Параллельные миры. Об устройстве мироздания, высших измерениях и будущем космоса - Митио Каку

Протон

Положительно заряженная субатомная частица, которая, наряду с нейтронами, составляет ядра атомов. Протоны стабильны, но теория великого объединения прогнозирует, что они могут распадаться в течение длительного периода времени.

Пульсар

Вращающаяся нейтронная звезда. Испуская радиоизлучение, пульсар напоминает вращающийся маяк, создавая видимость мерцания звезды.

Радиус Шварцшильда

Радиус горизонта событий, или граница невозврата, для черной дыры. Для Солнца радиус Шварцшильда составляет примерно 2 мили (3,2 км). Когда звезда сжимается в пределах ее горизонта событий, она коллапсирует в черную дыру.

Реликтовое излучение

Остаточное излучение, отголосок Большого взрыва, которое все еще циркулирует по Вселенной. Впервые было предсказано теоретически в 1948 году Георгием Гамовым и его группой. Температура реликтового излучения составляет 2,7 градуса выше абсолютного нуля. Его открытие в 1960-x годах дало самое убедительное «подтверждение» теории Большого взрыва.

Сверхновая

Взрывающаяся звезда. Сверхновые выделяют столько энергии, что иногда могут затмить галактику. Существует несколько типов сверхновых, и самые интересные из них – сверхновые типа Iа, потому что все они очень похожи и могут быть использованы как стандартные свечи для измерения галактических расстояний. Сверхновые типа Iа возникают, когда стареющий белый карлик притягивает материю своего компаньона и превышает массой предел Чандрасекара, в результате коллапсирует и затем взрывается.

Сверхновая типа Ia

Сверхновая, которая часто используется как стандартная свеча для измерения расстояний. Образуется в двойной звездной системе, где белый карлик медленно «высасывает» материю из звезды-компаньона. В результате он выходит за предел Чандрасекара в 1,4 солнечной массы и взрывается.

Световой год

Расстояние, проходимое светом за один год, составляет примерно 9,46 трлн км. Ближайшая от нас звезда находится на расстоянии около четырех световых лет, а галактика Млечный Путь составляет около 100 000 световых лет в ширину.

Сильное ядерное взаимодействие

Сила, которая связывает вместе ядра. Это одно из четырех фундаментальных взаимодействий. Физики используют для описания сильных взаимодействий (на основе кварков с симметрией SU (3)) квантовую хромодинамику.

Симметрия

Преобразование объекта, которое оставляет его инвариантным. Снежинки инвариантны по отношению к вращению на 60°. Круги инвариантны относительно поворота на любой угол. Кварковая модель инвариантна относительно преобразования трех кварков, давая симметрию SU (3).

Сингулярность

Состояние бесконечной гравитации. Предполагается, что сингулярности возникают в центре черных дыр, а также что таково было состояние нашей Вселенной в момент создания. Считается, что существование сингулярностей бросило вызов общей теории относительности и вызвало появление квантовой теории гравитации.

Синтез

Процесс объединения протонов или других легких ядер, так что они образуют более тяжелое ядро, часто высвобождая в процессе энергию. Синтез ядер гелия из ядер водорода – источник энергии излучения звезд главной последовательности, таких как наше солнце. Синтез легких элементов при Большом взрыве привел к относительному изобилию легких элементов, таких как гелий.

Слабое ядерное взаимодействие

Взаимодействие внутри ядра, которое делает возможным ядерный распад. Недостаточно сильное, чтобы удержать ядро, и, следовательно, оно распадается. Слабое взаимодействие действует на лептоны (электроны и нейтрино) и переносится W– и Z-бозонами.

Спектр

Разные цвета или частоты, обнаруживаемые в белом свете. Анализируя спектр звездного света, можно определить, что звезды состоят в основном из водорода и гелия.

Специальная теория относительности

Теория Эйнштейна 1905 года, основанная на постоянстве скорости света. Ее положения таковы: время замедляется, масса увеличивается, и расстояния сокращаются быстрее, чем вы двигаетесь. Кроме того, материя и энергия связаны через E = mc². Одно из последствий разработки специальной теории относительности – создание атомной бомбы.

Стандартная модель

Самая успешная квантовая теория, описывающая слабые, электромагнитные и сильные взаимодействия. Она основана на симметрии SU (3) кварков, симметрии SU (2) электронов и нейтрино и симметрии U (1) света. Стандартная модель не может быть теорией всего, потому что: (a) она не учитывает гравитацию; (б) в ней есть 18 неизвестных параметров, которые должны быть рассчитаны «вручную»; (в) она имеет три схожих поколения кварков и лептонов.

Стандартная свеча

Источник света с одинаковой светимостью во всей Вселенной, что позволяет ученым вычислять астрономические расстояния. Чем слабее свет стандартной свечи, тем больше расстояние до нее. Зная ее светимость, мы можем рассчитать расстояние. В качестве стандартных свеч сегодня используются сверхновые типа Iа и переменные звезды цефеиды.

Степень 10

Сокращенное обозначение, используемое учеными для записи очень больших или очень малых чисел. Так, 10n означает 1, за которой следуют n нулей. Таким образом, 1000 выглядит как 103. А 10–n означает обратное 10n, т. е. 0,000… 001, где есть n – 1 нулей. Соответственно, одна тысячная выглядит как 10–3, или 0,001.

Суперсимметрия

Симметрия, связывающая фермионы и бозоны. Эта симметрия решает проблему иерархии, а также помогает устранить все оставшиеся разногласия в теории суперструн. Эта симметрия означает, что все частицы в Стандартной модели должны иметь партнеров, называемых суперпартнерами, которые до сих пор не были получены экспериментально.

Темная материя

Невидимая материя, которая имеет вес, но не взаимодействует со светом. Темная материя, как правило, находится в гало галактик и весит в 10 раз больше, чем вся обычная материя. Темная материя может быть косвенно измерена, потому что она искривляет свет звезд из-за гравитационного эффекта, подобно тому, как стекло преломляет свет.

Темная энергия

Энергия вакуума. Впервые была предсказана Эйнштейном в 1917 году, затем теория ее существования была отброшена. Сейчас эта энергия пустого пространства признана доминирующей формой материи/энергии во Вселенной. Ее происхождение неизвестно, но она может в конечном итоге привести Вселенную к Большому охлаждению. Количество темной энергии пропорционально объему Вселенной.

Теория великого объединения

Теория, которая описывает единым образом сильное, слабое и электромагнитное взаимодействия (без гравитации). Симметрия великого объединения (SU (5)) может перемешивать кварки и лептоны. Протоны, согласно этой теории, не стабильны и могут распадаться, образуя позитроны. Теория великого объединения по своему характеру нестабильна (если не добавлять к ней суперсимметрию). Также она не описывает гравитационное взаимодействие (добавление его в теорию великого объединения заставляет ее отклоняться от бесконечности.)