среда, 8 декабря 2010 г.

Ещё про Беркли

В Беркли, кстати, всё сложилось как нельзя лучше. Не смотря на крайне неудачное время заезда (канун Дня Благодарения) семинар я всё же сделал, даже по науке поговорить успел, но сейчас не об этом. [блин горелый, вчера весь вечер пост писал, сегодня пришел на работу, а Blogger, сука, всё забыл]

По рекомендации Семена Исааковича познакомился я с Максом Золоторевым, который известен тем, что в свое время чуть не получил Нобелевскую Премию ;) Их совместный эксперимент с Львом Митрофановичем Барковым по измерению нарушения P-четности (поворот линейной поляризации света в парах висмута) был по сути первым количественным подтверждением электрослабой теории (именно) Вайнберга-Салама. Я нашел их отличное фото (слева, с бородой, это Макс Золоторев), и честно пытался его купить у РИА Новости, только это оказалось невозможно из заграницы.

А дело было ой какое непростое. Даже если закрыть глаза на всю чудовищную сложность эксперимента, психологическое давление на них было очень большим. Вот вам картинка из их статьи:
Два независимых эксперимента, в Оксфорде и  Сиэтле, показали, что предсказания Вайнберга-Салама не подтверждаются, и надо быть сильно упорным типом, чтобы настаивать на том, что “эффект есть”.

Думал я думал, да так и не понял, почему Ричард Тейлор из СЛАКа получил Нобелевскую премию, а Барков с Золоторевым (и Иосиф Бенционович — за идею и расчет) нет. Захотел было узнать, а что он сам по этому поводу думает (Тейлор в смысле). Нашел его старенький препринт, и вот что он там (нехороший человек) пишет:
Publication of early Seattle and Oxford results showing essentially no effect led to the consideration of many different gauge theory models. In some of them Parity was conserved, (e.g. SU(2)L  SU(2)R  U(1) theories with more than one Z0) in others, an extra heavy neutral lepton was combined with the electron in a right handed doublet; and so on. For many physicists, a theory in which parity is conserved is more elegant than the “1op-sided” Weinberg-Salam model and the early results of the Bismuth experiments were welcome in some quarters. With the publication of the results from Novosibirsk over a year ago, the experimental situation in Bismuth has become somewhat confused and remains so today.
Значит somewhat confused, товарищ Тейлор? Так и запишем somewhat confused, my ass.

Но я собственно не об этом. Я о себе любимом. Мне страшно повезло, Макс Золоторев устроил мне целую экскурсию по Лаборатории имени Лоуренса в Беркли — всё показал, рассказал, картинки нарисовал, привел численные оценки. Только я ничего не помню ;) Шутка. Офис Макса находится в Beam Theory Group, на вопрос чем он там занимается, ответил, что ничем не занимается, потому как придумал он несколько крутейших штук для Бекрли и теперь ему позволяют ничего не делать, а только читать статьи из Природы и Науки (на столе меж тем были замечены открытыми: Батыгин-Топтыгин, Ландау “Квантовая механика”, “Теория поля” и ещё что-то типа “Электродинамики сплошных сред”). Моя мечта.

Вот, например, такое его достижение. Называется Laser Time Slicing, а по сути, метод генерации фемтосекундных рентгеновских импульсов. Для источника синхротронного излучения в Беркли (Advanced Light Source) очень-очень были нужны такие импульсы. Характерный масштаб в 100 фемтосекунд покрывает очень много интересных физических процессов — от кинетики химических реакций, перестройки молекулярных связей, до кинетики фазовых переходов (от графина теперь ессно никуда не деться, увидел постер с надписью QED on wafer чуть не прослезился), а длина волны синхротронного излучения ограничена длиной сгустка, что дает для ALS примерно 30 пикосекунд. Периодически у людей возникает идея, что если пустить короткий лазерный импульс параллельно пучку, то электрическое поле лазера выбьет небольшой участок электронного сгустка, вот только эти люди всегда забывали правильно сделать преобразования Лоренца для полей, поэтому после консультаций с ускорительщиками идея умирала на корню. Макс Золоторев (он тогда ещё работал в Стенфорде) и Александр Жоленц (Zholents, вроде тоже русский) предложили не прямо выбивать электроны, а модулировать их по энергии.
Изображение из Science 287 (2000) 2237

Если пустить короткий лазерный импульс вдоль банча, когда он проходит ондулятор (или виглер), то в зависимости от фазы электрона синхротронное излучение будет или интерференционно усилено или, наоборот, подавлено. При этом для эффективной перекачки энергии надо чтобы интерференция сохранялась на каждом загибе траектории электрона, поэтому только небольшой участок банча приобретает/теряет дополнительную энергию. Если потом пустить это банч на небольшой поворотный магнит, то модулированные электроны перейдут на немного другие, смещенные траектории, и модуляция по энергии перейдет в поперечный разброс, то есть рядом с основным сгустком появляются ещё два маленьких дополнительных банчика. Теперь запускаем это всё ещё раз в ондулятор (или просто поворотный магнит) и фемтосекундные рентгеновские импульсы полетят в стороне (под углом) от основного излучения. Вот структура банча:
Изображение из Science 287 (2000) 2237
Забавная история. Оказалось, что канал для первоначального лазерного импульса можно сильно не откачивать и Золоторев предложил собрать его из канализационных труб. Он так и сказал: это мой вклад в науку — использование канализационных труб в физике высоких энергий. Должен сказать, что Макс Золоторев достаточно пожилой человек, но объясняет он всё очень доходчиво, в выражениях типа “вот от этой хуйни гамильтониан зависит, а от этой нет”.

Вот ещё забавный момент. Если пройти над кольцами (они заключены в бетонный кожух, там же люди работают), то в центре можно увидеть огромный кран. Настолько большой, что его приходиться парковать всё время в одном положении, иначе всё время приходилось бы перенастраивать магнитную систему.

Основание у крана ещё больше (на фото не видно, но по мосткам под основанием легко проходит человек с поднятыми руками). Если присмотреться, то оно собрано из стальных листов толщиной примерно сантиметров по пять. Пораскинув мозгами, понимаешь, что это не просто основание, а огромный сердечник трансформатора. В общем, это был последний в мире циклотрон. Настолько большой, что сначала собрали его, потом построили вокруг него знаменитое здание (которое теперь на эмблеме LBNL)
The magnet yoke for the 184-inch cyclotron during construction. Изображение взято с сайта http://www.lbl.gov
Во время того, как делали кольцо ALS, эту дуру вытаскивать никто, естественно, не стал, просто сделали из нее кран.

Предпоследнее. Когда гуляешь по ALS и видишь вот такой творческий беспорядок
Clean This Mess Up
Изображение Troy Holden
или вот такие красивые установки (там всё в фольге, потому как греют)
XN7T9476
Изображение John DeVenezia
испытываешь постоянный комплекс неполноценности теоретика (в плохом смысле этого слова). Такое впечатление, что то, чем я занимаюсь, и не физика вовсе.

И последнее. Задачка. В кольце банчи следуют один за другим очень-очень плотно (фактически через длину самого банча), но вдруг в этом поезде делают такой дли-и-инный пробел. Зачем?