Действительно ли постоянна скорость света?

Группа ученых из разных стран под руководством Хольгера Мюллера (Holger Mueller) из Стэнфордского университета более года проводила опыт Майкельсона-Морли по измерению скорости света. Чтобы исключить влияние побочных факторов и проверить, правомочен ли тезис Эйнштейна о неизменности скорости света, опыты проводились в разных условиях и на разных континентах: в Австралии и в Евразии. Результаты показали, что скорость света постоянна.

Опыт Майкельсона-Морли был впервые проведен в 1887 году с целью проверки существования эфира — вещества, заполняющего Вселенную. В простейшем варианте для опыта используется интерферометр — прибор, в которым луч света расщепляется надвое полупрозрачным зеркалом, а два получившихся когерентных луча расходятся под прямым углом, после чего отражаются от двух равноудаленных от полупрозрачного зеркала зеркал и возвращаются на полупрозрачное зеркало. Наблюдатель анализирует интерференционную картину результирующего пучка света от полупрозрачного зеркала, которая позволяет выявить малейшую десинхронизацию лучей и рассчитать скорость света.

Опыт доказал отсутствие эфира, позволил значительно уточнить скорость света и способствовал созданию теории относительности. В двадцатом веке он многократно совершенствовался и проводился различными учеными с разными целями, при этом, разумеется, всегда имела место некоторая погрешность эксперимента. До сих пор никому не удавалось с уверенностью сказать, обусловлена ли эта погрешность различиями в физических условиях эксперимента или же гипотетическими изменениями скорости света, следствием нарушений так называемой лоренц-инвариантности.

Мюллер и его коллеги задались целью отделить физическую погрешность эксперимента от предполагаемых нарушений лоренц-инвариантности. Для этого в течение года (чтобы совершился полный оборот в инерциальной системе отсчета) проводились две серии опытов: одна в Австралии, с использованием инфракрасного света в оптических резонаторах, другая в Германии, с использованием микроволнового излучения. Мюллер разработал специальную математическую модель, которая должна была учесть различия, вызванные разным устройством приборов и разным географическим положением.

Результаты с точностью до 1x10-16 показали, что нарушения лоренц-инвариантности отсутствуют. Мюллер считает, что основная ценность работы — это то, что удалось подтвердить одновременно лоренц-инвариантность и света, и материи, тогда как ранее что-нибудь они доказывались только друг через друга. Об этом сообщает Lenta.ru.

Компьютерное моделирование подтвердило стандартную модель

Немецким физикам из Университета Вупперталя удалось при помощи масштабного численного эксперимента получить очередное подтверждение Стандартной модели — теории, описывающей взаимодействие элементарных частиц, сообщает Nature News. Соответствующая работа опубликована в журнале Science. В своем исследовании ученые занимались, в частности, точным вычислением масс для таких "привычных" частиц как протоны и нейтроны.

Для работы физики использовали сеть распределенных вычислений с производительностью в 200 терафлопс (триллионов операций в секунду). В общей сложности на вычисления у исследователей ушел год работы на этой системе. Результатом стало численное значение массы, которое всего на два процента отличается от экспериментального. Предыдущие вычисления давали более "грубую" оценку с ошибкой в 10 процентов.

Согласно Стандартной модели, протоны и нейтроны состоят из трех кварков. Вместе эту конструкцию удерживает так называемое сильное взаимодействие — одно из четырех фундаментальных взаимодействий в природе. Наука, описывающая это взаимодействие, называется квантовой хромодинамикой. Отличительная особенность этой дисциплины — невероятная сложность ее формул. Многие уравнения этой теории не поддаются явному решению, поэтому единственный способ их изучения — численное моделирование на компьютере.

Одной из целей Большого адронного коллайдера является экспериментальная проверка Стандартной модели. В частности, обнаружение так называемого бозона Хиггса, ответственного за наличие у элементарных частиц массы. Совсем недавно в эксперименте на другом коллайдере, Тэватроне, были зарегистрированы явления, которые Стандартная модель объяснить не в состоянии.