Синхротроны, теория струн и Туринская плащаница: второй день фестиваля науки «КСТАТИ» в Ростове

Можно ли изучать искусство с помощью синхротрона, зачем нужен радиоуглеродный метод датирования археологических находок и как менялись представления учёных о Вселенной, узнали ростовчане 14 октября – во второй день фестиваля науки «КСТАТИ», проводимого Информационным центром по атомной энергии (ИЦАЭ) Ростова-на-Дону.

Второй фестивальный день начался с открытой лекции физика Арама Бугаева, которая прошла на обновлённой площадке ИЦАЭ и была посвящена синхротронам – самым мощным на сегодняшний день устройствам для изучения структуры и свойств материи. Всего в мире насчитывается порядка 50 синхротронов. Эти гигантские приборы, периметр которых иногда превышает два километра, заставляют заряженные элементарные частицы двигаться по круговой траектории, разгоняя их до невероятной скорости – почти 300 000 километров в секунду.

Что же можно изучать с помощью таких устройств? «Да всё, что угодно!», – уверен Арам Бугаев. Он рассказал, что синхротронное излучение помогло понять механизм взаимодействия жирных кислот в клетках человека, обнаружить фермент, способный блокировать размножение вируса COVID-19, узнать, что написано на древних свитках, изучить агрегатные состояния шоколада, воссоздать внешний вид доисторического животного по его окаменевшим останкам и даже установить подлинность картины Винсента Ван-Гога.

«Как видите, спектр научных исследований, проводимых на синхротронах, невероятно широк. Самое главное, что необходимо учёным для получения разрешения на проведение исследований на циклических ускорителях, – это актуальность и небанальность темы научных изысканий», – подвёл итог спикер, после чего ответил на вопросы слушателей.

Мнением об открытой лекции поделилась одиннадцатиклассница из Новошахтинска Анастасия Худолей, которая, выиграла приз от ИЦАЭ за лучший вопрос Араму Бугаеву: «Каким образом электрон ускоряется перед тем, как выйти на большой круг синхротрона?». Школьница отметила «уютную и тёплую атмосферу центра», а также рассказала, что находится под большим впечатлением от лекции: «Было очень интересно узнать, что на синхротронах можно проводить исследования не только в рамках фундаментальной науки, но и, например, изучать строение молекул шоколада, или вообще анализировать произведения искусства».

Далее лекцию о категориях исторического и абсолютного времени, определении возраста археологических находок и особенностях радиоуглеродного метода датирования ископаемых прочитал доктор исторических наук, заведующий кафедрой археологии и культуры ДГТУ Сергей Лукьяшко.

Лектор подробно рассказал о связи истории с естественными науками, в частности, с физикой, отдельно остановившись на физических методах, которые помогают историкам и археологам датировать события, находки, артефакты. Особое внимание эксперт уделил радиоуглеродному анализу и привёл наиболее яркие примеры его использования, в их числе – определение возраста и, соответственно, подлинности Туринской плащаницы.

На протяжении многих лет в научном сообществе не утихали споры: что же такое Туринская плащаница – христианская святыня или подделка? Нерукотворное произведение или полотно художника? В результате применения радиоуглеродного анализа удалось установить, что плат, которым якобы обернули Иисуса Христа после смерти, на самом деле был создан в Средние века (в период между 1260 и 1390 годами) и, таким образом, не является подлинным.

После этого на площадке ростовского ИЦАЭ состоялась интеллектуальная командная игра для школьников 8-11 классов «Адреналин».  Семи командам предстояло ответить на 10 вопросов, посвящённых теме фестиваля – «Циклы», а также дать ответ на финальный супервопрос. Правила были просты: на старте у каждой команды есть 100 баллов. В случае правильного ответа количество баллов, равное сумме ставки, прибавляется к счёту, в случае неправильного – вычитается. На обдумывание каждого вопроса давалось всего 30 секунд. По итогам игры победителем стала команда детского технопарка «Кванториум», которая набрала 390 баллов.

«Мы не побоялись рискнуть и в последнем раунде пойти ва-банк. Именно это и обеспечило нам победу. Игра была очень интересная, многие вопросы – сложные, но мы с ними справились! Ура! Ждем новых мероприятий от ИЦАЭ», – поделились участники команды «Кванториум».

Ключевым событием второго дня фестиваля «КСТАТИ» стала открытая лекция блогера и популяризатора науки Дмитрия Побединского, который говорил об эволюции теорий, описывающих мир.

Уже много веков учёные мечтают создать Теорию Всего, которая бы объясняла, как устроена Вселенная. В разное время прорывом в этом направлении были и теория эфира, и теория относительности, и квантовая теория, и теория струн. Все они раз за разом углубляли представления человечества о мире, давая все более точные объяснения явлениям вокруг нас. Подробно о каждой из них и рассказал гостям фестиваля Дмитрий Побединский.

«Что из себя представляет пространство и время?» – с этого вопроса эксперт начал свою лекцию. Он отметил, что в разные эпохи на этот вопрос были разные ответы. Например, в 18 веке учёные придерживались концепции о «невесомых флюидах» и считали, что в каждом веществе есть особая жидкость –  «теплород», при этом в горячем теле её больше, а в холодном – меньше. В начале 19 века учёные все-таки пришли к выводу, что тела состоят из маленьких частиц и начали объяснять тепловые процессы иначе, через быстрое или медленное движение этих частиц.

«Да, сейчас это звучит несколько банально, но тогда стало настоящим прорывом, – отметил Побединский. – Более того, учёные так увлеклись, что пришли к мысли о существовании невидимой материи, которой заполнена вся Вселенная. Они назвали эту материю «эфир», и вплоть до рубежа 19-20 веков было абсолютно нормальным считать, что весь наш мир «плавает» в эфире, пусть даже эксперименты и не доказывали его существования». По словам эксперта, вера в эфир была настолько твердой, что даже Менделеев включил его в качестве элемента в одну из редакций своей знаменитой таблицы.

По словам Дмитрия Побединского, настоящей революцией стало появление теории относительности, которая кардинально перевернула мировоззрение физиков. «Время перестало быть единой фундаментальной сущностью, которое для всех течёт одинаково. Раньше считалось, что можно взять, поставить огромный будильник в космосе, и он для всех будет тикать идентично. Теория относительности показала, что мы можем менять течение времени: где-то замедлять, где-то ускорять, и что в целом оно неразрывно связано с нашим движением в пространстве», – обратил внимание слушателей спикер.

Позднее к специальной теории относительности добавилась общая, которая смогла объяснить, что такое гравитация. До этого физики даже не задавались вопросом, как работает сила притяжения. Благодаря новой теории стало ясно, что гравитация представляет собой искривление пространства и времени, из которых и состоит Вселенная.

Далее в лекции речь пошла о квантовой физике. «Вещество состоит из частиц – в 20 веке в этом были уверены уже абсолютно все учёные. Но долгое время считалось, что есть величины, которые непрерывны. Например, световые волны. Ну как мы можем отделить кусочек световой волны? Однако потом оказалось, что существуют минимальные порции волн: излучение передается квант-порциями. Это открытие изменило очень многое и позволило понять, что элементарные частицы обладают волновыми свойствами», – рассказал Дмитрий Побединский.

Также спикер подробно остановился на эксперименте с так называемым «Котом Шрёдингера» и постулате, что «вселенная состоит из чуть ли не бесконечного количества вариантов самой себя». В завершение лекции речь шла о «Теории струн» и других более современных концепциях.

Подводя итог, Побединский отметил, что человечество прошло значительный путь, пытаясь постигнуть суть Вселенной, и каждая из теорий, о которых он говорил в лекции, была важна и сыграла свою роль в формировании современных представлений об устройстве нашего мира.