Jiří Hošek Oddělení teoretické fyziky Ústav jaderné fyziky AV ČR Řež

Prezentace na téma: "Jiří Hošek Oddělení teoretické fyziky Ústav jaderné fyziky AV ČR Řež"— Transkript prezentace:

1 TEORIE@CERN Jiří Hošek Oddělení teoretické fyziky Ústav jaderné fyziky AV ČR Řež e-mail: hosek@ujf.cas.cz

2  Od dob Isaaka Newtona mají teoretičtí fyzikové všude na světě v popisu práce fyzikální jevy popisovat, vysvětlovat a uvádět do souvislostí formulováním univerzálně platných fyzikálních zákonů. Konečným snem teoretických fyziků je pochopit a popsat vlastnosti celého vesmíru na základě jediné, finální teorie.

3 Cesta k fundamentálním zákonům je cestou v chápání fyzikálních jevů na nejmenších vzdálenostech, popsaných nejelementárnějšími součástkami hmoty. Studium vlastností systémů složených ze známých součástek a interagujících známými silami není z tohoto hlediska fundamentální.  Striktně vzato se s takovým stanoviskem, zvaným redukcionistické, nedá dělat nic jiného, než je přijmout.  Často znervózňuje nečásticové fyziky, především fyziky pevné fáze: Neradi pochopitelně slyší, že jejich výzkum není fundamentální.  Problém je podle mého soudu psychologický a může za něj slovo fundamentální. To, jak je známo z obecného kontextu, má velmi špatnou pověst: lidi rozděluje.

4 KOUZLO SLOŽITÝCH SYSTÉMŮ JE MÁMIVÉ: „MORE IS DIFFERENT“ (P.W.Anderson)  EMERGENT PHENOMENA jsou jevy, které se v systémech objeví teprve když jsou tyto dostatečně velké a složité:  teplota  supravodivost  supratekutost  život

5 Z NOVÉHO/STANDARDNÍHO SVĚTA

6 Pro teoretického fyzika primární osobní potěšení představuje možnost popisu složitých fyzikálních jevů jednoduchými a elegantními rovnicemi bez ohledu na to, jde-li o fundamentální či nefundamentální problémy.  CERN PARTICLE THEORY GROUP je svého druhu ráj, čítající v každém okamžiku typicky 140 aktivních teoretiků  apoštolové (staff members) v počtu typicky 20 jsou vědci se znamenitou mezinárodní pověstí, vedoucí osobnosti ve svém oboru a definující hlavní okruhy zájmů  důležitou vědeckou silou a garancí světlé budoucnosti částicové teorie v Evropě jsou mladí nadějní vědci s hodností PhD (fellows v počtu typicky 40), kteří se o většinou dvouletý kontrakt ucházejí v tvrdé soutěži  profil oddělení částicové teorie v CERNu dotvářejí vědečtí hosté (scientific associates a visitors) všech věkových kategorií s krátko- a střednědobým kontraktem

7 Poesie všedního dne na PTG Poesie všedního dne na PTG  Každý má k disposici počitačovou kapacitu na špičkové úrovni.  Knihovna na špičkové úrovni je k disposici 24 hodin denně a 7 dní v týdnu.  K dobrému tónu patří popracovat také o víkendu.  Každý den je na Particle Theory Group organizován seminář věnovaný specifické problematice.  Particle Theory Group pravidelně organizuje mezinárodní pracovní setkání (workshops) na vybraná moderní témata.

8 Řekni mi, jaké semináře organizujete a já budu vědět, čím se zabýváte Řekni mi, jaké semináře organizujete a já budu vědět, čím se zabýváte  TEORIE STRUN  KOSMO-ČÁSTICOVÁ FYZIKA  OBECNÝ THEORETICKÝ SEMINÁŘ  DISKUSNÍ KLUB FENOMENOLOGIE  ČTVRTEČNÍ SEMINÁŘ  FENOMENOLOGICKÝ SEMINÁŘ

9 Mezinárodní pracovní setkání v posledních letech organizovaná CERN PTG

10 STRUČNÝ PRŮVODCE PO STAVU VESMÍRU

11 ROZUMÍME STANDARDNÍMU MODELU OPRAVDU DOBŘE ? TESTUJME HO ! ∂ μ ε μναβ F αβ = 0 ∂ μ F μν = j ν KRÁSNÉ, ŽIVÉ, INSPIRUJÍCÍ MAXWELLOVY ROVNICE „Ve srovnání s významem, jaký mají Maxwellovy rovnice pro lidstvo, byla válka Jihu proti Severu pouhou provinční epizodou.“ R. P. Feynman V Particle Theory Group je teoretická analýza detailních experimentálních testů Standardního modelu logicky těžištem činnosti.

12 ČÍM JSOU BAREVNÉ KVARKY A GLUONY DRŽENY (UVĚZNĚNY) V BEZBARVÝCH HADRONECH ? NEVYŘEŠENÝ PROBLÉM CONFINEMENTU (1 000 000 $) je to úchvatné smět uvězniti síly je to úchvatné smět uvězniti síly které působí že melancholik šílí které působí že melancholik šílí měnit fantómy a mlhy na mince měnit fantómy a mlhy na mince hledat pravdu v kopkách snu a blázince hledat pravdu v kopkách snu a blázince V. Nezval, Signál času V. Nezval, Signál času

13 ČEKÁNÍ NA NEWTONA: ODKUD SE BEROU HMOTY ELEMENTÁRNÍCH ČÁSTIC ?  V rámci současných teoretických představ odpověď existuje: Za vznik hmot je odpovědný HIGGSŮV BOSON.  Jeho experimentální objevení je PRIORITNÍM POSLÁNÍM LHC.  Z teoretického hlediska má představa o existenci Higgsova bosonu mnoho estetických nedostatků a existuje několik alternativ.  Jejich studium je v Particle Theory Group logicky velmi populární.  Lákavý teoretický koncept SUPERSYMETRIE Tisíc jablek spadlo na nos zeměkoule Tisíc jablek spadlo na nos zeměkoule a jen Newton doved těžit ze své boule a jen Newton doved těžit ze své boule

14 CO SE DĚJE S HMOTOU PŘI JEJÍM VELKÉM ZAHŘÁTÍ ?  Tato zvídavá otázka je plně namístě, protože v takovém stavu se hmota nacházela brzy po Velkém třesku.  Teoretické aplikace kvantové chromodynamiky na odpovídající část fázového diagramu jsou v CERNu POVINNÉ,byť extrémně složité a nevděčné:  Nesení kůže na trh.  V CERNu je ve výstavbě experiment (ALICE), který teoretické představy bude brzy testovat.  KVARK-GLUONOVÁ PLAZMA

15 CO SE DĚJE S CHLADNOU HMOTOU PŘI JEJÍM EXTÉMNÍM STLAČENÍ ?  Tato dětsky zvídavá otázka je plně namístě, neboť právě v takové situaci je díky gravitačnímu stlačení hmota v nitru neutronových hvězd.  Aplikace kvantové chromodynamiky na části jejího fázového diagramu, velmi vzdálené od těch, pro jejichž chápání byla původně navržena, je velmi lákavé (vábení nelze odolat).  Taková kvark-gluonová hmota by měla vykazovat kvantově mechanické chování na makroskopické škále: BAREVNÁ SUPRATEKUTOST.  Logický zájem v Particle Theory Group. „Rovnice, které mě napadly, se vyznačovaly jednoduchostí a symetrií do té míry, že jsem těžko mohl odolat, abych je nenapsal.“ „Rovnice, které mě napadly, se vyznačovaly jednoduchostí a symetrií do té míry, že jsem těžko mohl odolat, abych je nenapsal.“ F. London F. London

16 CO SE DÁLO S HMOTOU TĚSNĚ PO VELKÉM TŘESKU ČI DOKONCE PŘED NÍM ?  Otázka je INTELEKTUÁLNĚ POVINNÁ :  Na scénu aktivně vstupují gravitační interakce, v částicové fyzice na současných vzdálenostech po právu zatím zanedbávané.  Na nejmenších vzdálenostech je svět určitě kvantový. (Někdy je kvantový i na velkých.)  Kvantový popis gravitačních interakcí vyžaduje zásadní revizi našich představ o struktuře takové teorie: ZATÍM JEDINÝ KANDIDÁT: TEORIE STRUN „to není Faustova jizba a duše zde nevchází v prokletí „to není Faustova jizba a duše zde nevchází v prokletí to je teorie strun s magickou krásou jednadvacátého století…“ to je teorie strun s magickou krásou jednadvacátého století…“ „Pravda je podivnější než fikce. Fikce je povinna držet se možností, pravda nemusí.“ Mark Twain „Pravda je podivnější než fikce. Fikce je povinna držet se možností, pravda nemusí.“ Mark Twain

17 ČÁSTICOVÁ FYZIKA OČIMA CERNSKÉHO TEORETIKA V ROCE 2004 UK IOP 2004: Dirac medal and prize

18 JE FUNDAMENTÁLNÍ VÝZKUM V TEORETICKÉ FYZICE DŮLEŽITÝ ?  Žijeme v pozoruhodné době, kdy experimentální výsledky začínají objasňovat prastaré filosofické otázky.  Pokroky vědy v minulosti způsobily, že přestalo upalování čarodějnic. V budoucnu nejspíš, bohužel, nezpůsobí úplné vymýcení tvrdošíjně přetrvávajících náboženských pověr, ale určitě jim ponechají mnohem, mnohem méně prostoru.