Одно из самых красивых, но редко упоминаемых достижений физики XX века - открытие квазичастиц. Квазичастицы - это коллективные колебания некоторой среды, которые ведут себя так же, как настоящие частицы с некоторой массой. Классический пример - это звуковая волна в твердом теле. С одной стороны, звук - это не что иное как совместное синхронное колебание множества атомов, но с другой стороны, его можно представить и как поток отдельных квазичастиц - фононов, «квантов звука». И здесь возникает вполне естественный вопрос: а может ли оказаться так, что и обычные частицы (электроны, протоны, фотоны) суть всего лишь «коллективные колебания» какой-то особой субстанции? Может быть, есть смысл вернуться к идее эфира, но уже в новом обличии?

Построение такой теории оказалось очень трудной задачей. Ведь недостаточно заявить, что «фотоны суть колебания эфира»; необходимо, чтобы из новой конструкции автоматически следовали законы теории относительности и квантовой механики, чтобы новая теория не противоречила всей массе экспериментальных фактов. Ситуация начала сдвигаться с мертвой точки лишь в последние десятилетия прошлого века в связи с открытием топологических ждений в некоторых системах. Такие ждения уже напоминали и фермионы, и калибровочные бозоны, однако попытки описать в этом русле и настоящие электроны с фотонами оставались долгое время неуклюжими. И лишь несколько лет назад, благодаря исследованиям теоретиков из Массачусетского технологического института, появилась первая работоспособная теория такого типа, пишет sunhome

На прошлой неделе New Scientist опубликовал статью, посвященную работам двух выдающихся теоретиков - профессора Массачусетского технологического института Сяо Гань Вэня и докторанта Гарварда Майкла Левина, пишет еженедельник Smoney. Разбираясь в тонкостях созданной ими теории строения фундаментальных частиц, Вэнь и Левин наткнулись на новую, пятую форму существования материи. Еще в середине XX в. физики подметили, что некоторые среды, состоящие из элементарных (то есть неделимых) частиц вроде электронов, иногда ведут себя так, как будто они все-таки состоят из более мелких объектов. Например, был обнаружен дробный квантовый эффект Холла: в сильном магнитном поле "облака" электронов в проводниках своим поведением напоминают сборище неизвестных науке частиц с нецелым электронным зарядом.

Теория, разрабатываемая Вэнем и Левином, гласит, что элементарные частицы - это всего лишь жденные состояния принципиально нового объекта - струны, которая может быть любого размера (не надо путать ее с микроскопическими суперструнами из другой популярной теории). Плотный сный клубок струн - это, по сути, вся материя вокруг нас. Частицы - волны ждения, пробегающие по струнам, а также их колеблющиеся концы. Когда струнный клубок ничто не тревожит, это просто вакуум. Если все элементарные частицы связаны между собой, значит, каждая из них живет не своей отдельной жизнью, а в мире и согласии с набором ближайших соседей. Среды из таких частиц называются конденсированными. Вэнь и Левин вычислили, что в некоторых случаях "струнный конденсат" похож на жидкость из не существующих на самом деле частиц. Это и есть пятый элемент - все из ничего.

E-NEWS