This site uses cookies.
Some of these cookies are essential to the operation of the site,
while others help to improve your experience by providing insights into how the site is being used.
For more information, please see the ProZ.com privacy policy.
Sep 11, 2022 (posted viaProZ.com): Just finished Alpha Rome 4: The Hybrid War. Now working on Alpha Rome 5: Renaissance. Excited to be a part of such a captivating series with amazing worldbuilding and hilarious dialogue!...more »
This person has a SecurePRO™ card. Because this person is not a ProZ.com Plus subscriber, to view his or her SecurePRO™ card you must be a ProZ.com Business member or Plus subscriber.
Affiliations
This person is not affiliated with any business or Blue Board record at ProZ.com.
Source text - Russian От одной женщины ушел муж. Она долго горевала, места себе не находила. Потом думает, да и хуй с ним. Пойду, лучше, куплю себе вибратор. Пошла женщина в магазин и купила себе вибратор. Красненький. Принесла его домой, вставила батарейки, сходила в душ, всю себя умастила кремами и лосьонами, думает, ну-ка попробуем, что это за фрукт? Прыг в шелковую постельку, и ну, пробовать. И так, и этак. Устала, откинулась, расплескала волосы на подушки. Вдруг слышит, будто кто-то плачет тихонечко у ног ее. Глядит, а это ее вибратор. Думала, женщина, что за фокусы? Почему вибратор плачет? Может, она кнопочку какую не ту включила? Взяла его в руки. А вибратор ей и говорит человеческим голосом:
— Я, на самом деле, женщина, не вибратор, а царь Николай Второй. В 1918 году меня не расстреляли, а помиловали. Владимир Ильич Ленин был добрый человек, и заменил мне расстрел ссылкой в Саратов. Мое имя из соображений безопасности поменяли на «Миша». Когда началась Великая Отечественная война я пошел добровольцем на фронт, и там придумал конструкцию автомата. Поэтому В.И.Ленин срочно отозвал меня из кавалерии.
Translation - English Once there was a woman whose husband left her. For a while, she moaned, groaned, and didn’t know what to do with herself. And then she thought, ‘Fuck him. I’m buying myself a vibrator.’ So the woman went to the store and bought herself a vibrator. A little red one. She brought it home, stuck some batteries in it, hopped in the shower and slathered her whole body with creams and lotions, thinking, ‘Might as well try it out, see what all the fuss is about.’ So she plopped down on her silk sheets and tried it out. She tried it this way and that. Exhausted, she fell back, hair spilling over the sides of the pillow. Suddenly, she heard what sounded like a soft sob coming from between her legs. Looking down, she saw it was the vibrator. The woman thought, “What kind of trickery is this? Maybe I pressed the wrong button.”
She picked up the vibrator, and in a human voice, it began to speak: “I, in fact, my lady, am no vibrator, but Tsar Nicholas the Second. I was not shot in 1918, but rather pardoned. Vladimir Lenin was kind enough to amend my sentence and send me to Saratov instead. For security reasons, I changed my name to Misha. When the Second World War broke out, I volunteered to fight on the front lines, and while there, I came up with the design for the assault rifle. And so Vladimir Lenin immediately called me back from the cavalry.
Russian to English: Дисмасу и Гестасу General field: Art/Literary Detailed field: Poetry & Literature
Source text - Russian Чувствуешь зуд?
Это несут
Тело твоё...
Чувствуешь, нет?
Это, сосед,
Вороньё!
Чувствуешь, чем?
Грустно совсем —
Всё ведь враньё!
Здесь повисим?
Всё всем простим и...
Не умрём.
Translation - English Do you feel the itch
That terrible twitch
Right there in your thigh?
Where your body lays?
Your cross they will raise
Against the dark sky.
Do you feel the peck
Right there at your neck?
Your friend, the magpie.
You do feel it, no?
The unending woe!
Well, that's all a lie.
We'll hang 'til we fall
Exonerate all
And we'll never die.
English to Russian: Is Ancient DNA Research Revealing New Truths — or Falling Into Old Traps? General field: Science Detailed field: Anthropology
Source text - English Сразу замечаешь, глядя на залив Тэумы, что в нем есть что-то мистическое. Уникальность этого места — не пышный, типичный для тропиков пейзаж, где растут бананы и манго, кокосы, пальмы, бугенвиллия, и где слышишь пронзительные крики тропических птиц. Нет, это сама форма береговой линии, которая, на фоне цветущей флоры кажется какой-то неестественной. Залив острова Эфате, часть южно-тихоокеанской страны Вануату — имеет форму безупречного, длинного, симметричного прямоугольника. Воды залива спокойные, и волны не разбиваются о берег, а словно ласкают песок. С высоты, кажется, что некий небесный скульптор изваял тихую гавань в прибрежной зоне острова.
В конце 2003 года, в ходе расчистки территории на берегу моря, водитель бульдозера нашел среди обломков гончарные изделия. Местные жители часто натыкались на осколки древней керамики, что вызывало любопытство — говорили, что это фрагменты Ноева Ковчега, осколки скрижали Моисея, кувшин мощами духов предков. Осколки обычно оставались нетронутыми, но слухи о них быстро разошлись, и вскоре находки оказались в культурном центре и национальном музее Вануату. Туда пригласили Стюарта Бедфорда — новозеландского археолога, который уже много лет исследует местные фрагменты керамики, чтобы анализировать осколки. Он сразу заметил характерные для старинной техники узоры, которые похожи на следы зубов крошечного животного, и понял, что фрагменты восходят к моменту, когда происходило первое переселение людей в южную часть Тихого океана.
Бедфорд немедленно вернулся на место раскопок — территорию кокосовой плантации, где производилась расчистка для строительства креветочной фермы. В результате дальнейшей работы было найдено еще больше осколков, обсидиановые инструменты и много человеческих костей, которые тысячелетиями оставались нетронутыми и действительно хорошо сохранились. Вскоре выяснилось, что это крупнейшее и старейшее древнее кладбище из когда-либо обнаруженных в тихоокеанском регионе. Все указывало на то, что найдены останки первых поселенцев, поселившихся на острове. По словам Бедфорда, это место не похоже ни на что, что видели когда-либо прежде, и это, вероятно, последное открытие подобного маштаба в этой части мира.
Археологи надеялись на то, что в результате анализа костей, они смогут понять, как в древности люди добирались до таких отдаленных островов. Вануату — это вулканический архипелаг, который состоит из более 80 островов. Они разбросаны по линии напоминающие рогатку протяженностью в 800 миль в южной части Тихого океана. Европейцы впервые узнали об этой стране в 1606 году, когда португальский мореплаватель остановился здесь, выполняя кровавую миссию по приказу испанского монарха. Острова оставили в покое до конца 18-ого века, когда французские и британские корабли приплыли к острову и подняли флаги. Обе страны управляли архипелагом на равных, они назвали его “Новые Гебриды” вплоть до получения страной независимости в 1980. Однако единого национального самосознания Вануату пока нет. По некоторым подсчетам, Вануату — это самая разнообразная в языковом отношении страна на планете: четверть миллиона жителей — большинство из них коренные народы “ни-Вануату” — владеют примерно 140 языками и сохраняют удивительное разнообразие культурных обычаев. Огромная роль в формировании Национального самосознания сыграло отношение населения к церемониальным браслетам из клыка свиньи, и использование кавы — мягкого наркотического растения, которое выглядит как гороховый суп, а на вкус напоминает размеченную кислую почву. Однако прежде всего, ни-Вануату объединяет удаленность страны: ближайшие соседи находятся в сотнях миль в любом направлении.
Важность этого места раскопок заключается в географическое положение острова. Многие острова в южно-тихоокеанском регионе располагаются в значительно более удаленных местах, так, по сравнению с островом Пасхи, Вануату, кажется, близком соседом Австралии. Но есть и исключение — крошечные острова к востоку от Соломоновых островов. Вануату — это первый твердая земля по другую сторону невидимой морской границы. К западу от этой границы находятся несколько архипелагов, которые составляют так называемую “близкую Океанию”. Эти острова образуют своеобразную цепь, из берегов каждого из них виден берег соседа.
Древние народы, мигрирующие из Африки в течение десятков тысяч лет, пересекали Юго-Восточную Азию и продвигались вперед, перепрыгивая с одного острова на другой, и, предположительно, переплывая каналы между островами на грубых плотах. Но примерно 40000 лет назад они добрались до открытого океана. Перед ними простирались более 200 миль огромного водного пространства, так называемая далекая Океания.
На протяжении десятков тысяч лет, никто не пересекал эту границу, пока, наконец, кто-то не осмелился уплыть за горизонт в великую неизвестность. Первый переход через эту невидимую границу был одним из самых значимых и смелых подвигов доисторического периода. Заселение далекой Океании — малоизвестное событие, но несомненно ключевой момент в истории человечества — уже давно вызывает у людей благоговение и трепет. В середине 20-ого века археологи обнаружили древние, уникальные для региона инструменты и керамику. Было установлено, что они принадлежали первым поселенцам — народу Лапита. Ученые определили, что они начали заселять регион примерно 3000 лет назад. Предполагалось, что все остальные следы народа Лапита канули в лету.
Но в 2014 Бедфорд получил еще один неожиданный звонок от ученого, занимающегося генетикой в Гарварде. Там небольшая группа ученых разработала новаторскую методику извлечения и анализа ДНК из древних костей. Открытие было настолько прорывным, что это заставило их полностью пересмотреть предыдущее понятие о древних народах. В то время они подготавливали революционный доклад о европейском происхождении человечества, но после открытия они решили обратить внимание на Южно-Тихоокеанский регион. Они попросили Бедфорда помочь им получить доступ к останкам в Тэуме. Бедфорд согласился, и в течение следующих четырех лет команда из Гарварда собрала новые данные о ДНК и представила радикально новую теорию происхождения первых поселенцев далекой Океании.
Я встретился с Бедфордом прошлым летом в тихой горной столице Вануату, Порт-Виле, перед входом в Национальный музей. Это высокий, дружелюбный человек, у него квадратная голова, короткие каштановые волосы, и размашистая, как у фермера, походка. Он постоянно щурится, как будто обдумывает сложные философские вопросы. Мы сели в его машину—белый “Ленд Крузер”—и поехали в маленький опрятный посёлок за пределами города. Там нас ждал начальник местной полиции Сайлас Албин. Он обнял Бедфорда и провел нас через деревенский сад, мимо банановых деревьев и клубнеплодов к высокому известняковому утесу с прекрасным видом на залив Тэумы.
Мы поделили яркую, скользкую мякоть папайи, которую Бедфорд порезал своим мачете, и он, в то время работавший в Австралийском национальном университете, объяснил мне причины, по которым эта защищенная гавань, в тот момент мерцающая в свете радуги, была идеальном местом для заселения древных народов. Те, кто впервые приплыли к этим незаселенным островам, нашли огромное количество рыбы, свободную землю, и животных, на которых было легко охотиться, потому что они раньше не встречались с человеком. Те, кто исследуют первых поселенцев считают, что их прибытие в этот регион был решающим моментом в истории развитии человечества.
2. Предыстория: краткий обзор
Бóльшую часть истории мы опирались на устные традиции и древние тексты, чтобы понять наше происхождение. Один ученый 17-го века, на основе генеалогии из Библии, рассчитал, что земля была создана в 4004 году до н.э., и после дальнейшего исследования, он уточнил дату: 23 октября. Исаак Ньютон раскритиковал древних египтян за их «тщеславие» — согласно их календарю, египетская монархия существовала даже до сотворения самого мира. Как сказал выдающийся британский археолог Колин Ренфрю: «Любой образованный человек в 17-ом, даже в 18-ом веке посчитал бы совершенно идиотской теорию о том, что история человечества началась более 6000 лет назад».
Однако вскоре были сделаны некоторые изобретения, что предоставило возможность подробно исследовать доисторический период. В 1895 году два прорывных научных достижения подтвердили теорию о том, что история человечества началась намного раньше, чем в 4004 году до н.э. Первым из них была теория, предложенная неким геологом и любителем истории, что останки животных, обнаруженные вместе с каменными орудиями в Англии и Франции, свидетельствуют о древности человеческого общества. Вторым был публикация книги Дарвина "Происхождение видов", которая противоречила теории творения, предложенной в Библии, и более общее понятие, что мир был создан всего лишь несколько тысяч лет назад. Вдруг оказалось реальное, что эти останки были в земли с незапамятных времени.
Прежде чем сложить полную картинку о том, что произошло в древние времена, им надо было найти способ определить точную дату события. В начале 20-ого века, геологи и археологи начали использовать современные данные о регулярных осадочных отложениях, чтобы составить своего рода доисторического календаря. Например, они определили, что последний ледниковый период закончился примерно 10000 лет назад. Археологи начали совместить эти данные с самыми древними письменными документами — египетскими и месопотамскими записами, которые были написаны с 4000 - 5000 лет назад. Даже если всего лишь несколько древних народов вели календари, ученые могли использовать их как ориентир, чтобы определить возраст слоя почвы.
Это было великим достижением. Оказалось, что ученые слишком опирались на письменные отчеты из Египта и Ближнего Востока, и это привело к тому, что они начали верить, что эти цивилизации были просто лучше других и сделали предположения, основанные на этой теории — они считали, например, что строители Стоунхенджа несомненно были вдохновлены дизайном великих пирамид.
В 1949 году физик-химик Уиллард Либби разработал методику датирования с помощью радиоактивного углерода и перевернул весь мир. Открытие позволило ученым определять точные даты, а не просто угадывать по древним текстам, и это подорвало фундаментальные основы археологии. (Невозможно, что Стоунхендж не был смоделирован на основе пирамид, а на самом деле был построен в то же время, что и пирамида в Гизе). Многие не желали принимать новые выводы. Один знаменитый археолог из Эдинбурга даже сказал, неудачно, что они были совсем неприемлемыми с точки зрения археологии. К началу 1960-ых годов уже было невозможным игнорировать данные, и новое поколение ученых пересмотрели все предыдущие понятия и заложили новые принципы археологии, не основанные на теории, что всего лишь несколько более развитых обществ единолично обеспечили развития всего человечества.
В 1967-м году молекулярный биолог из Калифорнийского университета в Беркли Аллан Вильсон, вместе с одним из своих студентов Винсентом Саричем, доказали, что возможно определить отношение между различными видами животных, не только за счет анализа ископаемых остатков, но и количественного анализа белков в крови, взятых у живущих людей и животных. Вильсон обнаружил, что наше предки ответвились от обезьян всего лишь 5 млн лет назад — намного раньше, чем предполагалось.
К концу 80-ых годов биологи, специализирующиеся на популяционной генетике, тоже внесли свой вклад в решение загадки. Любой геном представляет собой мозаику генетических данных, передающихся из поколения в поколение — таким образом, в нашем организм сохраняется информация не только о нас, но о наших предках. В каждом новом поколении случайные мутации появляются как опечатки в генетическом коде. Со временем некоторые мутации исчезают, но другие распространяются и становятся статистически существенной частью генетической “подписи” группы населения. Если два группы уже давно не встречались, то есть, больше не скрещиваются, между ними будет меньше общих мутаций. Если они размножаются и гены смешиваются, между ними будет больше общих генов. Эта информация позволила исследователям показать, что современный человеческий геном содержит генетический материал от различных древних обществ. Однако все еще было были трудно определить, когда и где эти группы смешались.
Чтобы решить эти вопросы, необходимо анализировать не только современную, но и древнюю ДНК. Идея о том, что ключевая информация о прошлом сохраняется в древних останках появилась в 1984, когда Уилсон заявил о том, что в его лаборатории удалось выделить ДНК из сохранившегося в виде образца соленой кожи «квегги» — вымершего животного семейства лошадиных, имеющего голову зебры и ноги осла. В 1993-ом году Стивен Спилберг открыл нам глаза на возможные фантастические использования данных ДНК когда он выпустил фильм «Парк Юрского Периода». После выхода фильма журнал «Nature» (Природа) опубликовал результаты секвенирования ДНК насекомого, попавшего в янтарь — хотя исследование подвергалось критике когда возникли подозрения о том, что образец был загрязнен ДНК исследователей — а многие все еще скептически относились к этой новой сфере науки.
За последние несколько лет растущая группа ученых наконец-то доказывает важность этой работы. Они считают, что древняя ДНК не только прольет свет на наше прошлое, но и приведет к тому, что гарвардский генетик Дэвид Рейх назвал «революцией генома в сфере изучения происхождения человечества».
Translation - Russian Is Ancient DNA Research Revealing New Truths —
or Falling Into Old Traps?
PART I
A faint aura of destiny seems to hover over Teouma Bay. It’s not so much the landscape, with its ravishing if boilerplate tropical splendor — banana and mango trees, coconut and pandanus palms, bougainvillea, the apprehensive trill of the gray-eared honeyeater — as it is the shape of the harbor itself, which betrays, in the midst of such organic profusion, an aspect of the unnatural. The bay, on the island of Efate in the South Pacific nation Vanuatu, is long, symmetrical and briskly rectangular. In the expected place of wavelets is a blue so calm and unbroken that the sea doesn’t so much crash on the land as neatly about it. From above, it looks as though a safe harbor had been engraved in the shoreline by some celestial engineer.
In late 2003, while clearing land just above the seaside, a bulldozer driver found a broken piece of pottery in the rubble. The villagers of Vanuatu often happen upon shards of timeworn ceramic, which spark an idly mythical curiosity; they’re said to be fragments of Noah’s Ark, or the original Ten Commandments, or the burst water vessels of powerful ancestral spirits. These shards are often left alone, but word in this particular case traveled quickly, and the artifact soon found its way to the Vanuatu Cultural Center and National Museum, where Stuart Bedford, a New Zealand archaeologist who had studied local pot shards for years, was called in to inspect it. He immediately recognized its distinctive pattern — “dentate stamping,” an ancient technique so named because it looked as though some tiny-toothed creature had bitten an intricate pattern into the ceramic — and understood that this pottery coincided with the very first movement of ancient peoples into the South Seas.
Bedford rushed to the site of the discovery, an old colonial coconut plantation that the bulldozer had been clearing for use as a prawn farm. Further burrowing turned up not only more pottery but also tools of obsidian and a great cache of human bones, which had lain undisturbed and unusually well preserved over thousands of years. The site was soon identified as the oldest and largest prehistoric cemetery ever found in the Pacific. Everything at the site indicated a founding colony — first arrivals to the shores of uninhabited islands. Teouma was, according to Bedford, “unlike anything anyone had ever seen, or was likely to see, in this part of the world ever again.”
Archaeologists hoped the bones might help provide a clue to the abiding mystery of how anybody had gotten to these far-off coastlines in the first place. Vanuatu is a volcanic archipelago of more than 80 islands littered in an extended slingshot shape across an 800-mile arc of the South Pacific. Europeans first heard of its existence in 1606, when a Portuguese navigator stopped through on a brief but violent imperial errand for the Spanish crown. The islands were largely left to their own devices until the end of the 18th century, when French and British ships arrived to plant their own flags. The two countries ruled the archipelago as a joint colony, called the Condominium of the New Hebrides, until independence was achieved in 1980. National coherence remains a work in progress. By some measures, Vanuatu is per capita the most linguistically diverse country on the planet: Its quarter-million citizens, predominantly the native ni-Vanuatu, speak as many as 140 different indigenous languages and maintain an astonishing variety of cultural practices. A meaningful national identity has been constructed from a common appreciation of ceremonial pig-tusk bracelets and the taking of kava, a very mild narcotic root that looks like primordial pea soup and tastes like a fine astringent dirt. Above all, however, the ni-Vanuatu are bound together by the fact of the country’s nautical isolation: Their nearest neighbors are hundreds of miles in any direction.
It is the peculiar geography of this isolation that made the Teouma site so significant. Many of the islands of the South Pacific are much farther-flung: Easter Island makes Vanuatu look like an Australian exurb. But with one very small exception — the tiny eastern outliers of the Solomon Islands — Vanuatu offers the first solid ground on the far side of a major but invisible maritime boundary. On the west side of that border is a string of archipelagoes called Near Oceania: islands chained to one another (and to the rest of the world) by lines of sight. Prehistoric peoples, after tens of thousands of years of travel by foot from Africa, had arrived at the end of Southeast Asia and hopscotched their way forward via short sea outings, presumably crossing the narrow channels they encountered on crude watercraft. Finally, however, some 40,000 years ago, their path was decisively blocked by open ocean. In front of them, across more than 200 miles of empty sea, was the vast aquatic wilderness of Remote Oceania.
That border marked the absolute limit of human expansion for tens of thousands of years, until at last someone sailed out across the naval event horizon and into the unknown. This first traversal was one of the greatest and most courageous passages in human prehistory. The peopling of Remote Oceania — an obscure exodus that easily ranks among the signal triumphs of the ancient world — has inspired awe and vexation for generations. In the mid-20th century, archaeologists came to identify these first voyagers with a set of jars and tools unique to the region, the “Lapita cultural complex,” and determined that they crossed the boundary into Remote Oceania some 3000 years ago. Further details were presumed lost to history.
But in 2014, Bedford got another surprise call, this time from a researcher affiliated with a genetics team at Harvard. A small group of pioneering lab scientists had found ways to isolate and analyze DNA from ancient bones, methods potent enough to inspire a wholesale revision of our knowledge about ancient peoples. The Harvard operation, which was then preparing a landmark paper about European origins, now intended to visit their attention upon the South Pacific, and they wanted to know whether Bedford might facilitate access to the Teouma remains. Bedford agreed, and over the next four years, the Harvard team used the DNA they found to present a radical new story about Remote Oceania’s first settlers.
Bedford and I met last summer in the hilly and sedate capital of Port-Vila, outside the towering thatched A-frame of the national museum. He is tall and friendly, with a square head, short brown hair, a rancher’s open gait and the incessant squint of someone in perpetual communion with the near-hopeless complication of human affairs. We climbed into his white Land Cruiser and drove to a tidy village compound outside town. There, Bedford embraced the local chief, Silas Alben, who led us through village gardens of banana and tuber to a high limestone cliff with a sprawling view of the Teouma site.
As we shared the sweating neon flesh of a machete-split papaya, Bedford, now affiliated with the Australian National University, ran through all the reasons that the sheltered cove far below — just then rippling beneath a late-afternoon rainbow — would have made an inviting stage for the encounter of an ancient people with a primeval place. For whoever arrived in those first canoes, these empty islands offered a bounty of unfished reefs, unoccupied land and naïve, slow-moving animal prey; for those who now studied those first colonists, their arrival represented an important inflection point in human expansion and development.
2. Prehistory: A History
For most of human history, our beliefs about our origins drew upon oral traditions or the evidence found in ancient texts. One 17th-century scholar calculated, on the basis of biblical genealogies, that the creation happened in 4004 B.C.; subsequent refinements settled on the date of Oct. 23. Sir Isaac Newton criticized the ancient Egyptians for the “vanity” of their own calendrical reckoning, which placed the beginning of their monarchy before the existence of the world. As the pre-eminent British archaeologist Colin Renfrew once put it, “For an educated man in the 17th or even the 18th century, any suggestion that the human past extended back further than 6,000 years was a vain and foolish speculation.”
It wasn’t long before a series of scientific interventions pried open human prehistory to methodical study. Two great advances of 1859 helped cement the view that 4004 B.C. was not, in fact, the starting point of all human activity. The first was the argument, made by a geologist and an antiquarian, that animal remains found alongside stone tools in Britain and France proved the antiquity of the human race. The second was the publication of Darwin’s “On the Origin of Species,” which was incompatible with both the specifics of biblical creationism and the more general proposition that the world was only a few thousand years old. It was all of a sudden widely plausible that stuff in the ground had been there for an unimaginably long time.
Before anyone could even begin to tell an ordered story about what might have happened, however, there needed to be a way to differentiate what happened sooner from what happened later. In the early 20th century, geologists and archaeologists began to draw upon contemporary observations of regular sedimentary deposits to project elementary prehistorical “clocks” backward in time. The end of the last ice age, for example, was set at about 10,000 years ago. Archaeologists then realized that they could cross-reference these geological clocks with the earliest written documents, ancient Egyptian and Mesopotamian records that reached back 4,000 or 5,000 years. If geological time could be roughly calibrated everywhere, and if even a smattering of places had left behind calendars, recorded history could be tied to sedimentary chronology and true dates derived from the ground.
This was heralded as a magnificent advance. The trouble, as it turned out, was that an emphasis on written records from Egypt and the Middle East prompted scholars to take for granted the cultural superiority of those early civilizations and to make major assumptions on that basis — Stonehenge, for example, simply had to have followed the majesty of the Great Pyramids.
In 1949, the invention of radiocarbon dating, by the American physical chemist Willard F. Libby, turned the whole field upside down. By giving cosmically certain dates rather than cross-referenced estimations, radiocarbon dating undermined virtually all of archaeology’s basic premises. (Stonehenge could not have been patterned after the Great Pyramids if it was built at the same time as Giza.) There was stubborn resistance to the new lab results. These dates, pronounced one vaunted Edinburgh archaeologist with a now-notorious sniff, are “archaeologically unacceptable.” By the early 1960s, they could no longer be ignored, and a new generation of archaeologists gutted the discipline and rebuilt it with very different assumptions — ones that did not rely on the idea that a few peoples of first-rate culture and pedigree had been responsible for humanity’s major steps forward.
In 1967, the molecular biologist Allan Wilson at the University of California, Berkeley, along with one of his students, Vincent Sarich, demonstrated that evolutionary relationships between species could be determined not only from fossils but also, via a quantitative analysis of blood proteins, from living specimens. Humans and apes, Wilson found, diverged only five million years ago — far more recently than previously believed.
Within the decade, researchers trained in the discipline of population genetics would get in on the historical act. Every contemporary genome is a mosaic of individual tiles passed along from thousands of ancestors; each of us thus contains not only our “own” ancestry but those of multitudes. With each new generation, random mutations, like misspellings, are introduced into a population; some of these will disappear over time, but others will increase in frequency until they are common enough to become a statistically significant part of a population’s genetic signature. If two populations have been distinct for a long time — that is, if people from one don’t tend to mate with people from the other — they will share fewer of these mutations; if they encountered each other and were fruitful, their mutation frequencies will overlap. These insights could be made relevant to prehistorians insofar as they could demonstrate that modern human populations were forged in the mixture of ancient ones. It was still mostly impossible, though, to conclude anything about when these groups might have mixed, or where, or how.
The answers to those questions required not just contemporary genetic data but actual prehistoric DNA. The idea that it might be preserved in old specimens has been around since 1984, when Wilson announced that his lab had extracted DNA from the salted skin of a quagga, an extinct equine species with the head of a zebra and the haunches of a donkey. The further possibilities suggested by ancient DNA were awarded a special place in the public imagination by the 1993 release of Steven Spielberg’s “Jurassic Park.” But even as the journal Nature capitalized on the premiere with a paper that sequenced the DNA of an amber-trapped weevil — a study rendered dubious after widespread speculation that the sample had been contaminated with the researchers’ own DNA — observers wondered whether the sequencing of ancient genomes was just a neat trick or research of actual value.
Over the past few years, a growing cohort of scientists has at last produced a fantastic answer. Ancient DNA, they believe, not only allows us to cut through what scholars once wrote off as “wrapped in a thick fog” of “heathendom.” It promises nothing less than what the Harvard geneticist David Reich has called “the genome revolution in the study of the human past.”
Russian to English: Нефть переживет избыток спроса General field: Other Detailed field: Petroleum Eng/Sci
Source text - Russian Нефть переживет избыток спроса
Недостаток финансирования изменит баланс на рынке после 2020 года
США обеспечат более половины мирового прироста добычи нефти и конденсата в ближайшие пять лет, следует из нового прогноза до 2023 года Международного энергетического агентства (МЭА). Такой рост позволит этой стране опередить Саудовскую Аравию и Россию в добыче и стать крупным игроком и на рынке экспорта. В РФ объемы поставок будут расти до начала 2020-х годов, однако дальнейшее поддержание добычи будет ограничено затрудненным доступом к технологиям и финансам, предупреждает агентство.
Общая мировая добыча нефти и конденсата вырастет к 2023 году на 6,4 млн баррелей в сутки (б/с), из которых на США придется 3,7 млн б/с. Такие цифры приведены в долгосрочном прогнозе МЭА по рынку нефти. Мировой спрос к 2023 году при этом вырастет чуть больше — на 6,9 млн б/с. Более половины прироста потребления обеспечат Китай и Индия.
До 2020 года рекордное предложение из стран, не входящих в ОПЕК, будет с избытком покрывать рост спроса, но уже к 2023-му (если уровень инвестиций останется недостаточным) «подушка» запасов достигнет минимального с 2007 года уровня в 2,2% спроса, может возникнуть дефицит, что грозит повышением волатильности цен на нефть, предупреждают в МЭА. Чтобы обеспечить будущий, как сказано, «здоровый спрос» потребуется дополнительное увеличение инвестиций. В 2017 году ни прироста, ни падения вложений в отрасль не наблюдалось (в предыдущие два года спад составил по 25%). В этом году увеличение инвестиций будет ограниченным, притом что только для поддержания добычи на текущем уровне требуется ежегодное замещение около 3 млн б/с предложения, отмечается в докладе.
Почему миру не уйти от нефти и газа
По прогнозу МЭА, страны ОПЕК к 2023 году увеличат добычу нефти всего на 750 тыс. б/с, не входящие в картель — на 5,2 млн. Лидером роста будут США, где только добыча сырой нефти увеличится на 2,7 млн, до 12,1 млн б/с, а суммарный объем предложения вместе с конденсатами приблизится к 17 млн б/с, что будет сопоставимо с размером спроса в стране. В агентстве полагают, что США будут весомым игроком и на экспортном рынке — поставки в Китай уже сейчас названы существенными. Также заметный рост добычи будет наблюдаться в Бразилии, Канаде и Норвегии. При этом общий объем традиционной добычи нефти в странах, не входящих в ОПЕК, к 2023 году будет ниже текущих уровней.
Самое резкое падение добычи, по прогнозу МЭА, ждет Венесуэлу — к 2023 году она может упасть на 650 тыс. б/с (с текущих 1,6 млн б/с), до минимума с 1940-х годов. «Несмотря на то что Венесуэла обладает самыми крупными запасами нефти, производство снижается уже на протяжении более чем десяти лет. Максимум был достигнут в 1998 году, на уровне 3,4 млн б/с»,— напоминают в агентстве.
Добыча нефти в России достигнет пика в начале 2020-х годов, ожидает МЭА. После этого может начать снижаться, «если российские компании не смогут обеспечить развитие технологий и финансирование новых проектов, а правительство не будет стимулировать инвестиции через налоговый режим». В прошлом году показатель добычи вновь оказался самым высоким в мире — 11,36 млн б/с. Произошло это несмотря на действие сделки ОПЕК+ (среднегодовой уровень добычи оказался выше, чем в 2016-м, так как в октябре 2016-го, с которого ведется отсчет выполнения ограничений, добыча была рекордно высокой).
Translation - English The oil industry will survive a period of surplus demand
Lack of funding will change the market balance after 2020.
The United States will provide more than half of the global increase in oil and natural-gas condensate production in the next five years, according to the International Energy Agency’s (IEA) new forecast for the period up to 2023. This growth will allow the country to surpass Saudi Arabia and Russia in oil production and become the largest player in the export market. In Russia, the supply volume will grow until the beginning of 2020, although the IEA predicts that maintaining these production levels will be difficult due to limited access to technological and financial resources.
By 2023, the total global oil and condensate production will grow by 6.4 million barrels per day (bpd), 3.7 million of which will be supplied by the US. These numbers are given by the IEA’s long-term oil market forecast. The global demand during this period will grow even more, by 6.9 million bpd. More and half of this growth will come from China and India.
The record supply from non-OPEC countries will more than cover demand growth until 2020, but by 2023 (if investment remains insufficient) this reserve cushion will fall to the lowest levels since 2007—just 2.2% of demand—which could result in a shortage that could increase the volatility of oil prices, warns the IEA. In order to ensure healthy demand in the future, we must increase investment. In 2017, we saw neither a growth nor a decline in investments (for the previous two years, it had been falling by 25% annually.) This year, investment growth will be limited, although just maintaining current levels of production will require supplementing the equivalent of 3 million bpd annually, according to the report.
Why the world won’t turn away from oil and gas
According to the IEA forecast, by 2023, the OPEC countries will increase their oil production by only 750 thousand bpd, while non-OPEC countries will increase production by 5.2 million bpd. The US will be a leader in growth, as crude oil production alone will increase by 2.7 million, to 12.1 million bpd, and the total supply, including condensate, will be close to 17 million bpd, which will be comparable to the country’s demand volume. The agency believes that the United States will be a heavy player in the export market as well - they’ve already called US supplies to China “significant.” We will also see a substantial increase in production from Brazil, Canada and Norway. At the same time, the total volume of conventional oil production in non-OPEC countries by 2023 will be below current levels.
The country that will experience the sharpest decline, according to the IEA forecast, is Venezuela: by 2023, it could fall by 650 thousand bpd (from current production of 1.6 million bpd,) to the lowest levels since the 1940s. “Despite the fact that Venezuela has the largest oil reserves in the world, production will decrease over the next decade. The country reached its highest levels in 1998, when production was 3.4 million bpd,” says the IEA.
The IEA expects that oil production in Russia will reach its peak in the early 2020s. After that, it may begin to decline, “…if Russian companies cannot ensure technological development and finance new projects, and the government doesn’t stimulate investment through tax mechanisms.” Last year, the production rate was again the highest in the world—11.36 million bpd. This happened even despite the repercussions of the OPEC+ deal: the average annual production level was higher last year than in 2016, given that in October of 2016, when the production limits were put in place, production was at a record high.
Russian to English: Проблема поиска бозона Хиггса General field: Science Detailed field: Physics
Source text - Russian Проблема поиска бозона Хиггса
Исследование элементарной частицы, играющей основную роль в Стандартной модели фундаментальных взаимодействий
9 AUGUST 2012
Бозон Хиггса или хиггсовский бозон – это предположительно существующая элементарная частица, не имеющая электрического заряда и спина, которая принимает участие в слабых взаимодействиях и играет важную роль в Стандартной модели фундаментальных взаимодействий (СМ). Предполагается, что в результате взаимодействия с хиггсовским бозоном все частицы Стандартной модели приобретают свои массы. Причина, по которой для образования масс понадобилось введение новой частицы, кроется в природе этой модели.
Стандартная Модель
Современная теория элементарных частиц – Стандартная модель фундаментальных взаимодействий – строится на основе понятия симметрии. Это не только знакомая нам пространственная симметрия, а симметрия относительно преобразований в так называемом внутреннем пространстве, как, например, симметрия относительно фазовых преобразований или относительно вращений в пространстве «изоспина» или в пространстве «цвета».
Согласно Стандартной модели, весь материальный мир построен из частиц двух сортов: кварков и лептонов. Из кварков построены протоны и нейтроны, из которых состоят ядра атомов, а легчайший лептон – электрон – образует атомную оболочку. Всего известно шесть сортов кварков и столько же сортов лептонов. Их обычно подразделяют на три поколения, которые полностью идентичны за исключением значений их масс. Каждое последующее поколение тяжелее, чем предыдущее. Все эти частицы открыты экспериментально на ускорителях в прошлом веке.
Различают три типа фундаментальных взаимодействий элементарных частиц: сильное, слабое и электромагнитное. Существует ещё гравитация, но она очень слаба и ею обычно пренебрегают в физике микромира. Сильное взаимодействие ответственно за стабильность атомного ядра, слабое взаимодействие осуществляет процесс распада ядер, что является источником термоядерной энергии Солнца, а электромагнитное взаимодействие – это хорошо знакомый нам свет, который переносит энергию Солнца на Землю и является источником жизни. Все эти взаимодействия кварков и лептонов осуществляются путем обмена квантами соответствующего поля: глюонами, слабыми бозонами и фотонами в случае сильного, слабого и электромагнитного взаимодействия, соответственно.
Симметрии, связанные с этими тремя взаимодействиями, формулируются на языке теории групп и отвечают преобразованиям в соответствующем пространстве параметров. Уравнения, которыми описываются кварки и лептоны, а также частицы – переносчики взаимодействий, должны быть инвариантны относительно преобразований симметрии. Это требование есть следствие тех законов сохранения, которые были проверены экспериментально. Конкретный вид групп симметрии – это также вопрос соответствия теории с экспериментом. В результате многолетних усилий были установлены группы симметрии трёх фундаментальных взаимодействий. Этими группами являются соответственно группы SU(3), SU(2) и U(1) – так называемые унитарные группы.
Парадокс массы
Примечательно, что наличие симметрий уравнений движения для частиц, не только приводит к законам сохранения, например, электрического заряда, лептонного и барионного (кваркового) зарядов, но и определяет свойства их взаимодействий, разрешённые моды распада, времена жизни, и так далее. Таким образом, вид симметрии является определяющим при формулировке модели фундаментальных взаимодействий. И здесь мы сталкиваемся с проблемой принципиального характера: перечисленные группы симметрии Стандартной модели запрещают существование масс у кварков, лептонов и частиц-переносчиков взаимодействий. В то же время, известно, что безмассовыми являются лишь фотон и глюон – переносчики электромагнитных и сильных взаимодействий, а все другие частицы обладают массой.
Для разрешения этого парадокса требуется нарушение симметрии, однако таким образом, чтобы не разрушить те свойства частиц, что твердо установлены экспериментально. Следует ещё отметить, что теория, которая описывает элементарные частицы, является квантовой теорией поля – обобщением квантовой механики на системы с бесконечным числом степеней свободы. Для своей математической согласованности квантово-полевая Стандартная модель фундаментальных взаимодействий с необходимостью должна обладать симметрией. Иначе она приводит к неправильным предсказаниям, не согласующимся с экспериментом.
Спонтанное нарушение симметрии
Для решения этой серьёзной проблемы был предложен так называемый механизм спонтанного нарушения симметрии, известный в статистической физике, но приобретший новые черты в релятивистской физике элементарных частиц. Дело в том, что спонтанное нарушение симметрии обычно сопровождается появление безмассовых состояний, которые не наблюдаются в физике частиц. Однако оказалось, что в данном случае эти безмассовые состояния являются фикцией и на самом деле являются продольными модами векторных бозонов – переносчиков слабого взаимодействия. Механизм спонтанного нарушения симметрии с поглощением безмассовых мод в продольные состояния векторных бозонов иногда называют механизмом Хиггса по имени ученого, одного из авторов данной идеи. Стоит отметить, что первые опубликованные работы, где был предложен этот механизм, принадлежат бельгийцам Роберту Брауту и Франсуа Энглерту и шотландцу Питер Хиггсу. К этому же выводу независимо пришли американцы Геральд Гуральник, Карл Хаген и англичанин Томас Киббл.
Идея спонтанного нарушения симметрии состоит в том, что дифференциальные уравнения движения остаются неизменными и определяются ненарушенной симметрией теории, а нарушение касается только начальных условий. Наглядно это можно продемонстрировать на следующем примере: представьте себе, что Вы сидите за ужином за круглым столом и перед каждым гостем стоит прибор, а между приборами – салфетка. Ситуация полностью симметрична относительно вращений стола. При большом количестве гостей группа симметрии вращений круглого стола есть группа U(1), прямо как группа электромагнитных взаимодействий. Теперь представим, что какой-то гость выбирает салфетку слева либо справа от себя. Как только он это сделал – симметрия нарушена. И теперь все гости должны выбрать салфетку соответственно. Таким образом, при сохранении симметрии круглого стола и всей рассадки гостей, начальные условия симметрию относительно вращений нарушили.
Как использовать данный механизм в Стандартной модели фундаментальных взаимодействий и почему он позволяет придать массу всем частицам? Прежде всего в модель вводится дополнительное поле спина 0. Таких полей в Стандартной модели не было: все кварки и лептоны имеют спин 1/2, все переносчики взаимодействий – спин 1. Затем предполагается, что потенциал имеет такой вид, что низшее энергетическое состояние соответствует ненулевому среднему значению поля. В Стандартной модели потенциал выбирается в форме, напоминающей донышко бутылки из под шампанского, или в форме мексиканской шляпы. В этом случае положение в центре является неустойчивым, а устойчивым низшим состоянием является положение вдоль жёлоба окружающего центр. Потенциал при этом симметричен относительно вращений вокруг оси проходящей через центр, но если выбрать какое-либо положение на жёлобе – это нарушит вращательную симметрию. В Стандартной модели это соответствует группе симметрии слабых взаимодействий – SU(2). То есть осуществляется спонтанное нарушение симметрии: уравнения движения симметричны, а начальное значение – среднее значение поля – нарушает симметрию. Это среднее значение – конденсат – является величиной постоянной, не зависящей от точки пространства и времени. Это как бы некое поле в которое погружены все частицы Стандартной модели.
Механизм генерации масс
Распространяясь в пространстве, частицы взаимодействуют с постоянным полем как с некоторой вязкой средой, что приводит к замедлению их движения, тем больше, чем сильнее взаимодействие. Тем самым они приобретают массу, пропорциональную силе взаимодействия с этой средой. Это сразу же приводит к предсказанию – отношения масс различных частиц должно быть пропорционально отношению соответствующих констант, характеризующих силу взаимодействия. В случае частиц – переносчиков слабого взаимодействия, так называемых W и Z –бозонов, это предсказание блестяще выполняется.
Тем самым все частицы, взаимодействующие с этим новым полем, приобретают массу. Это относится к кваркам, лептонам и W и Z –бозонам. Фотон и глюон с этим полем не взаимодействуют и остаются безмассовыми. Соответственно группа симметрии Стандартной модели становится нарушенной, а не нарушенными остаются группы SU(3) и U(1).
Однако, проявлением существования нового поля является не только конденсат. В квантовой теории каждому полю соответствуют квантовые флуктуации, проявляющиеся как частицы. Частицей соответствующей данному новому полю и является пресловутый бозон Хиггса – частица спина 0. Хиггсовский бозон тоже приобретает массу в результате взаимодействия с той же самой средой, так что она тоже пропорциональна силе этого взаимодействия. Но, так как теория не предсказывает значение константы самодействия бозона Хиггса, не предсказывается и его масса.
То есть мы знаем свойства хиггсовского бозона, знаем вид его взаимодействия с другими частицами, но не знаем его массу. По этой причине его экспериментальное обнаружение затруднено. Теория даёт лишь косвенные ограничения на массу хиггсовского бозона в пределах от 10 до 600 масс протона, хотя прецизионные измерения параметров слабого взаимодействия, произведенные на электрон-позитронном коллайдере Европейского центра ядерных исследований в Женеве скорее указывают на более узкий интервал в районе 100 протонных масс.
Экспериментальный поиск
Экспериментальный поиск хиггсовского бозона осуществлялся в последнее время на всех ускорителях. Проблема его обнаружения состояла в том, что хиггсовский бозон, как и большинство элементарных частиц, является нестабильным и практически мгновенно распадается на более лёгкие частицы. Несмотря на то, что он движется со скоростью близкой к скорости света, он успевает пролететь ничтожное расстояние, и детекторы регистрируют лишь продукты его распада. Это есть уже известные нам частицы: фотоны, кварки, лептоны и W и Z – бозоны. Последние, в свою очередь, также распадаются. Таким образом, обнаружение хиггсовского бозона осуществляется по продуктам его распада. Однако, те же самые частицы рождаются на ускорителях и в отсутствии хиггсовского бозона. Это значит, что признаком рождения хиггсовского бозона является избыток рождённых вторичных частиц с энергией равной массе хиггсовского бозона. То есть, задача детектора состоит в фиксации потока вторичных частиц и измерении их энергии. При некоторой энергии должен наблюдаться избыток частиц по отношении к расчетному и это будет сигналом рождения хиггсовского бозона. Как видим, всё не так просто.
Уже упоминавшийся электрон-позитронный женевский коллайдер не нашёл хиггсовский бозон и установил нижний предел на его массу в размене 115 протонных масс. Причиной его необнаружения, являлась недостаточная энергия коллайдера. С другой стороны, протонные коллайдеры, уже закрытый коллайдер в Национальной лаборатории им. Э.Ферми под Чикаго и работающий сейчас Большой адронный коллайдер в Женеве, имеют достаточную энергию, но приводят к такому количеству рождающихся частиц, что «рассмотреть» хиггсовский бозон оказывается очень трудно.
В силу специфики рождения частиц на протонном коллайдере, движение происходит в обратном направлении, от больших масс к меньшим. Большой адронный коллайдер последовательно исследовал интервал масс от 600 до 115 ГэВ и в 2011 году интервал возможных значений массы хиггсовского бозона сузился до 115-130 протонных масс.
Следует, однако, отметить, что хотя для придания масс всем известным частицам достаточно одного хиггсовского бозона, существовала вероятность, что реализуется более сложная схема, включающая несколько таких частиц разной массы. При этом, правда, легчайшая из них обладала бы теми же свойствами, что и один единственный хиггсовский бозон.
Необходимость введения дополнительной частицы спина 0, или даже нескольких таких частиц, часто рассматривалась как недостаток механизма Хиггса в Стандартной модели. Надо сказать, что до сих пор в природе не обнаружено ни одной фундаментальной частицы спина 0, хотя они являются очень популярными составляющими многих моделей в физике частиц и космологии.
Возможно, что это частица не является элементарной, а состоит из других частиц, как протон и нейтрон состоят из кварков. Такую возможность тоже следует принимать во внимание, однако, эффективно, даже будучи составным, хиггсовский бозон всё равно должен проявиться в экспериментах на ускорителях.
Открытие 2012 года
4 июля 2012 года в Европейском центре ядерных исследований в Женеве состоялся семинар, на котором ЦЕРН (Европейский Центр ядерных исследований) заявил об открытии новой частицы с массой в районе 125.5 ГэВ по своим свойствам напоминающей столь желанный бозон Хиггса. В этот час во многих университетах и научных центрах во всём мире физики с волнением следили за происходящим и с нетерпением ожидали того, что на самом деле ни для кого не было секретом, секретом были лишь детали: какова статистика? каково значение массы? получен ли сигнал на уровне 5 сигма?
Несомненно, открытие новой частицы (надеемся, что определение квантовых чисел позволит подтвердить, что речь действительно идет о хиггсовском бозоне) явилось важнейшим событием в физике высоких энергий. Уместно вспомнить, что первые указания на существование новой частицы появились в 2011 году, когда было набрана светимость в 5/фб. В 2012 году набрано ещё 6/фб и уровень достоверности по двум основным каналам распада: в два фотона и в четыре лептона, достиг 5 сигма. Вероятно, в конце года, когда ожидается утроение статистики, будут определены квантовые числа – спин и четность, и можно будет уверенно говорить об открытии хиггсовского бозона.
Поразительно, как появление экспериментальных данных, содержащих по сути дела одно число – 125.5 ГэВ, возбудило физическое сообщество. Важен, конечно, сам факт существования хиггсовского бозона, а не его масса, но и масса, как оказалось, говорит о многом. На проходящей в те же дни Международной конференции по физике высоких энергий в Мельбурне уже на следующий день после объявления результата и во все последующие дни в многочисленных докладах обсуждались последствия открытия. Оказалось, например, что для суперсимметричных моделей полученное значение несколько великовато и немедленно началось обсуждение моделей с расщиренным хиггсовским сектором, моделей с нарушением R-чётности и прочее.
Статистика пока ещё невелика и небольшие отклонения от Стандартной модели можно объяснять флуктуациями, но уже обсуждают некоторое превышение в рождении фотонов и наоборот недостаток в рождении лептонов, отсутствие пар тау-лептонов. На повестке дня двухдублетные модели, модели составного хиггса наподобие псевдоголдстоуновских бозонов. Другими словами – спячка закончилась, наступает интересное время.
Похоже мало кто сомневается, что в ближайшее время (в 2012 году) в вопросе о существовании хиггсовского бозона будет поставлена точка. Предстоит ещё конечно определить, что это за бозон: единственный бозон из минимальной версии Стандартной модели, начало ли целого семейства хиггсовских бозонов (как в суперсимметричных теориях) или может составной бозон с наличием возбужденных состояний. Но начало положено. Можно предполагать, что в дальнейшем важность этого исторического момента будет осознана. Похоже, 4 июля мы вступили в новую эру.
Литература:
Окунь Л.Б. Физика элементарных частиц// 2-е изд., переработанное и дополненное. - М.: «Наука». Главная редакция физико-математической литературы, 1988 г., 272 с.
Окунь Л.Б. Лептоны и кварки// 2-е изд., переработанное и дополненное. — М.: «Наука». Главная редакция физико-математической литературы, 1990 г., 346 c.
Дмитрий Казаков
доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник лаборатории теоретической физики ОИЯИ
Translation - English Difficulties in the Search for the Higgs Boson
Investigation of the elementary particle which plays a key role in the Standard Model of Physics
9 August 2012
The Higgs Boson is a spinless, chargeless elementary particle proposed by modern physics which participates in weak interactions and plays an important role in the Standard Model of particle physics. In the Standard Model, it is presumed that all particles acquire mass through their interactions with the Higgs Boson. The reason why generation of mass requires the introduction of a new particle lies in the nature of this model.
The Standard Model
The current theory of particle physics is the Standard Model, which is founded on the concept of symmetry. This refers not only to the familiar concept of spatial symmetry, but to symmetry as it pertains to transformations occurring in what is known as “internal space,” for instance phase transitions, or changes to isospin or color.
According to the Standard Model, everything in the material world is made up of two different types of particles: quarks and leptons. The protons and neutrons which constitute the nucleus of an atom are made from quarks, and the lightest lepton — electrons — form the electron cloud. In total, we know about six different types of quarks and the same amount of leptons. They are usually divided into three different generations, which are entirely identical except for their masses. Each subsequent generation of particles is heavier than the previous. All of these particles were discovered experimentally in the last century in particle accelerators.
There are three types of fundamental forces among elementary particles: strong, weak and electromagnetic. There’s also gravitational force, but it’s very weak and is usually ignored in quantum mechanics. Strong force interactions are responsible for the stability of an atom’s nucleus, weak force interactions carry out the process of nuclear decay, which is the source of the sun’s thermonuclear energy, and electromagnetic force interactions are what we all know as light, which carries energy from the sun and is the source of life on Earth. All of these interactions between quarks and leptons take place through the exchange of quanta of the corresponding field: gluons, weak bosons and photons relay the strong, weak and electromagnetic forces respectively.
The symmetries associated with these three interactions are formulated in the language of group theory and pertain to transformations in the corresponding parameter space. The equations used to describe quarks and leptons, as well as energy-carrying particles, must remain invariable with respect to symmetry transformations. This requirement arises as a result of conservation laws, which have been verified experimentally.
The specific type of symmetry groups is also a matter of conformity between theory and experiment. As the result of many years of effort, symmetry groups for the three fundamental interactions were established. These groups are SU(3), SU(2) and U(1), respectively, and are called unitary groups.
The Paradox of Mass
It’s worth noting that the presence of symmetries in the motion equations of particles not only imply the conservation laws, for example, conservation of electric charge and lepton and baryon (quark) charges, but also determine the properties of their interactions, permissible modes of decay, particle lifetimes, and so on. Thus, the type of symmetry is integral in formulating the Standard Model. And here we are faced with a fundamental problem: the symmetry groups included in the Standard Model prohibit quarks, leptons, and force carrier particles from having mass. But we know that the only massless particles are photons and gluons — carriers of the electromagnetic and strong forces, and that all other particles have mass. In order to resolve this paradox, we need to break symmetry, but in such a way so as not to ruin the particle properties that have been firmly established experimentally. It should also be noted that the theory which describes elementary particles is quantum field theory — a generalized version of quantum mechanics for systems with infinite degrees of freedom. For the sake of mathematical consistency, the quantum-field Standard Model must necessarily have symmetry. Otherwise, it would lead to incorrect predictions, inconsistent with experimental data.
Spontaneous Symmetry Breaking
To solve this serious issue, a mechanism known as “spontaneous symmetry breaking” was proposed. This mechanism was already well known in statistical physics, but gained new characteristics in the relativistic field of particle physics. The thing is, spontaneous symmetry breaking is usually accompanied by the appearance of massless states that are not observed in particle physics. However, it turns out that in this case, these massless states don’t exist, but are in fact longitudinal modes of vector bosons — weak force carriers. The mechanism of spontaneous symmetry breaking with absorption of massless modes into longitudinal vector boson states is sometimes called the Higgs mechanism, named after one of the scientists who made this discovery.
It’s worth noting that the first published work in which this mechanism was proposed was authored by Belgian physicist Robert Brout and François Englert, as well as Scottish physicist Peter Higgs. American physicists Gerald Guralnik and Carl Hagen, and British physicist Thomas Kibble came to the same conclusions independently. The idea of spontaneous symmetry breaking is that the differential equations of motion remain unchanged and are derived from unbroken symmetry theory, and symmetry is broken only in the initial state. We can clearly demonstrate this concept with the following example: Imagine that you are sitting down for dinner at a round table, where each guest has their own set of silverware, and in between the silverware sets are napkins. The system is completely symmetrical, no matter how you turn the table. When there is a large number of guests, the table is like symmetry group U(1), just like the electromagnetic force group. Now imagine, that one guest chooses either the napkin to the right or the left. As soon as he does so, symmetry is broken, and all guests must choose their napkins relative to his choice. Thus, while maintaining the symmetry of the round table, as well as the seating arrangement, the initial conditions violated rotational symmetry.
How is this mechanism used in the Standard Model and why does it allow all particles to have mass? First of all, we had to introduce an additional field with spin 0 to the model. This kind of field did not exist in the Standard Model--all quarks and leptons have spin ½, and all force carriers have spin 1. Then it was proposed that potential in this system was such, that lower energetic states corresponded to a nonzero average field value. In the Standard Mode, potential is distributed in a shape similar to the bottom of a champagne bottle, or a sombrero. In this case, the position in the center is unstable, and the stable lower-energy state lies in the channel around the center. The potential is symmetrical with respect to rotations around the axis passing through the center, but if you choose any position in the channel, this will break rotational symmetry.
In the Standard Model, this corresponds to the weak force symmetry group, SU(2). This means that spontaneous symmetry breaking occurs: the equations of motion are symmetrical, but the initial value--the average field value--breaks symmetry. This average value--the condensate--is a constant, independent from any point in space and time. It is like a field in which all particles of the Standard Model are immersed.
The Mass Generating Mechanism
These particles, distributed throughout space, interact with the constant field as if they are moving through some viscous medium, which slows down their movement more, the stronger the interaction with the field. In this way, they gain mass proportional to the strength of the interaction they have with the medium. This immediately leads to a prediction: mass ratios of different particles should be proportional to the ratio of the corresponding constants characterizing the type of interaction. In the case of weak force carriers, also known as W and Z bosons, these predictions are observed. Thereby, all particles interacting with this new field gain mass. This pertains to quarks, leptons and W and Z bosons.
Photons and gluons do not interact with this field and remain massless. The corresponding symmetry groups of the Standard Model become broken, but the SU(3) and U(1) groups remain unbroken.
However, the condensate is not the only thing to arise from the existence of this new field. In quantum theory, each field has quantum fluctuations which appear/spawn/manifest like particles. The notorious Higgs boson, a particle of spin 0, corresponds to this new field. The Higgs boson also gains mass as the result of interactions with the same environment, so the mass is also proportional to the force governing this interaction. But, as the theory doesn’t predict a value for the Higgs Boson’s interactions with its own field, its mass isn’t predicted either.
So we know the properties of the Higgs boson, understand the types of interactions it has with other particles, but still don’t know it’s mass. For this reason, it’s difficult to observe the particle experimentally. Theory gives at least some indirect limitations to the possible mass of the Higgs boson, putting it within the range of 10 to 600 proton masses, although precision measurements of the weak interaction parameters established at the Large Electron–Positron Collider (LEP) at CERN in Geneva indicate a narrower range of about 100 proton masses.
The Experimental Search
Recently, all accelerators have taken on the experimental search for the Higgs boson. The problem with detecting it is that, like most elementary particles, the Higgs boson is unstable and decays almost instantly into lighter particles. Despite the fact that it moves at close-to-light speeds, it only manages to move a tiny distance, and the detectors only observe the products of its decay. The particles we already know about are photons, quarks, leptons, and W and Z bosons. The latter particles also undergo decay. Thus, the Higgs boson can be detected by its decay products. However, the same particles appear in accelerators with the absence of the Higgs boson. The sign of a Higgs boson is an excess of the secondary particles generated in decay, whose total energy is equal to the mass of the Higgs boson. The detector must find the streams of secondary particles and measure their energies. Some of the sums of the energies of the secondary particles will equal the calculated value, which will indicate the Higgs boson. As you can see, it’s not that simple.
The LEP collider in Geneva that we mentioned earlier did not detect the Higgs boson and set the lower limit on its mass at 115 proton masses. The reason it wasn’t being detected was that the collider had insufficient energy output. At the same time, proton colliders, such as the currently closed collider at FermiLab in the Chicagoland area, and the operational Large Hadron Collider (LHC) in Geneva, have sufficient energy, but produce such a large volume of generated particles that detecting the Higgs boson is exceedingly difficult.
Due to the specifics of particle generation in the proton collider, mass moves in the opposite direction, from largest mass to smallest. The Large Hadron Collider conducted a thorough investigation of the mass range from 600 to 115 GeV and in 2011 narrowed the range of possible values for the Higgs boson mass to between 115-130 proton masses.
I’ll note, however, that although a single Higgs boson is enough to give all known particles mass, the scheme could have been more complex and could have included several such particles of various masses. In this scheme, however, the lightest of them would have the same properties as a single Higgs boson. The need to introduce an extra particle of spin 0, or even several such particles, was often seen as a drawback to the Higgs mechanism in the Standard Model. It must be said that so far not a single fundamental particle of spin 0 has been found in nature, although they are very popular components of many models in particle physics and astrology.
It’s possible that the particle is not elementary, but is made up of of several different particles, like protons and neutrons are made up of quarks. This possibility should also be considered, however, effectively, even if it is a composite of other particles, the Higgs boson should still appear in experiments on accelerators.
The Discovery in 2012
On July 4th, 2012 CERN held a seminar in Geneva, during which they announced the discovery of a new particle with a mass of around 125.5 GeV and properties similar to the elusive Higgs boson. At that moment in universities and research centers all over the world, physicists watched anxiously, eagerly awaiting the reveal that they all knew was coming; the only thing they didn’t yet know was the details: What is the hard data? What’s its mass? Was it a 5-sigma signal?
Without a doubt, the discovery of this new particle (we hope that the quantum number data will confirm that this is indeed a Higgs boson occurrence) was the most important event in high energy physics.
It’s worth recalling that the first indications of the existence of a new particle were found in 2011, when they set the luminosity at 5 femtobarns. In 2012, another occurrence with a luminosity of 6 fb was observed and the confidence level for the two main decay channels — two photons and four leptons — reached 5 sigma. It is likely that by the end of the year, when they are expected to release their statistics, they will have been able to determine the quantum number, or spin and parity, of the particle, and then we will be able to say with certainty that we have discovered the Higgs boson. It’s remarkable that experimental data consisting of just one number — 125.5 GeV, was able to excite the entire physics community. Of course, the importance is lies the discovery of the existence of the Higgs boson and not specifically in its mass, but its mass, as it turns out, tells us a lot. At the International Conference on High Energy Physics in Melbourne, which was taking place at the time, many reports were given in which the consequences of the discovery were discussed. For instance, it turns out that for supersymmetric models, this value is too large, so a discussion broke out about the possibility of models with an expanded Higgs sector, or with R-parity symmetry break, and so on. We only have a small amount of data and tiny deviations from the Standard Model can be explained by fluctuations, but they are already discussing the excess photon production and, conversely, lack of lepton production and lack of pairs of tau-leptons. On the agenda for discussion are the Two-Higgs-doublet model, and composite Higgs models, like pseudo-Goldstone bosons. In other words - the wait is over, and the excitement is just beginning.
Few seem to doubt that in the near future (in 2012) the discussion about the existence of the Higgs boson will finally come to a close. We must still determine what the boson is: the only boson from a minimal version of the Standard Model, or the first in a whole series of Higgs bosons (as predicted in Supersymmetry Theory), or maybe a composite boson with excited states. But we’ve made a good start. We can assume that in the near future, we will be able to see the full historic significance of this moment. It seems that July 4th was the beginning of a new era.
Works Cited:
Okun, Lev. Particle Physics, revised and updated 2nd edition. Published in “Nauka” magazine. Chief Physics and Math Editorial Offices, 1988, 272 c.
Okun, Lev. Leptons and Quarks, revised and updated 2nd edition. Published in “Nauka” magazine. Chief Physics and Math Editorial Offices, 1988, 272 c.
About the Author:
Dmitry Kazakov
Doctor of Physical Mathematics
Head of Research, Laboratory of Theoretical Physics at the Joint Institute for Nuclear Research
More
Less
Translation education
Master's degree - Middlebury Institute of International Studies
Experience
Years of experience: 12. Registered at ProZ.com: May 2019. Became a member: May 2019.
Russian to English (Monterey Institute of International Studies) English to Russian (Monterey Institute of International Studies)
Memberships
N/A
Software
Adobe Acrobat, Adobe Illustrator, Adobe Photoshop, Aegisub, Google Translator Toolkit, Indesign, Lilt, memoQ, Microsoft Excel, Microsoft Office Pro, Microsoft Word, Powerpoint, Trados Studio
Bio
I'm a literary translator and medical interpreter with a passion for sci-fi, xenolinguistics, Soviet-era Polish punk, and making weird art!
I have a BA in Russian Studies from Northwestern University and an MA in Translation and Interpretation EN<>RU from Middlebury Institute of International Studies.
My experience includes: translating several books in genres ranging from sci-fi fantasy to psychology/self-help; published poetry translations, simultaneous interpretation during conferences and medical appointments (see CV for more detailed information).
Member since May '19
Expertise