На старт, внимание,- Хиггс! (Get set for the Higgs)

Для любого прорицателя стремящегося предсказать, что произойдет в году грядущем, естественно начать с того, чтобы оглянуться на последние 12 месяцев и при этом есть искушение дать году уходящему большее значение, чем он действительно заслуживает. Тем не менее, безусловно историки оглянутся на 2011 год как некий поворотный пункт, с учетом беспрецедентных народных восстаний на Ближнем Востоке, которые привели к новым режимам в Египте, Тунисе и Ливии. Многим из этих протестов помогло использование социальных сетей - инструментов, которые проявились в том, чтобы протестующие объединили усилия и координировали свои действия. Эти средства коммуникации были также темой движения «занимай» («оккупируй») против экономического и социального неравенства, которое охватило более чем 80 стран, экономика мира дрогнула и цены на акции упали на фоне долгового кризиса в Европе.

Были ли социальные медиа инструменты действительно движущей силой этих событий — это еще вопрос и некоторые, такие как Малкольм Глэдвэл (Malcolm Gladwell) думают иначе; хотя конечно, умение общаться так легко и мгновенно это перестройка мира, и физика не является исключением. Еще в 1983 году, когда физики в ЦЕРНе обнаружили W и Z бозоны, большая часть дискуссий и дебатов между двумя соперничающими группами экспериментаторов на Большом электрон-позитронном коллайдере проходили степенно за закрытыми дверями, с окончательными результатами представленными аккуратно в пресс-конференциях в январе того года. Перенесемся в сегодня, когда 2011 год подходит к концу; ученые ЦЕРН, работающие на Большом адронном коллайдере (БАК, LHC) - уже не имели такой роскоши, когда на прошлой неделе стали появляться доказательства за неуловимого бозона Хиггса.

Несмотря на попытки ЦЕРН контролировать то, что исследователи говорят в общественных местах, слухи начали летать вокруг различных возможных пиков и не пиков задолго до 13 декабря, когда в ЦЕРН, соперничающие CMS и ATLAS команды представили свои новейшие анализы множества протон-протонных столкновения на БАК. Хотя явного заявления об «открытии» не взяла на себя ни одна из команд, свидетельство для Хиггса с массой около 125 ГэВ сейчас кажется довольно сильным. Итак, после нескольких лет тяжелой работы, выполненной физиками, совсем недавно, в ныне прекратившей свое существование лаборатории Ферми в США (Теватрон) и на БАК - мы можем сделать наш первый прогноз на следующий год: с уровнем значимости "5σ" бозон Хиггса будет 125 ГэВ. Это заявление может прийти, вскоре после конференции Moriond зимой в Ла Туиль (La Thuile), Италия, в начале марта, когда более глубокий и более полный анализ данных БАК должен быть представлен. Что же касается поиска суперсимметрии, которая могла бы объединить слабые, сильные и электромагнитные силы при энергиях около 1016 ГэВ, следите за суперсимметричными частицами, или "с-частицами", которые предсказывает суперсимметрия.

Говоря о фундаментальном

Готов для работы (Ready for business)

В других разделах фундаментальной физики. Споры по поводу возможных быстрее, чем скорость света нейтрино прошумели безрезультатно. В то время как различные поиски по всему миру темной материи - невидимого материала, который составляет около 23% массы-энергии во Вселенной - будет далее в докладе отмечен, но прорыв не ясен. Китай, который является быстро восходящей звездой в области физики, завершает последнюю часть эксперимента на нейтронном реакторе в Дайя Бэй (Daya Bay), который состоит из трех подземных экспериментальных залов, содержащих одинаковые детекторы нейтрино, заполненные 20 тоннами гадолиниевого жидкого сцинтиллятора. Эксперимент предназначен для измерения θ13 - одного из трех «углов смешивания», которые характеризуют как нейтрино, преобразуются или «осциллируют», из одного типа в другой.

Другая подземная лаборатория близится к завершению - это подземная лаборатория Sanford на территории бывшей золотодобывающей шахты Homestake в Южной Дакоте, США, в котором физики начнут постановку первых двух экспериментов где-то к весне. Один присоединится к усилиям обнаружить темную материю, а другой имеет целью обнаружить очень редкий процесс безнейтринного двойного бета-распада, который показал бы, что нейтрино, как ни странно, являются своими античастицами.

На старт, внимание,- взлет

Другие прогнозы, которые мы можем сделать с достаточной степенью уверенности касаются ряда интригующих миссий в области астрономии и космической науки. Проекты в этой области, как правило, планируются и разрабатываются в течение нескольких лет, если не десятилетий, и их запуск планируется на месяца вперед. Сначала в феврале будет запущен от НАСА ядерный спектроскопический телескопа (NuSTAR - Nuclear Spectroscopic Telescope Array), который позволит астрономам изучать Вселенную в высокоэнергетических рентгеновских лучах. В августе состоится запуск аппаратов от НАСА для изучения радиационных поясов Земли (RBSP - Radiation Belt Storm Probes), чтобы помочь нам понять, влияние Солнца на Землю и околоземное космическое пространство, изучая излучение поясов Земли, а в декабре спектрограф НАСА (IRIS - Interface Region Imaging Spectrograph), цель которого связана с обеспечением «важной новой информации, для улучшения нашего понимания переноса энергии в короне и солнечном ветре». Чтобы не отстать, Европейское космическое агентство запускает Swarm - созвездие из трех спутников на различных полярных орбитах на высотах 450-550 км - для изучения магнитного поля Земли.

К поверхности Марса (Towards the Martian surface)

Но, пожалуй, крупнейшим астрономическим материалом для первых полос газет в следующем году будет аппарат НАСА Mars Science Laboratory, который успешно стартовал в ноябре и достигнет поверхности красной планеты 6 августа, с марсоходом Curiosity на борту для прочесывания поверхности Марса на наличие признаков жизни. Путешествие на Марс никогда не было легким, однако, не смотря на провал Российского проекта Фобос-Грунт в начале этого года, НАСА будет надеяться на большую удачу с его посадочным модулем. Агентство также сделает шаг в неизвестное,- впервые используя частную компанию для поставок до Международной космической станции. НАСА будет молиться, чтобы беспилотная космическая капсула SpaceX, Дракон, справилась с этой работой как это делал космический челнок, пока он не был отправлен в отставку в начале этого года. Как всегда, астрономы должны надеяться на лучшее, но быть готовым к худшему.

Моменты истории

Наша следующая пара прогнозов на 2012 год, которую легко сделать и касаются двух годовщин, которые состоятся в следующем году. Первое - это столетие со дня открытия космических лучей австрийским ученым Виктором Гессом (Victor Hess), за которую он был удостоен в 1936 Нобелевской премии по физике. Его работа будет отмечаться на ряде совещаний, в том числе крупным событием в Университете Денвера в штате Колорадо . В следующем году также будет столетие со дня рождения математика, логика и пионера компьютерных наук Алана Тьюринга (23 июня 1912 года), который будет отмечаться на международной конференции в Кембридже 18-23 июня. Хотя ни одна из этих годовщин не является столь значимой для физики, как столетие сверхпроводимости в этом году или «50-летие созданя лазеров», отмечавшееся в 2010 году, оба события по-прежнему стоят того, чтобы их с нетерпением ждали, и будут освещены в журнале Physics World .

В предстоящем году можно будет увидеть очень редкое - хотя и вполне предсказуемое - астрономическое событие, известное как прохождение Венеры, в ходе которой планета будет проходить непосредственно между Солнцем и Землей. Событие это всегда происходит парами, разделенными восемью годами, в последний раз было в 2004 году и следующее, безусловно произойдет (за исключением какого-либо кризиса ньютоновской физики) 6 июня следующего года. Прохождение Венеры можно безопасно наблюдать невооруженным глазом, хотя лучше защитить глаза. Это стоит посмотреть, так как следующее произойдет более чем через век — в декабрь 2117, если быть точным.

Известные и неизвестные неизвестные

Красота физики в том, что никто в действительности не имеет никакого представления, что ждет за углом. Если бы раскрытие тайн природы было вполне предсказуемо - если бы не было «неизвестных неизвестных» - это не было бы исследованиями. Тем не менее, обязательно будет много захватывающих событий - "известные неизвестные" - чтобы с нетерпением ждать, в частности в создании новых видов невидимых плащей, которые могут позволить событиям, а не только объектам, оставаться незамеченными; в исследовании основ квантового мира за счет использования «слабых измерений», измерений не беспокоящих квантовую систему. Оба эти направления были представлены в Physics World топ-10 прорывов года .

Мы будем следить за всем этими событиями и другими, рассказывая об этом на сайте physicsworld.com и в журнале Physics World . Мы также планируем большие специальные выпуски журнала на 2012 год, уделяя особое внимание области наук о Земле в марте, физике и Олимпийским играм (июль) и физике животных (ноябрь), а также серию из шести приложений и специальных докладов о Японии, Индии, большой науке, оптике, нанотехнологиях и вакуумной науке. И, как всегда, этот сайт будет предлагать еще одну серию онлайн-лекций - первая с участием автора, участника нашего конкурса «Книга 2011 года», Лоуренса Краусса, где рассказывается о Ричарде Фейнмане, - а также наших постоянных, ежеквартальных подкастов книг и видео отчетов из мира ведущих физиков и физических лабораторий.

Об авторе Матин Дурани (Matin Durrani), редактор Physics World