрів непрозорого матеріалу. Немає потреби згадувати, що подібна технологія теж була передбачена кількома десятиліттями раніше.

На шостому місці впевнено влаштувалися дослідники Марк Оксборроу з Національної фізичної лабораторії, Джонатан Бризу і Ніл Алфорд з Імперського коледжу Лондона (Велика Британія). Їм вдалося побудувати те, про що також мріяли довгі роки - мазер (квантовий генератор, що випромінює когерентні електромагнітні хвилі сантиметрового діапазону), здатний працювати при кімнатній температурі. До сих пір ці прилади доводилося охолоджувати до надзвичайно низької температури за допомогою рідкого гелію, що робило нерентабельним їх комерційне використання. А тепер мазери можна буде застосовувати в телекомунікаціях і системах створення надточних зображень.

Сьоме місце заслужено присудили групі фізиків з Німеччини і Франції, які змогли встановити зв'язок між термодинамікою і теорією інформації. Ще в 1961 році Рольф Ландауер доводив, що стирання інформації супроводжує розсіювання тепла. І ось в цьому році це припущення експериментально підтвердили вчені Антуан Беру, Артак Аракелян, Артем Петросян, Серджіо Сілліберто, Рауль Делліншнайдер і Ерік Лутц.

Австрійські фізики Антон Цайлінгер, Роберт Фіклер і їх колеги з Віденського університету (Австрія), які змогли запитати фотони з орбітальним квантовим числом аж до 300, що в десять з гаком разів більше попереднього рекорду, потрапили на восьме місце. Дане відкриття має на тільки теоретичний, а й практичний вихід - подібні "заплутані" фотони зможуть стати носіями інформації у квантових комп'ютерах і в системі оптичної кодування зв'язку, а також в дистанційному зондуванні.

На дев'яте місце потрапила групі фізиків під керівництвом Деніела Стенсіла з Університету Північної Кароліни (США). Вчені працювали з нейтрино променем NuMI Національної прискорювальної лабораторії ім. Фермі і детектором MINERvA. В результаті їм вдалося передати інформацію за допомогою нейтрино більш ніж на кілометр. Хоча швидкість передачі була невелика (0,1 б / д), повідомлення взяли майже без помилок, що підтверджує принципову можливість зв'язку на основі нейтрино, яку можна використовувати при спілкуванні з космонавтами не тільки на сусідній планеті, але навіть і в іншій галактиці. Крім того, це відкриває великі перспективи для нейтринного сканування Землі - нову технологію пошуку корисних копалин, а також для виявлення землетрусів і вулканічної активності на ранніх стадіях.

Читайте також: Квантова телепортація збільшує дистанцію

Завершує ж топ-10 журналу Physics World відкриття, зроблене фізиками з США - Чжун Лінь Ваном і його колегами з Технологічного інституту штату Джорджія. Вони розробили пристрій, який видобуває енергію з ходьби та інших рухів і, звичайно ж, запасає її. І хоча такий спосіб був відомий і раніше, але на десяте місце ця група дослідників потрапила за те, що їм вперше вдалося навчитися перетворювати механічну енергію безпосередньо в хімічну потенційну, минаючи стадію електричної.

Читайте також: Нейтринний "рентген" допоможе геологам

Отже, нинішній рік дійсно можна назвати роком, коли збулися багато передбачення, зроблені фізиками раніше. Тобто він може цілком претендувати на звання року, під час якого збулися мрії вчених минулого. Все це здорово, проте трішки образливо за те, що в списку видатних відкриттів немає жодного досягнення російських дослідників.

Читайте найцікавіше в рубриці "Наука і техніка"