December 10, 2013

Par zinātnes un sabiedrības attiecībām un jēdziena "zinātne" robežām

Šī "ticības apliecība" tapa pirms kāda laika, atļaujos sevi pārpublicēt:

Populārzinātniskajā izklāstā jebkura zinātniska teorija pārtop par mītu, jo klausītajam ir jātic autoritātei. Cik katrā mītā ir patiesības, var pateikt tikai attiecīgās jomas profesionāļi. Un tā ir zinātnieku kolektīvā un individuālā atbildība sabiedrības priekšā, lai nepamatoti mīti netiek pasniegti kā "mūsdienu zinātnes jaunākie sasniegumi". 

Robeža starp "zinātni" un "nezinātni" vienmēr būs izplūdusi, jo to veido neperfektie, dzīvie cilvēki ar visām savām vājībām, kaislībām un kļūdām, nemaz nerunājot par racionālā, zināšanas objektivizējošā izziņas ceļa principiālo aprobežotību. Galējības ir bīstamas no abām pusēm. Viena no tām ir konservatīvais pūrisms, kas cītīgi cenšas pasargāt "zinātnes tīrību" un bieži vien iekrīt augstprātības slazdā. Bet ne mazāk bīstama ir pretējā galējība - mītu atvasināšana no mītiem un sholastisku prātojumu pasludināšana par "mūsdienu zinātni". Zinātnes aizstāšana ar populārajiem mītiem vienmēr būs... populāra. Vai tad nav patīkami apzināties, ka dzīvojam "hologrāfiskajā visumā" un "fraktālajā laikā"? Tādēļ arī sabiedrībai ir vajadzīgi akadēmiķi un zinātnieki, kuru rokās tiek likta atbildība lai mūsu jaunajiem prātiem ir gudrības avoti labāki par "tirgus laukuma patiesību", kuru definē sabiedrisko attiecību meistarība un pārdošanas māksla, nevis argumentu un pierādījumu spēks.

Par zinātnes autoritātes sabrukumu postmodernajā sabiedrībā ir noteikti sarakstītas biezas profesionāļu grāmatas, ar šīm rindkopām es gribēju tikai skaidri nodefinēt savu pozīciju.


Un šeit videoieraksts par atsevišķajiem šīs sasāpējušās problēmas aspektiem:



(prezentētie četri slaidi ir atrodami šeit).

February 05, 2013

No threat to quantum cryptography (at least from quirks of fluid mechanics)

 A few days ago my colleague at University of Latvia,  +Andris Ambainis, has shown me a recent preprint by  +Ross Anderson and +Robert Brady. The title and the content of their paper are so provocative (e.g., "full range of quantum phenomena from completely classical motion" and "quantum cryptography is not probably secure") that it has understandably attracted some attention of the cryptography community and led to sensational news reports attributed to "Cambridge experts".

As a condensed matter physicist, I'd like to state a few things that I hope will quickly clarify this confusion.  Below are you will find a list of statements regarding  arXiv:1301.7351 by Anderson and Brady (A&B) and arXiv:1301.7540 by Brady. You don't have to trust me - run the list by any tenured physicist at your university/department.
  1. There is no explicit model for entanglement (or any other kind of many-particle correlation) in Brady's "sonon" model of an electron or in the A&B preprint.
  2. As a corollary, the model is irreconcilable with each of the myriad of experimental facts underlying our trust in the conventional quantum many-body theory (ie., Shcrodinger equation in Fock space). Explicitly: 
    1. Spectrum of any atom beyond hydrogen. 
    2. Superconductivity (from which Josephson-effect-based QIP is derived).
    3. Anomalous value of electron's gyromagnetic ratio (which by itself long ago has fundamentally invalidated any single-particle approximation for the physical electron, including Dirac equation which Brady connects his model to).
    4. Exchange interaction and ferromagnetism.
    5. The Standard Model of particle physics. 
  3. Another corollary: in contrast to standard theory, A&B provide no alternative method to compute the outcome of any of Bell-inequality testing experiment.  (The latter belong the same myriad of experimental keyholes that quantum theory has successfully passed through).
  4. Brady's use of the historical name "fine structure constant" for his estimate of the squared dimensionless Coulomb charge of the "sonon" ($\alpha < 1/49$) is misleading. There is no spin-orbit interaction in his model and hence no prediction for fine structure of atomic spectra.
One can go on and pick apart individual superficial analogies put forward by A&B that a non-specialist may mistake for valid criticism of contemporary quantum theory, but I hope that I have made it clear enough that scientific implications of the controversy stirred by A&B, if any, do not belong to the domain of physical sciences.

January 05, 2013

LaTeX latviski un mūsdienīgi


The only way to learn is to suffer.
/prof. A Aharony, my PhD advisor/

Kopš es pirmo reizi saskaros ar LaTeX latviskošanu, rakstot bakalaura darbu Latvijas Universitātē (1996. gads), šī apbrīnojami stabila tehnoloģija ir spērusi dažus būtiskus soļus uz priekšu. Svarīgākais, kas pa šo laiku noticis datorpasaulē ar latviešu (un neskaitāmām citām!) valodām ir Unicode. Galvassāpes par dažādiem kodējumiem (encodings) nu lēnām pazūd kā ļaunais murgs, un pasauli pārņem utf-8.  Diemžēl, jo tālāk pagātnē ir studenta gadi, jo mazāk ir laika iedziļināties tehnoloģiju attīstībā. Un pat ja es ar sāpēm raugos, kā nākamā paaudze pārņem aizvēsturiskus latviskošanas trikus, līdz pagājušā gada nogalei man nebija laika un iegansta iedziļināties un vienreiz sarakstīt latvisku LaTeX dokumentu "kā nākas". Par to tad arī šis bloga ieraksts.

Vispirms dažos teikumos par to, kas ir LaTeX. Tā ir kompleksu tekstu sagatavošanas sistēma, kas nodrošina tipogrāfisku ekselenci "automātiski", ļaujot nedomāt par fontiem, atstarpēm un atsaucēm, bet veltīt sevi saturam. Ļoti noderīga diplomdarbiem, disertācijām, atskaitēm ar prāvu literatūras sarakstu, gariem vienādojumiem vai daudzveidīgām valodām. Protams, bauda no braukšanas nāk tikai tam, kas labi iejuties šofera krēslā, tādēļ jo sevišķi noderīgi ir padomi iesācējiem, kas palīdz "nekāpt uz grābekļiem" un pārvarēt apjukumu instalējot, uzskaņojot un uzsākot pareizi lietot tādu jaudīgu ieroci, kāds ir LaTeX.

Par laimi, pat latviski ir pieejamas labas pamācības, kā instalēt un uzsākt lietot LaTeX (patiecoties Jānim Valeinim un Kristapam  Bergfeldam), nemaz neminot globālo telpu un profesionāļu kopienu. Diemžēl, populārākais latviskošanas paņēmiens no 1996. gada - ar manuālām garumzīmēm ("ā" vietā rakstot "\={a}") - ir strupceļš, kas atņem virkni modernā LaTeX priekšrocību un padara daudz grūtāku teksta tālāko lietošanu ārpus LaTeX. Arņa Votikāna instrukcijas ir būtisks solis gaišās nākotnes virzienā, es piedāvāju vēl dažus solīšus.

Tātad, trīs lietas, ko apguvu gadu mijā un sirsnīgi iesaku LaTeX iesācējiem un lietpratējiem:
  1. XeLaTeX ar polyglossia valodu atbalstam un fontspec OpenType fontu izvēlei.
  2. KOMA-script kā pamats dokumenta stilam article vai report vietā.
  3. biblatex literatūras sarakstam(-iem) kā Bibtex pēctecis. (Ar Mendeley palīdzību var grābt metadatus no avotu mājaslapām un pat pdf failiem.)
Nedaudz sīkāk par katru no punktiem. Uzsākt ir ļoti vienkārši. Instalējot moderno MikTeX 2.9 vai TeX Live 2011 (de facto standarti attiecīgi Windows un Linux vidē), latviešu valoda strādā "out-of-the-box"! Nekāds konfigurēšanas, pakotņu pieinstalēšanas, vai "formātu failu atjaunošanas". Ir tikai jālieto Unicode-savietojams teksta redaktors (TeXnic center, TeXworks, jEdit, da jebkurš ne-antīks teksta redaktors, pat notepad!).

Šis ir "hello world" piemērs:
Rezultāts pdf failā izskatās sekojoši:
Par vienu "grābekli" gan gribu brīdināt: neskaidru iemeslu dēļ satura rādītājs ar KOMA-script un latviešu valodu negāja kopā, kamēr pārkopēju polyglossia failu ar latviešu valodas definīcijām "gloss-latvian.ldf" no MikTeX dziļumiem uz mana dokumenta folderi.

Protams, mums nav jāapstājas pie noklusējuma fonta un stila. Šeit ir plašāks paraugs ar paskaidrojošajiem komentāriem. "Nokompilētā" veidā šis piemērs, cerams, dod priekšstatu par LaTeX ideju un garu. Ievērojiet arī, ka OpenType fontu pieslēgšana piešķir garumzīmēm īsto garumu un novietojumu:
Tiem, ka ir tikuši tik tālu un vēlas (varbūt, ir spiesti) lietot Unicode-laikmeta LaTeX, novēlu pacietību un veiksmi! Ja ir ar ko padalīties, pastāstiet par savām veiksmēm vai neveiksmēm ar LaTeX. Nākamais solis būtu pārstrādāt Jāņa Valeiņa dimplomdarba stila failu "ludis", kas ir populārs fizmatu vidū.

Papildinājums: Andreja Vihrova 2011. gada pakotne "fixlatvian" ir lielisks atradums, kas pēc būtības līdz galam atrisina LaTeX latviskošanas jautājumu. Manā testā konflikti ar KOMA-script neradās. Nomainot garākā piemērā 2. un 3.rindiņu uz "\usepackage{fixlatvian}", bet 36. rindiņā - \ref uz \nref, rezultāts kļūst vēl tīkamāks. 

January 03, 2013

Kvantu skaitīkļi un 2012. gada Nobeļa prēmija fizikā


Ceļš uz fundamentālās zinātnes “lielajiem mērķiem” - piemēram, Higsa bozonu vai kvantu datoriem - ir ceļojums nezināmajā, kas paver jaunus apvāršņus un negaidītus pielietojumus. Šis stāsts ir par dažiem atklājumiem ceļā uz kvantu datoru izveidi, kuri ļoti praktiskā veidā stiprinājuši augsto tehnoloģiju un ražošanas pašus pamatus - metroloģijas zinātni. Ar šo jomu ir cieši saistīta nupat piešķirtā Nobeļa prēmija fizikā, bet savukārt vienā no šī ceļa takām - “kvantu skaitīkļu” izveide no nanotranzistoriem - ir arī Latvijas fiziķu pēdas.

Metroloģija no senatnes līdz mūsdienām

Metroloģija ir zinātne par precīzu mērīšanu un mērvienībām. Tā ir tikpat sena kā pati civilizācija - jo civilizācija nav iespējama bez tirdzniecības, bet tirgotājam jāzin, cik daudz viņš pērk vai pārdod. Vissenākais un vistiešākais veids, kā vienoties par mēriem, ir izvēlēties mērvienību paraugus jeb etalonus. Piemēram, Londonā Trafalgāras laukumā ir atrodami 1876. gadā bronzā iekaltas pēdas un jarda etalonu kopijas.

Vienkāršākie mērvienību etaloni ir saistīti ar konkrētu, unikālu priekšmetu, kura īpašība (piemēram, masa) definē mērvienību. Savukārt 20. gadsimta revolūcijas fizikā - kvantu un relativitātes teorijas - pavēra ceļu uz etaloniem, kas balstās universālajos fizikas likumos un ir realizējami neatkarīgi no konkrētiem priekšmetiem-etaloniem. Attīstoties 21. gadsimta zinātnei un tehnoloģijām, nemitīgi pieaug prasības mērīšanas un etalonu precizitātei, un mūsdienu metroloģija iet kopsolī ar fundamentālo fiziku. Abas strādā uz tehnoloģisko iespēju robežas, kāpjot tai pāri un radot vēl nebijušas iespējas.

Kvantu izaicinājums un 2012. gada Nobeļa prēmija

Mūsdienu metroloģijas ciešo saikni ar fundamentālo fiziku lieliski apliecina 2012. gada Nobeļa prēmija fizikā Seržam Harošam (Serge Haroche) un Dāvidam Vainlandam (David Wineland).  Vainlands strādā ASV Nacionālajā metroloģijas institūtā (National Institute of Standards and Technology, NIST). Abu laureātu darbs ir saistīts ar fizikas fundamentālāko un mūsdienās visprecīzāk izmērāmo lielumu – laiku.

Lai mērītu laiku, ir vajadzīgs pulkstenis – fizikāla iekārta. Bet pulksteņa „sirds” (tiešā nozīmē!) ir svārsts, jeb, kā fiziķi to sauc svešvārdā, oscilators. Mūsdienu visprecīzākos pulksteņus sauc par atompulksteņiem  jo to „sirds” ir elektronu svārstības atomos vai jonos. (Jons ir atoms, kam trūkst vai ir par daudz elektronu, tas ir elektriski lādēts un līdz ar to viegli noturams vakuumā ar elektrisko lauku).

To, kā svārstās elektroni atomā, apraksta nu jau teju 100 gadu vecā fizikas teorija – kvantu mehānika. Tā ir radusies tieši no fiziķu centieniem saprast, kā ir uzbūvēts atoms. Bet šo atompasaules neparasto likumu saistība ar ikdienas (kā fiziķi saka – klasisko) pasauli nekad nav bijusi līdz galam skaidra. Līdz nesenam laikam tā bija izpētāma tikai „domu eksperimentos”. Šo situāciju ir palīdzējuši mainīt šī gada Nobeļa prēmijas laureāti. Viņi ir attīstījuši tehnoloģijas, ka ļauj vakuumā satvert un kontrolēti ietekmēt atsevišķus jonus un gaismas daļiņas, atsedzot to kvantu īpašības. Ieguvēja ir ne tikai kvantu fizika, bet arī metroloģija: Vainlanda komanda ir radījusi “jonu pulksteni”, kura sirds “pukst” simtiem reižu ātrāk un precīzāk, nekā pašreizējam sekundes etalonam, cēzija atompulkstenim.

Kvantu skaitīkļi un strāvas etalons

Nanoelektronikas pētījumu Latvijas universitātē lielais mērķis ir realizēt šīs pašas „..metodes, kas ļauj mērīt un manipulēt ar atsevišķajiem kvantu sistēmām” (citāts no Nobeļa komitejas paziņojuma 2012. gada 9. oktobrī). Atšķirībā ir tikai tajā, ka atomu un vakuuma kameru vietā mēs pētām atsevišķos elektronus nanotranzistoros (t.s. kvantu punktus). Mēs strādājam no teorijas puses, savukārt eksperimenti ar atsevišķu elektronu manipulēšanu tiek veikti Eiropas lielvalstu -- Vācijas un Lielbritānijas -- nacionālajos metroloģijas institūtos. Vācijā tas ir Fizikas un tehnikas federālais institūts Braunšveigas pilsētā (Physikalisch-Technische Bundesanstalt, PTB).

Tuvākais šo kvantu tehnoloģiju pielietojums ir saistīts ar elektronikas pamatlielumu – strāvu un tās mērvienību ampēru.Strāva ir noteikts lādiņa daudzums laika vienībā. Pateicoties kvantu mehānikai, laiku un frekvenci mēs protam mērīt precīzāk par visiem citiem lielumiem. Ja vien mēs prastu skaitīt elektronus tik pat droši un nekļūdīgi kā, piemēram, domino kauliņus, tad strāvu varētu mērīt, vienkārši saskaitot elementārlādiņu (elektronus) skaitu vienā sekundē.

Mēs strādājam pie tā saucamo kvantu sūkņu teorijas, kas cenšas noskaidrot fundamentālās robežas, ar kurām precīzo skaitīšanu ierobežo kvantu fizikas pamatlikumi. Šī sapratne attīstās soli pa solim – vienu soli teorija, otru eksperiments utt. –  ejot uz priekšu nezināmajā. Šogad kopā ar LU studentiem esam spēruši vēl vienu soli uz priekšu kvantu sūkņu teorijā: novembra beigās ASV prestižākajā fizikas žurnālā (Physical Review Letters) ir publicēts mūsu raksts par to, kā atsegt kvantu punktā ieslazdotā elektrona viļņu īpašības. Izrādās, ka tieši tas, ka elektrons ir kvantu daļiņa un līdz ar to uzvedas arī kā vilnis, ir minētais fundamentālais šķērslis jaunā strāvas etalona izveidei. Mums izdevies izstrādāt metodi, kā radīt tik precīzu kvantu sūkni, cik vien pieļauj Heizenberga nenoteiktības princips (kas ir viens no kvantu fizikas stūrakmeņiem).

Skats nākotnē

Praktiskie sasniegumi motivē tālākus fundamentālos pētījumus. Kvantu nanoelektronikas nākotne ir spoža: cīņā par labāko iespējamo precizitāti ir apzināti veidi, kā kvantu punktu pārvērst no “elektronu trauciņa” par kvantu informācijas glabātuvi. Jaunais lietišķais virziens ir lādiņu skaitītāju izmantošana ļoti jūtīgiem mērījumiem, kas pietuvojas kvantu nenoteiktības diktētajai robežai. Un ja ņemam vēsturi par paraugu, var droši apgalvot, ka nākotnē fizikas un metroloģijas draudzība sagādās vēl nevienu vien noderīgu un pārsteidzošu atklājumu.

Šajā rakstā minētie Latvijas zinātnieku sasniegumi ir tikai daļa no starpdisciplināra pētījumu projekta „Datorzinātnes pielietojumi un tās saiknes arkvantu fiziku” rezultātiem. Projekts tika īstenots Latvijas Universitātes Datorikas fakultātē no 2009. gada 1. decembra līdz 2012.gada 30. novembrim Eiropas struktūrfondu programmas 2007.-2013.gadam „Cilvēkresursi un nodarbinātība” aktivitātas „Cilvēkresursu piesaiste zinātnei” ietvaros. Projekta kopējās izmaksas ir 1 242 000 lati, no kurām 85% ir Eiropas Sociālā fonda līdzfinansējums.

September 20, 2012

Zinātkāre brīvsolī

Publicēts žurnālā IR 20.09.2012.

Lai piedzīvotu brīnumus, pietiek paskatīties uz pasauli no neierasta skatpunkta, un Rīgā to ļauj interaktīvs zinātnes minimuzejs

Sociālajos tīklos uzzinot, ka Galleria Riga atklāts zinātkāres centrs Zili brīnumi, jautājums, kā pavadīt svētdienas pēcpusdienu ar ģimeni, uzreiz bija atrisināts. Atceroties bērnu sajūsmu par Zilu brīnumu «vecākā brāļa» zinātnes centra Zin(oo) apmeklējumu šovasar Cēsīs, jutos drošs, ka Rīgā mūs gaida kaut kas ne mazāk interesants. Šīs cerības pārņemti, mēs — tētis un divi bērni — devāmies izpētīt, kādus brīnumus varēs piedzīvot.

Jau nosaukums «zinātkāres centrs» liek atteikties no stereotipiem un aizdomāties. Vai tā ir mākslas galerija, mācību klase, zinātnes muzejs, meditācijas telpa? Pa druskai no katra, bet visvairāk tā ir vieta, kur vienkāršas lietas var ieraudzīt un piedzīvot pavisam negaidītā leņķī, reizēm vārda vistiešākajā nozīmē. Ekspozīcija ir eklektiska — sākot ar instalācijām, kas piemāna telpas izjūtu un redzi, un beidzot ar gudrām skārienjutīgām virsmām, skaņas, ūdens, dzīvnieku eksponātiem un pat sportam spēlēm. Visam var pieskarties, izmēģināt, pamainīt.


Bērni ir palaisti brīvsolī un steidz visu atklāt paši. Ja rodas aizķeršanās, jauni un laipni centra darbinieki palīdz noorientēties, bet ar lielāko daļu bērni un vecāki tiek galā paši (vai noskatās, ko dara citi apmeklētāji).
Telpu plānojums un daudzveidīga ekspozīcija palīdz katram atrast savu īpašo «pērli» vai nodarbi.  Mans personīgais favorīts ir pilošais ūdens ar stroboskopisku apgaismojumu, kas rada pārliecinošu (taustāmu!) ilūziju par apturētu vai pat pretēji pagrieztu laiku. Dēlam, kurš vēl iet bērnudārzā, visvairāk patika būvēt koka dzelzceļu un uzspēlēt florbolu, savukārt otrklasnieci meitu apbūra iespēja «jogot» jeb izmēģināt jogu, un viņa visspilgtāk atceras dīvainu rokturi, kuram pievienotie striķi pārvērta rata griešanu par koka «sliekas» locīšanos. Centrs nav liels, bet arī pēc divarpus stundām nedz mazajiem, nedz lielajam vēl negribējās iet prom.

Zili brīnumi ir ne tikai interaktīvs zinātnes minimuzejs. Kamēr bērni ir nodarbināti, vecāki var atrast laiku un telpu kādai dziļākai domai. Tam palīdz veiksmīgs telpu dizains, tēli no Alda Kalniņa grāmatas Zili brīnumi, eksponātu skices, fotogrāfijas un citi interjera elementi. Ja atnāks par ģimeni lielāka skolēnu grupa, atradīsies arī vieta macību stundai vai radošajām aktivitātēm.

Kopumā manī radās pārliecība, ka Zili brīnumi ir veiksmīgs sākums — gan šaurākā, gan plašākā nozīmē. Vispirms jau pašam centram ir kur augt — ne visi eksponāti ir vienlīdz saistoši, dažiem (piemēram, mikroskopam ar projektoru vai interaktīvajai tāfelei) ir vēl neizmantots potenciāls pārsteigt un uzrunāt. Savukārt cerība uz turpinājumu plašākā nozīmē ir saistīta ar Zilo brīnumu veiksmīgi apliecināto pamattēzi: radot izbrīnu, mēs rosinām zinātkāri. Taustāmi un saistoši eksponāti palīdz ieraudzīt «smagos» skolas mācību priekšmetus — matemātiku, fiziku, bioloģiju, informācijas tehnoloģijas — pievilcīgā gaismā. Bet izbrīns vien vēl nepalīdz sasaistīt centrā piedzīvoto ar skolas vielu. Mani kā «fizmatu» pēc pārliecības un profesijas daudzi eksponāti uzrunā kā lieliskas fizikas parādību un matemātikas koncepciju demonstrācijas. Piemēram, meitas iecienītais «rokturis» slēpj sevī saistību starp sinusu un kosinusu, viļņa fāzi un amplitūdu. Aizkavētās runas caurule ļauj aprēķināt skaņas ātrumu. Mikroskops var atklāt planšetdatora ekrāna uzbūvi un darbības principu. Kāpēc kāda no skolas stundām nevarētu notikt zinātnes centrā? Protams, ar brīnumiem vien būs par maz. Lai būvētu tiltu no zinātkāres uz zināšanām, ir vajadzīgs liels radošs ieguldījums gan no ekspozīciju veidotājiem, gan no skolotāju un izglītības speciālistu puses. Veiksmīgi piemēri no kaimiņavalstīm — zinātnes centri AHHAA Igaunijā vai HEUREKA Somijā — dod cerību, ka tas ir paveicams.

July 04, 2012

Populāri par Higsa Bozonu


[sākotnēji publicēts Higsa bozona atklājuma paziņošanas dienā Google Plus vietnē]

Par daļiņām, kas veido pasauli, bija aizdomājušies vēl senie grieķi. Tomēr tikai mūsdienās zinātnieki ir iemācījušies izzināt, kādas tās daļiņas ir un kādus likumus ievēro.  Tādu daļiņu, kas ir stabilas un veido matēriju mums apkārt, nemaz nav daudz. To īpašības ir labi zināmas, rūpīgi pārbaudītas un tiek lietotas uz katra soļa. Bet ir arī retas, eksotiskas daļiņas, kas rodas tikai īpašos apstākļos un pēc mirkļa atkal sarbūk. Līdzīgi notiek ar radioaktīvajiem atomiem, tikai eksotiskās daļiņas dzīvo vēl īsāk. 

Dabā eksotiskās daļiņas noķert un izpētīt praktiski nav iespējams, tādēļ fiziķi būvē speciālas jaudīgas, jūtīgas un ļoti sarežģītas iekārtas, ko sauc pa daļiņu paātrinātājiem. Tie paātrina un pēc tam „sadauza kopā” parastās matērijas „pikučus” (piemēram, mākoņus ar ūdeņraža atomu kodoliem – protoniem). Tādās sadursmēs rodas daudz „šķembu”, un jo spēcīgāka sadursme, jo retāko daļiņu sugu pārstāvjus var uz mirkli „materializēt”. Precīzi mērot uz visām pusēm aizlidojušo šķembu pēdas, fiziķi var izpētīt, kas bija noticis sadursmes brīdī un līdz ar to precīzi pārbaudīt fizikas likumus.


Eksotisko daļiņu jeb “mirkļā uzplaiksnījumu” izpēte 20. gadsimta otrā pusē ļāva zinātniekiem izveidot kompaktu, matemātiski skaistu un ļoti precīzu teoriju, ko sauc par Standartmodeli. Tas ir burtiski fundaments, uz kura stāv visa fizikas ēka. Par standartu Standartmodelis tiek saukts tāpēc, ka visas mums līdz šim zināmās daļiņas un spēki  “danco” precīzi pēc Standartmodeļa priekšrakstiem (ar vienu būtisku izņēmumu – smaguma spēku). 


Visi svarīgie likumi un daļiņas, ko paredz Standartmodelis, ir jau atklātas un pārbaudītas, atskaitot vienu –  t.s. Higsa bozonu. “Higsa bozons” ir kā  vārds un uzvārds. Vārds “Higss” ir iedots par godu bozona “tēvam” – angļu fiziķim-teorētiķim Pīteram Higsam, kas ir viens no Standartmodeļa autoriem. Savukārt “bozons” ir uzvārds – visas daļiņas (gan parastās, gan eksotiskās) pieder vienai no divām saimēm: vai nu “bozoni”, vai nu “fermioni”.  Paredzējums (hipotēze) par Higsa bozona eksistenci nāk no pašiem Standartmodeļa pamatiem – no pieņēmuma par visaptverošo Higsa lauku. Higsa lauks pievelkot citas daļiņas un ļauj tām „nostāvēt uz vietas” (fiziķi saka – piešķir masu). Piemēram, gaismas daļiņas Higsa lauks nepievelk, tādēļ gaismu nevar apturēt un, piemēram, ielikt tukšā kastē. Kamēr Higsa bozons nav radīts un detektēts, mums nav pamata teikt, ka Higsa lauks ir reāls un Standartmodeļa teorija paliek „gaisā karājoties”, līdz galam nepārbaudīta.


Lielākais pasaulē daļiņu paātrinātājs atrodas Šveicē, un to sauc par Lielo hadronu paātrinātāju.Tas ir izbūvēts ar mērķi sasniegt tik lielas enerģijas un tik smalku jūtību, lai uzzinātu, vai Higsa bozons tiešām eksistē un vai tas pakļaujas Standrtamodeļa priekšrakstiem. 


2012. gada 4. jūlijā zinātnieki, kas strādā ar Lielo hadrona pāatrinātāju, ir ziņojuši par daudzu gadu darba galveno rezultātu. Ir atklāta daļiņa, kuras pirmās izmērītās īpašības atbilst Higsa bozonam. Jaunatklātā bozona masa ir izrādījusies liela, bet ne pārāk: tādi pati, kā 134 ūdeņraža atomiem. Priekšā ir liels darbs lai rūpīgi izpētītu jaunās daļiņas uzvedību un izzināt, cik precīzi tā atbilst Standartmodeļa teorijai. Pat mazākas novirzes var pateikt ko būtiski negaidītu par materiālās pasaules tikko sasniegto attālo „nostūri”.


Fundamentālā fizika ir sasniegusi jaunu virsotni, bet šī virsotne noteikti nav pēdējā. Standartmodelis neatbild uz vairākiem fundamentāliem un vēl neatrisinātiem jautājumiem: kā apvienot kvantu teoriju un gravitāciju? no kā sastāv tumšā matērija? kāpēc Visums izplešas pāatrināti? 


Ir arī jāatceras, ka fizikas pamatlikumu zināšana netuvu nepasaka visu par fiziku – pat ļoti vienkāršās situācijās ar daudzām daļiņām no pamatlikumiem ir maz jēgas. Fiziķiem ir nemitīgi jāatklāj jauni domāšanas veidi, jārada jaunas teorijas un jāapliecina tās praksē – pasaules izziņa nekad neapstājas.

March 31, 2007

Tēvreize (Our Father)

Jerusalem is a sure favorite in a world's contest for geographical places with the maximal amount of the most significant sites (should such a contest be ever held). Just one of the hundreds of Jerusalem's gems is the Convent of Pater Noster on top of the Mount of Olives.

The courtyard is fit with hundreds of tiled inscriptions, all containing the text of the most universal Christian prayer. This Spring's good news for my fellow Latvians is that this prayer in Lativan (Tēvreize) is no longer obscured by a large bush, and can be viewed in full as one the first tiles near the convent's entrance.

If you have ever been planning a visit to the Holy Land, add yet another reason to the list...