Иллюстрация: D0 and TOTEM Collaborations. Участники экспериментов TOTEM на Большом адронном коллайдере и DØ на Теватроне в совместной работе сообщили об открытии оддерона. Эта виртуальная бесцветная частица из нечетного числа глюонов (чаще всего — из трех), которой адроны обмениваются в упругих столкновениях при высоких энергиях, была предсказана в рамках квантовой хромодинамики — теории сильных взаимодействий элементарных частиц. Такой результат в очередной раз подтверждает состоятельность этой теории и демонстрирует, что протон при упругом рассеянии на протоне и антипротоне ведет себя по-разному. Коротко об открытии сообщает CERN Courier, препринт статьи доступен на сайте arxiv.org. Обычно на таких ускорителях, как Большой адронный коллайдер в ЦЕРНе или Теватрон в Национальной Ускорительной Лаборатории Ферми (она же Фермилаб), основное внимание уделяют неупругим столкновениям частиц. Именно в результате таких столкновений, в которых два летящих навстречу друг другу протона или ядра сталкиваются почти лоб в лоб и «разваливаются» на кварки и глюоны, практически вся кинетическая энергия уходит на рождение новых частиц и экзотических состояний материи.
Архив рубрики: Наука
На Байкале введен в эксплуатацию нейтринный телескоп Baikal-GVD: подробности проекта
Фото: ОИЯИ. Официально введен в эксплуатацию российский нейтринный телескоп Baikal-GVD — массив оптических детекторов нейтрино, который размещен в толще воды в южной части озера Байкал. Строительство телескопа идет с 2015 года, сбор данных о нейтрино с его помощью физики начали в в 2016 году. О церемонии запуска с участием главы Минобрнауки Валерия Фалькова и руководителей организаций-участниц проекта. Установку Baikal-GVD (Gigaton Volume Detector) с 2015 года строят физики из Института ядерных исследований РАН совместно с коллегами из дубненского Объединенного института ядерных исследований и учеными из Германии, Польши, Словакии и Чехии. Каждый год в конце зимы ученые опускают в озеро один-два кластера, состоящие из восьми «гирлянд», на каждой из которых установлены 36 оптических модуля с фотоумножителями для фиксации вспышек черенковского излучения, возникающих в толще воды под действием нейтрино высоких энергий. К настоящему времени установлено семь кластеров, в этом году планируется запустить восьмой. После установки восьмого кластера эффективный объем детектора — объем, в котором он способен «видеть» вспышки и идентифицировать частицы — должен достичь 0,4 кубического километра.
Система глубокого обучения AlphaFold смогла решить задачу фолдинга белков с небывалой точностью: подробности проекта
На иллюстрации: Белок бактерии Staphylococcus aureus. В конце ноября команда Google DeepMind объявила о том, что её система глубокого обучения AlphaFold достигла небывалых уровней точности в решении задачи фолдинга белков – трудной проблемы из области вычислительной биохимии.В чём состоит эта проблема и почему её так трудно решить? Белки – это длинные цепочки аминокислот. Ваша ДНК кодирует эти последовательности, а РНК помогает производить белки согласно этой генетической схеме. Белки синтезируются в виде линейных цепочек, но впоследствии сворачиваются в сложные шарообразные структуры (см. картинку в начале статьи). Часть цепочки может свернуться в плотную спираль, “α-спираль“. Другая часть может согнуться туда и обратно, сформировав широкую плоскую фигуру, “β-лист“. Сами эти компоненты также складываются, формируя уникальные сложные формы. Это называется третичной структурой. Выглядит беспорядочно. Почему же этот спутанный клубок аминокислот так важен? Структура белка не случайна! Каждый белок сворачивается в определённую, уникальную, и по большей части предсказуемую структуру, что совершенно необходимо для его правильной работы.
Обнаружена асимметрия верхних и нижних антикварков внутри протона
Иллюстрация: J. Dove et al / Nature, 2021. Группа физиков представила результат обработки большого количества данных, полученных в рамках эксперимента SeaQuest по рассеянию пучка протонов на водородных и дейтериевых мишенях. Цель эксперимента — исследование асимметрии в распределении верхних и нижних антикварков внутри протона. В результате физики обнаружили, что нижних антикварков в среднем почти в полтора раза больше, чем верхних. Работа опубликована в Nature. Отличительной чертой сильного взаимодействия — одного из четырех фундаментальных взаимодействий, которое ответственно за формирование протонов, нейтронов и других адронов — считается его общая непертурбативность, то есть такая ситуация, когда попытка построить теорию с помощью разложения в ряд по некоторому малому параметру невозможна. Этим сильное взаимодействие отличаются от, например, электромагнитного, где таким параметром выступает постоянная тонкой структуры. Малость этой константы обеспечивает хорошую сходимость в квантовой электродинамике, что делает эту теорию одной из самых точных в физике.
Впервые с помощью пучка каонов зафиксировано образование короткоживущего гиперядра с двумя странными кварками
Иллюстрация: Samuel Hayakawa et al. / Physical Review Letters, 2021. Физики зафиксировали процесс с образованием короткоживущего гиперядра, содержащего два странных кварка. Они использовали пучок каонов, чтобы вызвать рождение Ξ-гиперонов в алмазной мишени, а после пропускали гипероны через фотоэмульсионный материал, позволяющий отследить треки частиц. В обнаруженном событии впервые удалось однозначно определить энергию связи Ξ-гиперона с ядром азота. Статья опубликована в журнале Physical Review Letters. Обычные ядра состоят из нуклонов: протонов и нейтронов, взаимодействующих посредством ядерных сил. Физики достаточно хорошо изучили эти взаимодействия, анализируя характеристики ядер и проводя эксперименты по нуклон-нуклонному рассеянию. Но нуклоны — лишь малая часть всех барионов, то есть частиц, состоящих из трех кварков. Другая группа барионов — гипероны, содержащие странные кварки. Изучение нуклон-гиперонных взаимодействий — важная задача современной физики. Считается, что это может пролить свет на внутреннее устройство нейтронных звезд.
Квантовый компьютер впервые превзошел стандартный вычислитель при решении тестовой задачи
Иллюстрация: Federico Centrone et al. / Nature communications, 2021. Квантовый вычислитель опередил классический в решении новой задачи, а точнее в проверке этого решения. Физики экспериментально реализовали протокол проверки решения задачи, которую нельзя решить на классическом компьютере за полиномиальное время. Они показали, что для проверки квантовой машине требуется в тысячу раз меньше информации. Работа опубликована в Nature Communications. Квантовый компьютер сильнее и мощнее классического не в любой задаче. Пока ученым удалось продемонстрировать квантовое превосходство на задачах генерации случайной строки и бозонного сэмплинга. С прикладной точки зрения эти задачи не представляют какой-то ценности — они показывают возможности квантовых вычислителей и их будущего в целом. Демонстрация решения более применимых и реальных задач упирается в маленькое число кубитов вычислителя. Выбор задач, которые учатся решать на квантовых вычислителях, неслучаен. Квантовый компьютер должен справиться с задачами, решение которых занимает у классического неограниченное время.
