Глоссарии

Анархический принцип. Утверждение, что все взаимодействия, которые не запрещены симметриями, будут происходить.

Аномалия. Нарушение симметрии, возникающее от квантовых вкладов в физическое взаимодействие, но отсутствующее в соответствующей классической теории (в которой квантовые поправки не принимаются во внимание).

Аномальная передача. Передача нарушения суперсимметрии квантовыми эффектами.

Античастица. Частица той же массы, что и другая частица, но противоположно заряженная.

Антропный принцип. Рассуждения, утверждающие, что из всех возможных вселенных мы можем жить лишь в тех, где может сформироваться структура.

Аромат. Метка, различающая разные типы кварков или лептонов (часто используется для различения кварков и лептонов из разных поколений).

Атом. Строительный блок материи, состоящий из электронов, вращающихся вокруг положительно заряженных ядер.

БАК (Большой адронный коллайдер). Ускоритель частиц высокой энергии, в котором сталкиваются встречные пучки протонов энергией 7 ТэВ, образуя частицы массой до нескольких ТэВ.

Балк. Полное многомерное пространство.

Бета-распад. Радиоактивный распад, в котором нейтрон превращается в протон, электрон и нейтрино.

Бозон. Частица с целым спином, равным 1, 2 и т. д. (одна из двух категорий частиц, допускаемых квантовой механикой; другой категорией является фермион). Примерами бозонов являются фотоны и хиггсовские частицы.

Брана. Мембраноподобный объект в многомерном пространстве, который может обладать энергией и удерживать частицы и взаимодействия.

Вакуум. Состояние Вселенной с наименьшей возможной энергией и без частиц.

Виртуальная частица. Эфемерная частица, допускаемая только законами квантовой механики; виртуальные частицы имеют тот же заряд, что и соответствующие реальные физические частицы, но неправильную энергию.

Внешние частицы. Реальные физические частицы, способные влетать в область взаимодействия и покидать ее.

Внутреннее вращение (спин). Число, характеризующее то, как ведет себя частица, которая как бы вращается. Спин может принимать как целые, так и полуцелые значения.

Внутренняя симметрия. Симметрия, в которой физические законы не меняются для множества преобразований, сохраняющих геометрическое положение частиц, но меняющих только некоторые внутренние свойства или метки.

Возмущение. Малая модификация известной теории.

Волновая функция. Квантово-механическая функция, определяющая относительную вероятность нахождения соответствующего объекта в любой точке пространства. -

Геодезическая. В пространстве — кратчайший путь между двумя точками; в пространстве-времени — путь свободно падающего наблюдателя (такого, на которого не действуют никакие силы).

Гиперкуб. Обобщение понятия куба на более чем три измерения.

Гипотеза пустыни. Предположение, что при энергиях ниже энергии объединения не могут рождаться никакие частицы кроме тех, которые включены в Стандартную модель.

Глубоко неупругое рассеяние. Эксперимент по рассеянию электронов на протонах и нейтронах, в котором были обнаружены кварки.

Глюон. Элементарная частица, переносящая сильное взаимодействие.

Горизонт. Область, из-под которой ничто не может вылететь.

Гравитационное линзирование. Расщепление луча света на множество изображений при огибании светом массивного тела.

Гравитино. Суперпартнер гравитона.

Гравитон. Частица, переносящая гравитационное взаимодействие.

ГэВ (гигаэлектронвольт). Единица энергии, равная одному миллиарду эВ.

Действие на расстоянии. Гипотетическое мгновенное влияние тел на другие удаленные тела.

Дуальные теории. Два эквивалентных описания одной и той же теории, которые могут казаться совершенно различными.

Закон обратных квадратов. Закон, описывающий те силы, напряженность которых уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния между объектами; классические гравитационное и электромагнитное поля подчиняются закону обратных квадратов.

Закон тяготения Ньютона. Классический закон тяготения, утверждающий, что сила притяжения между двумя массивными телами пропорциональна их массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Закрученная геометрия пространства-времени. Пространство-время (в общем случае каждый слой которого имеет одинаковую форму), которое было бы плоским, но закручивается благодаря присутствию общего масштаба, меняющегося в зависимости от положения в конкретном измерении.

Замкнутая струна. Струна, делающая петлю и не имеющая концов.

Излучение черного тела. Излучение, испускаемое черным телом.

Измерение. Независимое направление в пространстве или времени.

Инвариантность относительно вращений. Независимость результатов экспериментов от ориентации (или направления).

Инерциальная система отсчета. Система отсчета, движущаяся с постоянной скоростью по отношению к фиксированной, например покоящейся, системе отсчета.

Ион. Заряженное связанное состояние ядра и электронов; атом, в котором слишком мало, или слишком много электронов.

Калибрино. Суперпартнер калибровочного бозона, переносящего взаимодействие.

Калибровочный бозон. Частица, переносящая взаимодействие.

Калибровочная передача. Перенос нарушения суперсимметрии с помощью калибрино.

Квазикристалл. Твердое вещество, кристаллическая структура которого выводится из высших измерений.

Квант. Дискретная неделимая единица измеряемой величины; наименьшая единица этой величины.

Квантовый вклад. Вклад в физический процесс за счет виртуальных частиц.

Квантовая гравитация. Теория гравитации, объединяющая квантовую механику и общую теорию относительности.

Квантовая механика. Теория, основанная на предположении, что вся материя состоит из дискретных элементарных частиц, с которыми связаны волновые функции.

Квантовая теория поля. Используемая для изучения физики частиц теория, с помощью которой можно рассчитать вероятности процессов, в которых частицы могут взаимодействовать, рождаться или уничтожаться.

Кварк. Элементарный фермион, испытывающий сильные взаимодействия.

Кварк «верхний» (и-кварк). Один из элементарных кварков, входящих в состав протона и нейтрона.

Кварк «боттом» (6-кварк). Короткоживущая и более тяжелая версия нижнего кварка (d-кварка) и «странного» (s-кварка).

Кварк «нижний» (d-кварк). Один из элементарных кварков, входящих в состав протона и нейтрона.

Кварк «очарованный» (с-кварк). Короткоживущая и более тяжелая версия верхнего кварка (и-кварка).

Кварк «странный» ( s-кварк). Короткоживущая и более тяжелая версия d-кварка.

Кварк «топ» (?-кварк). Короткоживущая и более тяжелая версия и-кварка; самый тяжелый из всех известных кварков.

Кинетическая энергия. Энергия, связанная с движением.

Киральность. Спиральность частицы со спином.

Классическая физика. Законы физики, не принимающие во внимание ни квантовой механики, ни теории относительности.

Коллайдер частиц. Ускоритель частиц высоких энергий, на котором происходит столкновение частиц, сопровождаемое выделением огромной энергии.

Коллапс волновой функции. Редукция квантового состояния, после того как точное измерение фиксирует значение измеряемой величины.

Компактное пространство. Конечное (финитное) пространство.

Компактифицированное пространство. Пространство, скрученное в область конечных размеров.

Комптоновское рассеяние. Рассеяние фотонов на электронах.

Константа связи. Число, определяющее интенсивность взаимодействия.

Константа связи струны. Величина, определяющая интенсивность взаимодействия между струнами.

Космологическая постоянная. Значение постоянной фоновой плотности энергии, которая не переносится веществом.

Космология. Наука об эволюции Вселенной.

Красное смещение. Уменьшение частоты волны в том случае, когда излучающее волну тело либо удаляется (эффект Доплера), либо тормозится сильным гравитационным полем (гравитационное красное смещение).

Кривизна. Величина, описывающая искривление или изгибание объекта, пространства или пространства-времени.

КХД (квантовая хромодинамика). Квантово-полевая теория сильных взаимодействий.

КЭД (квантовая электродинамика). Квантово-полевая теория электромагнетизма.

Лептон. Элементарный фермион, не испытывающий сильного взаимодействия.

Локальное взаимодействие. Взаимодействие между соседними или совпадающими объектами.

Локализованная гравитация. Высокая концентрация гравитационного поля в определенной области пространства; гравитация, которая кажется низкоразмерной, так как она не растворена в дополнительных измерениях.

Локально локализованная гравитация. Теория, в рамках которой четырехмерная гравитация испытывается не везде, а только в области пространства, где сконцентрирована функция вероятности частицы, действующей как четырехмерный гравитон.

Матричная теория. Десятимерная квантово-механическая теория, которая, возможно, эквивалентна теории струн.

Метрика. Величина или величины, устанавливающие шкалу измерений, определяющую физические расстояния и углы.

Механизм Хиггса. Спонтанное нарушение электрослабой симметрии, которое позволяет приобрести массу калибровочным бозонам и другим элементарным частицам.

Мир на бране. Физическая структура, в которой материя и взаимодействия прикреплены к бранам.

Многообразие Калаби—Яу. Шестимерное компактное пространство, определяемое своими математическими свойствами и играющее важную роль в теории струн.

Модель. Кандидат в теорию.

Мода Калуцы—Клейна (КК). Четырехмерные частицы многомерного происхождения; КК-моды различаются своими импульсами в пространстве дополнительных измерений.

Молекула. Связанное состояние двух или нескольких атомов, в котором электроны распределяются между ними.

Мультивселенная. Гипотетическое обобщение Вселенной, содержащее области, не взаимодействующие или чрезвычайно слабо взаимодействующие друг с другом.

Мысленный эксперимент.

Мюон. Короткоживущий более тяжелый вариант электрона.

Натяжение. Сопротивление растяжению, определяющее, насколько просто будет колебаться струна, порождая тяжелые частицы.

Нейтральный объект. Объект, безразличный к взаимодействию; нейтральные объекты обладают нулевым полным зарядом.

Нейтрино. Фундаментальная элементарная частица, взаимодействующая только за счет слабого взаимодействия.

Нейтрон. Составная часть атомного ядра, в которой тесно связаны «-кварк и два d-кварка.

Нуклон. Протон или нейтрон.

Ньютоновская гравитационная постоянная. Общий коэффициент, определяющий силу гравитационного притяжения в законе тяготения Ньютона; эта постоянная обратно пропорциональна квадрату планковского масштаба масс.

Общая теория относительности. Теория тяготения, описывающая гравитационное поле, порождаемое любым источником материи или энергии, в том числе, запасенной самим гравитационным полем, в любой системе отсчета; согласно общей теории относительности гравитационное поле сосредоточено в кривизне пространства-времени.

Открытая струна. Струна с двумя концами.

Поле. Физическая сущность, имеющая определенные значения в каждой точке пространства. Примеры включают классическое электрическое поле и квантовые поля.

Проблема аромата (в суперсимметрии). Предсказание слишком высокого значения вероятности процессов с изменением аромата (за счет виртуальных скварков и слептонов), являющееся бедствием для большинства моделей нарушения суперсимметрии.

Поколение. Каждый из трех наборов частиц, содержащих полный комплект типов частиц (левый и правый заряженный лептон, верхний кварк и нижний кварк и левое нейтрино).

Проблема иерархии. Вопрос о слабости гравитации или, эквивалентно, вопрос о том, почему пданковский масштаб масс, характеризующий интенсивность гравитационного взаимодействия, на шестнадцать порядков величины больше, чем масштаб массы слабых взаимодействий, связанный со слабым взаимодействием.

Промежуточные (внутренние) частицы. Виртуальные частицы, обмен которыми переносит взаимодействия между другими частицами.

Продольная поляризация. Колебания волны вдоль направления движения.

Планковский масштаб длины. Масштаб длины, на котором гравитация сильна, и в предсказания гравитационных эффектов следует включить квантовые эффекты.

Планковский масштаб энергий. Энергия, при которой гравитация становится сильным взаимодействием, и необходимо учитывать квантово-механические вклады.

Позитрон. Положительно заряженная античастица электрона.

Поляризация. Направление колебаний волны.

Поперечная поляризация. Колебание волны, перпендикулярное направлению распространения.

Постоянная Планка. Квантово-механическая величина, связывающая энергию с частотой и импульс с длиной волны.

Потенциальная энергия. Запасенная энергия, которая может быть высвобождена в форме кинетической энергии.

Преобразование симметрии. Манипуляция с физической системой, не меняющая ее свойства или поведение; действие, преобразующее различные конфигурации, связанные друг с другом симметрией.

Принцип Паули. Утверждение, что два тождественных фермиона не могут занимать одно и то же место.              •

Принцип эквивалентности. Принцип, согласно которому однородное ускорение неотличимо от тяготения. .

Проекция. Определенное предписание для получения представления меньшей размерности для объекта более высокой размерности.

Протон. Составная часть атомного ядра, в котором два и-кварка и один d-кварк сильно связаны друг с другом.

Пространство-время. Концепция, объединяющая пространство и время в единую структуру; математическая формулировка области, где могут происходить физические процессы.

Пространство анти-де Ситтера. Пространство-время с постоянной отрицательной кривизной.

Пространство де Ситтера. Пространство-время постоянной положительной кривизны.

Размерность. Число величин, требуемых для однозначного определения положения точки.

Размерность браны. Число измерений, по которым разрешено перемещаться связанным на бране частицам.

Ренормализационная группа. Техника вычислений для нахождения связи между величинами, которые относятся к разным энергетическим или пространственным режимам.

Свободная от аномалий теория. Теория, в которой симметрии классической теории являются также симметриями теории с учетом квантовых вкладов.

Семейство. См. поколение.

Сильное взаимодействие. Одно из четырех известных взаимодействий; например, сильное взаимодействие ответственно за связывание кварков в протоне или нейтроне.

Симметрия. Свойство объекта или физического закона, состоящее в том, что некоторые физические операции являются недетектируемыми.

Симметрия ароматов. Симметрия, меняющая местами различные ароматы из конкретной категории частиц.

Сингулярность. Область, в которой разрушается математическое описание объекта, так как некоторая величина становится бесконечной.

Система отсчета. Наблюдательная точка отсчета или множество координат для описания событий в пространстве или пространстве-времени.

Скварк. Суперпартнер кварка.

Скорость. Величина, характеризующая одновременно модуль скорости и ее направление.

Слабое взаимодействие. Одно из четырех известных взаимодействий; например, слабое взаимодействие ответственно за бета-распад нейтронов в протоны.

Слабые взаимодействия, масштаб длины Длина 10"16 см, которая соответствует (по законам квантовой механики и специальной теории относительности) масштабу энергии слабых взаимодействий. Это есть радиус действия слабого взаимодействия, т. е. максимальное расстояние между частицами, на котором они могут влиять друг на друга путем слабого взаимодействия.

Слабые взаимодействия, масштаб массы. Масса, связанная с масштабом энергии слабых взаимодействий (порядка 250 ГэВ) и скоростью света. В обычных массовых единицах масштаб масс слабых взаимодействий равен 10~21 г.

Слабые взаимодействия, масштаб энергии. Энергия, при которой спонтанно нарушается симметрия, связанная со слабым взаимодействием. Масштаб энергии слабых взаимодействий определяет массы элементарных частиц.

Слабый калибровочный бозон. Элементарная частица (существующая в трех разновидностях W+, W~ и Z), являющаяся переносчиком слабого взаимодействия.

Слептон. Суперпартнер лептона.

Соотношение неопределенностей. Основной принцип, составляющий фундамент квантовой механики, ограничивающий точность, с которой могут быть одновременно измерены пары величин (например, положение и скорость частицы).

Спектр. Функция, определяющая разброс энергии, излученной на всех частотах.

Спектральные линии. Дискретные частоты, на которых неионизированный атом испускает или поглощает свет.

Специальная теория относительности. Релятивистская теория, описывающая движение в инерциальных системах отсчета.

Спин. См. внутреннее вращение.

Спиральность. Направление спина (вращения) налево или направо.

Спонтанно нарушенная симметрия. Симметрия, которая сохраняется физическими законами, но нарушается реальным физическим состоянием системы.

Стандартная модель (в физике частиц). Эффективная теория, описывающая все известные частицы и негравитационные силы и взаимодействия между ними.

Старая квантовая теория. Предшественница квантовой механики, постулировавшая правила квантования, но не определявшая их систематически или не описывавшая эволюцию квантового состояния во времени.

Структура. Составные части материи.

Струна. Одномерный (в пространстве) протяженный объект, осцилляции которого образуют элементарные частицы.

Струя. Энергичный сгусток сильно взаимодействующих частиц, окружающий кварк или глюон большой энергии, движущийся в определенном направлении.

Субструктура. Более элементарные составные части структуры материи.

Супергравитация. Суперсимметричная теория, включающая гравитацию.

Суперпартнер (частицы). Частица, которая связана суперсимметрией с другой частицей; если исходная частица — бозон, суперпартнер — фермион, и наоборот.

Суперпространство. Абстрактное пространство, включающее знакомые четыре измерения, а также гипотетические фермионные измерения.

Суперсимметрия. Симметрия, меняющая местами пары бозонов и фермионов.

Сэлектрон. Суперпартнер электрона.

Тахион. Частица, сигнализирующая о нестабильности, и внешне проявляющаяся как частица с отрицательным квадратом массы.

Тау-лептон. Короткоживущая частица с таким же зарядом, как у электрона и мюона, но более тяжелая.

Темная материя. Несветящаяся материя, составляющая примерно 25 % всей энергии Вселенной.

Темная энергия. Измеренная энергия вакуума во Вселенной, составляющая 70 % всей энергии Вселенной, но не переносящаяся какой бы то ни было формой материи.

Теория. Определенный набор элементов и принципов, а также правил и уравнений для предсказания того, как эти элементы взаимодействуют друг с другом.

Теория Великого объединения (ТВО). Предполагаемая теория, в рамках которой три известные негравитационные взаимодействия сливаются при большой энергии в единое взаимодействие.

Теория возмущений. Когда интересующая вас теория отличается от решаемой (обычно не содержащей взаимодействия) теории малым параметром (это может быть, например, малая интенсивность взаимодействия), теория возмущений позволяет совершить экстраполяцию от решаемой теории к интересующей вас теории путем последовательного разложения по малому параметру. Результаты выражаются в виде разложений по степеням соответствующего параметра, являющегося обычно константой связи.

Теория гетеротических струн. Версия теории струн, в которой колебательные моды, распространяющиеся по часовой стрелке, отличаются от мод, распространяющихся против часовой стрелки.

Теория относительности. Одна из двух созданных Эйнштейном теорий пространства-времени: специальная теория относительности, объединившая пространство и время, и общая теория относительности, объясняющая тяготение как кривизну пространства-времени.

Теория струн. Теория, утверждающая, что составными частями Вселенной являются фундаментальные струны, которая должна согласованно включить квантовую механику и общую теорию относительности.

Теория суперструн. Суперсимметричный вариант теории струн без тахионов, включающий вдобавок к гравитонам и калибровочным бозонам еще и фермионы.

Теория Хоржавы—Виттена. Теория сильносвязанных гетеротических струн, или эквивалентно (по дуальности) версия теории струн с двумя бранами, разделенными одиннадцатым измерением, в котором спрятаны взаимодействия гетеротической струны.

Тонкая настройка. Манипуляция путем подгонки параметра к очень специальному (и маловероятному) значению.

Трансляционная инвариантность. Независимость физических законов от места в пространстве.

ТэВ (тераэлектронвольт). Единица энергии, равная одному триллиону эВ.

Тэватрон. Коллайдер высокой энергии, в настоящее время работающий в Фер- милабе; на этом коллайдере сталкиваются пучки протонов с энергией 1 ТэВ и пучки антипротонов такой же энергии.

Уединение. Физическая изоляция разных типов элементарных частиц в дополнительных измерениях.

Ультрафиолетовая катастрофа. Предсказываемая классической теорией черного тела бесконечная энергия, излучаемая при высоких частотах.

Уравнения Эйнштейна. Уравнения общей теории относительности, с помощью которых по заданному распределению материи и энергии определяется метрика (следовательно, гравитационное поле).

Ускоритель частиц. Установка для изучения физики высоких энергий, ускоряющая частицы до высоких энергий.

Фактор конформный. Общий масштаб метрики, зависящий в случае закрученной геометрии от координаты дополнительного измерения.

Фейнмановская диаграмма. Диаграмма, схематически изображающая разрешенные взаимодействия в физике частиц.

Ферми взаимодействие. Взаимодействие, порождаемое обменом одним из массивных слабых калибровочных бозонов.

фермилаб. Ускорительный центр в штате Иллинойс (США). В этом центре находится Тэватрон.

Фермион. Частица с полуцелым спином у% 3/2 и т. д. (одна из двух категорий частиц, допускаемых квантовой механикой; другой категорией является бозон). Примерами фермионов служат кварки и лептоны.

Физика частиц. Раздел физики, изучающий самые фундаментальные строительные блоки материи.

Фотино. Суперпартнер фотона.

Фотон. Элементарная частица, осуществляющая передачу электромагнитного взаимодействия; квант света.

Функция вероятности. Квадрат модуля волновой функции, определяющий вероятность обнаружения частицы в данном месте.

Хиггсовское поле. Поле, участвующее в механизме Хиггса, ответственном за нарушение симметрии, связанной с электрослабым взаимодействием.

ЦЕРН. Вошедшая в обиход аббревиатура, построенная по первым латинским буквам названия Европейской организации ядерных исследований (Conseil Еигорёеп pour la Recherche Nucleaire — CERN) в Женеве (Швейцария). ЦЕРН является международным ускорительным центром высоких энергий, где в ближайшее время вступит в строй Большой адронный коллайдер (БАК) — самый мощный ускоритель на встречных пучках протонов.

Черная дыра. Компактный объект, который настолько плотен, что ничто не может вырваться из окружающего этот объект гравитационного поля.

Черное тело. Идеализированое тело, поглощающее всю теплоту и энергию и излучающее ее по закону, определяемому только температурой.

эВ (электронвольт). Энергия, требуемая для преодоления электроном разности потенциалов 1 В.

Электромагнетизм. Одно из четырех известных взаимодействий; электромагнетизм совместно описывает электричество и магнетизм.

Электрон. Очень легкая элементарная частица с отрицательным зарядом.

Электрослабая теория. Теория, включающая как электромагнитное, так и слабое взаимодействие; существенный компонент Стандартной модели физики частиц.

Энергия вакуума. Энергия, которой обладает вакуум; состояние, в котором отсутствуют частицы; также известна как космологическая постоянная.

Эфир. Гипотетическая невидимая среда (в наши дни полностью развенчанная), колебания которой, как считалось, являются электромагнитными волнами.

Эффективная теория. Теория, описывающая те элементы и взаимодействия, которые в принципе наблюдаемы на расстоянии или в масштабе энергий, выше которых она применима.

Эффективная теория поля. Квантовая теория поля, определенная при некоторой энергии и описывающая те частицы и взаимодействия, которые относятся к энергиям, при которых эта теория применима.

Ядро. Твердый, плотный центральный компонент атома.

D -брана. В теории струн брана, на которой заканчиваются открытые струны.

.М-теория. Гипотетическая всеобъемлющая теория, объединяющая все известные версии десятимерной теории струн и одиннадцатимерной супергравитации.

р-брана. Решение уравнений тяготения Эйнштейна, продолжающееся бесконечно далеко в некоторых пространственных измерениях, но в оставшихся измерениях ведущее себя как черная дыра, захватывающая слишком близко подошедшие тела.

Г-дуальность. Эквивалентность между физическими явлениями во вселенной с малым скрученным измерением и другой вселенной с большим измерением (величина радиуса свернутого измерения заменяется на обратную величину).

1 Насколько мы знаем, это конец света (и мне хорошо).