Откуда астрономы это знают

[dims]

Но беда в том, что она ученому не сообщает, какой именно эксперимент поставила.

Мне кажется, что и в физике сплошь и рядом бывает так, что учёный либо не может контролировать какие-то интересные ему параметры эксперимента, либо даже их не знает. Хороший же пример: исследование КГП на ускорителе. Про само происходящее в зоне столкновения ничего же неизвестно. Приходится точно так же подбирать модели, собирать статистику, фильтровать -- как и в астрономии. Разве не так?

[Дмитрий Вибе]

Мне кажется, что и в физике сплошь и рядом бывает так, что учёный либо не может контролировать какие-то интересные ему параметры эксперимента, либо даже их не знает. Хороший же пример: исследование КГП на ускорителе. Про само происходящее в зоне столкновения ничего же неизвестно. Приходится точно так же подбирать модели, собирать статистику, фильтровать -- как и в астрономии. Разве не так?

Да писал же уже Сергей об этом! Не "какие-то интересные ему параметры" не может контролировать астроном, а никакие не может, да еще к тому же и не знает, какие там есть параметры. В физическом эксперименте Вам известно, что есть ускоритель, есть зона столкновения... В астрономии Вы только знаете, что если посмотреть вон в ту сторону, то будет вот такой спектр. И все. А ускоритель там работает, или замедлитель, или они на пару стараются? И происходит это то ли в Солнечной системе, то ли за тридевять мегапарсеков...

[Alex_P]

Мне кажется, что и в физике сплошь и рядом бывает так, что учёный либо не может контролировать какие-то интересные ему параметры эксперимента, либо даже их не знает. Хороший же пример: исследование КГП на ускорителе. Про само происходящее в зоне столкновения ничего же неизвестно. Приходится точно так же подбирать модели, собирать статистику, фильтровать -- как и в астрономии. Разве не так?

Да писал же уже Сергей об этом! Не "какие-то интересные ему параметры" не может контролировать астроном, а никакие не может, да еще к тому же и не знает, какие там есть параметры. В физическом эксперименте Вам известно, что есть ускоритель, есть зона столкновения... В астрономии Вы только знаете, что если посмотреть вон в ту сторону, то будет вот такой спектр. И все. А ускоритель там работает, или замедлитель, или они на пару стараются? И происходит это то ли в Солнечной системе, то ли за тридевять мегапарсеков...

 Удивительно, как при этом астрономы открыли осциляции нейтрино, темную материю, темную энергию, и черный дыры в центрах галактик, а вот физики на своих ускорителях никак не могут обнаружить преусловутый Хигс. Или астрономы, которые делают наблюдения, отличаются от астрономов, которые говорят о трудностях наблюдения в астрономии ?

[dims]

Не "какие-то интересные ему параметры" не может контролировать астроном, а никакие не может, да еще к тому же и не знает, какие там есть параметры.

Ну как же никакие? Астроном может контролировать направление, местонахождение, лучевую скорость, спектр излучения, поляризацию и т.п.

В физическом эксперименте Вам известно, что есть ускоритель, есть зона столкновения...

Откуда!? Мы можем только предполагать, что частицы столкнутся. А столкнулись они или нет мы можем только предположить на основани повавших в детекторы продуктов!

В астрономии Вы только знаете, что если посмотреть вон в ту сторону, то будет вот такой спектр. И все.

Ну и на ускорителе я только знаю, что вот в данный телесный угол влетела такая-то вторичная частица. А остальное -- вычисляю по моделям. Которые теоретически могут оказаться неверными. Но тоже, как и в астрономии, только все сразу.

А ускоритель там работает, или замедлитель, или они на пару стараются?

Ну поменьше известно, ну и что? Не приниципиально же. Физика частиц, кстати, зародилась при наблюдении космических лучей. Люди не могли ни вверх подняться, ни проследить, что прилетает, что рождается, и где. И ничего -- вычислили.

И происходит это то ли в Солнечной системе, то ли за тридевять мегапарсеков...

Ну почему? Можно же взять, сопоставить направление и известную фотографию в оптике. И в случае совпадения, а ещё лучше, в случае систематического совпадения, можно быть уверенным, что источником служат те самые звёзды или галактики, которые есть на фото. Тоже самое делают на ускорителе: строят схемы совпадений. Если в детектор попала одна частица -- никто не знает, откуда она. Если одновременно в несколько детекторов -- это уже позволяет делать выводы.

[dims]

Удивительно, как при этом астрономы открыли осциляции нейтрино, темную материю, темную энергию, и черный дыры в центрах галактик, а вот физики на своих ускорителях никак не могут обнаружить преусловутый Хигс.

Вот-вот! Потому что Хиггс дальше от нас, чем туманность Андромеды!

[Дмитрий Вибе]

Удивительно, как при этом астрономы открыли осциляции нейтрино, темную материю, темную энергию, и черный дыры в центрах галактик, а вот физики на своих ускорителях никак не могут обнаружить преусловутый Хигс. Или астрономы, которые делают наблюдения, отличаются от астрономов, которые говорят о трудностях наблюдения в астрономии ?

Вообще, я именно про это статью и попытался написать. Про то, какой смысл заключен в словах "открыли осциляции нейтрино, темную материю, темную энергию etc."

dims, имея уже большой опыт споров с Вами, я, подобно Сергею, от дальнейшей дискуссии устранюсь 

[Dos]

А страничку свою обновите, а то, как выяснилось, её читают 

[Stepa]

Открытие осцилляций нейтрино невозможно без ускорителя. Ведь как их открыли? Взяли бак с тяжелой водой, напихали его аппаратурой.
Но перед тем, как наливать, выяснили, что электронное нейтрино с дейтоном (ядром тяжелого водорода дейтерия) взаимодействует не только по нейтральному слабому току, а еще и по заряженному. А чтобы выяснить сечение этих процессов (вероятность, деленную на поток), пошли на ускоритель.
И выяснили, что в солнечных нейтрино есть примесь нейтрино другого типа, кроме электронных.
Еще потребовалось знать скорости протекания термоядерных реакций при различных температурах, так как тяжеловодный детектор не регистрирует низкоэнергетичные нейтрино.
Это открытие - совсем не наблюдательная астрономия. Не стал бы я приписывать его туда.

Представьте, dims, что вам поручили открыть top-кварк в космических лучах и дали неограниченный бюджет. Запустили на Луну измерительный комплекс класса ALICE или ATLAS с поправкой на неускорительные условия (ясно, что детектор во всю сферу нам уже не нужен, и т. д.).

Как оно происходило на Земле? Сталкивали в коллайдере Теватрон протон с антипротоном, они давали событие. 99999 из 100000 сразу шли в мусорную корзину (на деле даже не записывались). Почему? Потому что в этих процессах шло образование кварковых струй, множественное рождение частиц - Большой Взрыв в миниатюре. Никто в них разбираться не хотел. Искали четкий процесс - двухмюонный распад top-кварка. Так как мюон жесткая частица, она покидает экспериментальный объем и огромная штука, называемая мюонным калориметром измерила их кинематические величины (импульс, направление движения). По этим данным получили массу t-кварка.

Теперь мы на Луне. Мы уже не можем выбрасывать тот мусор - это первое. А второе - мы не знаем, что попало к нам в прибор первоначально. Элементарно не знаем.  Как вы будете дальше действовать?

Физика частиц, кстати, зародилась при наблюдении космических лучей. Люди не могли ни вверх подняться, ни проследить, что прилетает, что рождается, и где.

Как электрон космических лучей идентифицировали с земным электроном, знаете? Пластинки там подкладывали свинцовые, магниты разные. Оставила вам частица трек в фотопластинке - а кто она? Вы не знаете - можете только с земным лабораторным сравнить.

[Дмитрий Вибе]

А страничку свою обновите, а то, как выяснилось, её читают 

Сделал. Ну, не так, чтобы уж совсем сильно обновил... Но докторскую вписал.

[dims]

Теперь мы на Луне. Мы уже не можем выбрасывать тот мусор - это первое. А второе - мы не знаем, что попало к нам в прибор первоначально. Элементарно не знаем.  Как вы будете дальше действовать?

Почему не можем выбрасывать мусор? Космические лучи -- это преимущественно те же протоны. То есть, нам потребуется просто очень долго ждать, чтобы прилетел протон, как на ускорителе, плюс ещё это время умножить на те 10000000, которые определяются вероятностью процесса. Получится ООООчень долго. Ну и что? Это количественная разница, а не качественная.

Вообще. Ведь чем, по сути, управляет экспериментатор на ускорителе? Первое: сорт разгоняемых частиц. Тут у него несколько вариантов: электроны, протоны, более тяжёлые ядра. Второе: энергия. Тут у него один вариант: чем больше, тем лучше. Вот и всё его преимущество перед астрономом. Дальше он может только наблюдать, что получится, причём на огромном расстоянии от зоны реакции, гораздо большем, чем астроном (в относительных единицах).

Как электрон космических лучей идентифицировали с земным электроном, знаете? Пластинки там подкладывали свинцовые, магниты разные. Оставила вам частица трек в фотопластинке - а кто она? Вы не знаете - можете только с земным лабораторным сравнить.

Ну так и с земными опытами между собой были те же самые проблемы. Как катодные лучи отождествили с бета-излучением? Тоже вопрос ведь был. Но ведь на этом основании мы не утверждаем, что физика радиоактивности -- это одно, физика радиоламп -- это совсем-совсем другое. Просто два раздела науки, между которыми следует наводить мостики. Естественно, что между астрономией, астрофизикой и земной физикой тоже наводятся мостики.

Вот ещё, кстати, хороший пример: химический элемент "Гелий". Его открыли астрономы. Чем они принципиально были хуже химиков? Ну да, астрономы обнаружили всего лишь неизвестную линию, и всё. А химики, они бы обнаружили большее количество новых свойств. Ну там плюч ещё неизвестную молярную массу, неизвестный цвет соединений (те же спектры, кстати). Ну и что? Более скудная информация же не может говорить о качественном различии.

А вот ещё кстати, вопрос. Про кого, в сущности, писал Дмитрий? Про астрономов? Или больше про астрофизиков?

[Alex_P]

Открытие осцилляций нейтрино невозможно без ускорителя. Ведь как их открыли? Взяли бак с тяжелой водой, напихали его аппаратурой.
Но перед тем, как наливать, выяснили, что электронное нейтрино с дейтоном (ядром тяжелого водорода дейтерия) взаимодействует не только по нейтральному слабому току, а еще и по заряженному. А чтобы выяснить сечение этих процессов (вероятность, деленную на поток), пошли на ускоритель.
И выяснили, что в солнечных нейтрино есть примесь нейтрино другого типа, кроме электронных.
Еще потребовалось знать скорости протекания термоядерных реакций при различных температурах, так как тяжеловодный детектор не регистрирует низкоэнергетичные нейтрино.
Это открытие - совсем не наблюдательная астрономия. Не стал бы я приписывать его туда.

 Недостаток солнечных нейтрино вкупе с убежденнстью в правильности понимания процессов, проистекающих в Солнце и подвигли физиков рассматривать гипотезу осциляции нейтрино ( http://www.astronet.ru/db/msg/1192396 ) . Так что это открытие - прямой результат наблюдательной астрономии, в данном случае нейтринной астрономии.

[Alex_P]

Но беда в том, что она ученому не сообщает, какой именно эксперимент поставила.

Мне кажется, что и в физике сплошь и рядом бывает так, что учёный либо не может контролировать какие-то интересные ему параметры эксперимента, либо даже их не знает. Хороший же пример: исследование КГП на ускорителе. Про само происходящее в зоне столкновения ничего же неизвестно. Приходится точно так же подбирать модели, собирать статистику, фильтровать -- как и в астрономии. Разве не так?

 Думаю, в данном случае Вы гораздо ближе к истине, чем Дмитрий Вибе и Сергей Попов. А дилетанские рассуждения ваших оппонентов об особой контролируемости экспериментов на ускорителях, полагаю, вызовут просто истерический смех у специалистов в этой области.

[Самодуров Владимир]

Ну, не вижу причин для смеха. По крайней мере, на ускорителе таки что-то разгоняют, что-то соударяют.  Вы попробуйте сделать тоже самое со звездами. 
А поплакать в жилетку астрономам о том. что, де, мы тоже ничего не контролируем и тоже все модельно-зависимо - ну, нэ надоть!..  Не на тех напали.  А то начинается - "Сами мы не местные..." 
Нашли перед кем плакать.  "Учились бы, на астрономов глядя!" 

------------------------------------
Все сказанное - шутка. (это - для Димса, а то еще и со мною спорить начнет, а я этого не переживу.  )

[dims]

Просто на всякий случай тоже поясню. Я ни с кем не спорю и никого к этому не принуждаю, а лишь высказываю свою точку зрения и полемизирую с теми, кому хочется обсудить этот вопрос.

[Дмитрий Вибе]

У меня у самого начинает складываться ощущение, что я разделил физиков и астрономов глубоким рвом, через который dims собирается перебрасывать мостики. Я их не собираюсь разделять. Я всего лишь считаю, что некоторые возможности физика-экспериментатора никогда не будут доступны астроному-наблюдателю.

А вот ещё кстати, вопрос. Про кого, в сущности, писал Дмитрий? Про астрономов? Или больше про астрофизиков?

Он сам считает, что про астрономов. Но может и изменить свое мнение, если ему объяснить, где проходит граница между астрономией и астрофизикой 

[Дмитрий Вибе]

Здесь ведь есть еще какой нюанс. Конечно, если мы сейчас начнем по косточкам разбирать методику физических экспериментов, то возникнет тема для еще одной статьи "А физики-то откуда это знают?" Но в сознании человека, который не вникает глубоко в методические вопросы, вполне может сформироваться представление, что физический эксперимент -- это надежно, а астрономическое наблюдение -- это вилами по воде. Я и постарался показать, насколько надежно астрономическое наблюдение и его интерпретация, нисколько не оспаривая тот факт, что физический эксперимент -- это тоже иногда вилами по воде 

[dims]

Но в сознании человека, который не вникает глубоко в методические вопросы, вполне может сформироваться представление, что физический эксперимент -- это надежно, а астрономическое наблюдение -- это вилами по воде. Я и постарался показать, насколько надежно астрономическое наблюдение и его интерпретация

А я статью прочитал с интересом. Особенно мне понравилось про орбиты вокруг сверхмассивного объекта в центре нашей Галактики: очень приятное чувство, что наступаешь тайне на хвост. И я прошу рассматривать мои письма не как критику сбоку, а просто как МЫСЛИ, которые возникли у одного из рядовых читателей.

[Andrews]

Помимо всего прочего, физик может повторять эксперимент столько раз сколько ему надо (в некоторых случаях, конечно, при достаточном финансировании). Тот же Галлилей мог кидать и кидать свои камушки (а вот смог бы он по 1 падению что-то найти, большой вопрос), а вот заставить, например, сверхновую 1987 года вспыхнуть еще раз даже Господь Бог не сможет.

[dims]

Галлилей мог кидать и кидать свои камушки (а вот смог бы он по 1 падению что-то найти, большой вопрос), а вот заставить, например, сверхновую 1987 года вспыхнуть еще раз даже Господь Бог не сможет.

Не могу не заметить, что и Галилей не мог повторить падение камня, которое произошло, допустим, 3 мая 1591 г. Все камни, которые он бросал потом -- были уже другие. И наоборот, все сверхновые, взрывающиеся позже, могут напоминать 1987А.

[Stepa]

Вообще. Ведь чем, по сути, управляет экспериментатор на ускорителе? Первое: сорт разгоняемых частиц. Тут у него несколько вариантов: электроны, протоны, более тяжёлые ядра. Второе: энергия. Тут у него один вариант: чем больше, тем лучше. Вот и всё его преимущество перед астрономом. Дальше он может только наблюдать, что получится, причём на огромном расстоянии от зоны реакции, гораздо большем, чем астроном (в относительных единицах).

Контролировать тип и энергию частиц - невероятно много в экспериментах физики элементарных частиц. Еще мы можем контролировать поляризацию электронных и позитронных пучков. Если вы полагаете, что этого мало - посмотрите в формулы квантовой электродинамики, в формулы квантовой хромодинамики. Что у нас там есть?
Импульсы частиц, их спины. И все - больше не от чего не зависит вероятность протекания некой реакции. Посмотрите, как описывается глубоко неупругое рассеяние лептонов на протоне - это тот самый эксперимент, где видно партоны внутри протона. Можно ли их идентифицировать с кварками - еще вопрос, но три партона есть. Неожиданно выяснится, что физик-экспериментатор держит на ускорителе все ручки управления.
Понимаете, Стандартная Модель дает вам ответ на почти все вопросы - но она проста. Не имеет она никакх скрытых параметров. Угол Вайнберга-Салама и поехали. В этом ее замечательность.
Контролируя энергию, вы регулируете масштаб вашего "микроскопа" - мало ли это или много?

Почему не можем выбрасывать мусор? Космические лучи -- это преимущественно те же протоны. То есть, нам потребуется просто очень долго ждать, чтобы прилетел протон, как на ускорителе

Вы сможете узнать, что это есть нужный вам протон? А не электрон?  На ускорителе это известно достоверно. В этом его качественное отличие.

dims, вы никогда не были на конференции по астрономической тематике? Так вот, там меня, как физика, поражает некоторая "зоологичность" или "ботаничность" в лучшем смысле этого слова. Понимаете, астрономы описывают поведенческие особенности, какие-то феноменологические параметры. "Лучевая скорость" имеет смысл "скорости леопарда по саванне", и т.д. Человек абсолютно честно рассказывает вам про некий объект (какую-никакую SU UMa), рассказывает вам ее кривую блеска, какую-нибудь корреляцию с радиодиапазоном. Но этот объект для него единственен.
Чтобы далеко не ходить, возьмем работу А.М. Черепащука про черные дыры. Замените "нейтронные звезды" на "антилопы гну", а "черные дыры" - на "гиппопотамы". Вы увидите, что по массе между самой тяжелой антилопой и самым легким гиппопотамом есть коридор, который говорит, что мы, наверное, правильно понимаем разделение их на два разных семейства. Что определению температуры тела антилопы мешает ее волосяной покров, а гиппопотамы покрыты кожей, что облегчает измерение температуры, но они лежат в грязи.

На физическом докладе считается естественным спросить ускорительщика: "А вы измеряли на 100 ГэВ? У вас на графике этого нет." Вы расскажете им, про то, что "высокий нейтронный фон на CERN SPS в канале X9 мешал вашей работе на этих энергиях". (Забавно, но высокоэнергетичный протонный пучок приводит к довольно высокому нейтронному фону). Астроному таких вопросов обычно не задают, хотя здесь я могу ошибаться (пусть астрономы меня поправят).

P.S. Мои коллеги разрабатывали ИК-телескоп для зоологов - чтобы можно было с вертолета, на бегу, измерить температуру тела животного.

P.P.S. Про высокие энергии на ускорителях.
Если никогда на них не работать и не получать с них результатов, то кажется, что чем больше энергии, тем лучше. На самом деле, это не так.
Попробуйте ответить на вопрос, зачем при живом SPS с энергией 400 ГэВ первичных протонов / антипротонов понадобилось строительство LEP - электронно-позитронного ускорителя на 100 ГэВ? А дело в том, что электронный ускоритель, такой как LEP, "чистый". Он не знает про множественное рождение частиц, про многокварковые струи. На нем были выполнены прецизионные измерения параметров Стандартной Модели.
Что происходит в больших ускорителях-коллайдерах типа SPS, Tevatron, или в будущем LHC? У них большинство событий с множественным рождением. Их можно измерять только статистически, чего бы вам совсем не хотелось. Кстати, у КГП вообще один параметр - уравнение состояния "плотность от давления" и все. Индивидуальные спины, импульсы - эти величины теряют смысл в таких экспериментах.
Самое интересное лежит в малоэнергичной физике - меньше нескольких ГэВ.