Нобель сыйлығының лауреаты - 2008 • Игорь Иванов • Ғылым туралы жаңалықтар «Элементтер» • Нобель сыйлығы, физика

Физика бойынша Нобель сыйлығы – 2008

2008 жылы физиканың Нобель сыйлығының лауреаттары: Йоихиро Намбу, Макото Кобайаши және Тошихиде Маскава (image of nobelprize.org)

2008 жылғы физика бойынша Нобель сыйлығына екі жапон – Макото Кобайаши және Тошихиде Маскава, сондай-ақ американдық япон жапоны Йоихиро Намбуа ие болады. Барлық үшеуі қарапайым бөлшектер әлеміндегі симметрия бұзылуына арналған жұмыстар үшін марапатталды, бірақ бұл жұмыстар әртүрлі дәуірге жатады, ал симметриялар әр түрлі өзара әрекеттерге жатады.

Адрондардың динамикасына жаңа көзқарас

1960 жылы алыс бөлшектерде бөлшектердің физикасының стандартты үлгісі байқалмады. Адронның физикасы шын мәнінде күлді. Осы уақытқа дейін протон синхротрондарындағы эксперименттерде көптеген әр түрлі массалар, зарядтар, өмір сүру ұзақтығы және ыдырау арналары бар адрондар өзара тығыз өзара әрекеттесетін ондаған түрлі бөлшектер болды. Физиктер бұл бөлшектердің «мақсаты» мен бір-бірімен қарым-қатынасын түсінбеді, сол кезде бұл адрондар үшін ақылға қонымды жіктеу схемасы жоқ еді.

Көптеген физиктер адрондардың дұрыс жүйелілігін табу үшін күрескенімен (бірнеше жылдан кейін кварк идеясына әкелді)бірге итальяндық физик Джон-Lasinio үлгісімен Yoitiro Nambu (Yoichiro Nambu), адронов кейбір мәнін мүлдем жаңа көзқарас ұсынды, онда екі мақала жариялады. Нембудың жоғары өткізгіштігі бойынша бұрынғы жұмысына сүйене отырып, олар суперөткізгіштік пен адрон физикасы арасындағы терең ұқсастығын көрсетті және оның негізінде қарапайым бөлшектердің өзара әрекеттесуінің ерекше үлгісін жасады.

Бұл модель алдымен адрондардың нақты әлемінен мүлдем басқаша көрінді. Ол протондар мен нейтрондардың аналогтарына негізделген, бірақ тек өте жеңіл, онда мезондар жоқ, бірақ жаңа симметрия (хираль симметрия) болды. Алайда, осы модельдің салдарын талдағаннан кейін, авторлар бұл жерде керемет құбылыс пайда болды – хираль симметриясының өздігінен бұзылуы. Бұл модель бөлшектер оған арқасында метаморфоза (фермионов күйлердің ретінде өткізгіштер куперовских аналогтық) мезоны пайда болды, және өздері фермионы әлдеқайда қиын болды, және ол протондар мен нейтрондардың бар анықтау мүмкін болды.

Бұл адрондардың физикалық мәнін қайта қарастыруға әкелді.Бұрын олар «ешқандай әсер етпеген вакуум арқылы еркін ұшып бара жатқан» «қисынсыз материалдық бірлікке» ұқсайды. Енді «өріс күші өрісіне» байланысты адрондар квазичастицы, вакуумның ерекше қасиеттеріне байланысты материалдық мәнін алатын заттарға айналды.

Намбу мен Иона-Ласиньоның пионер мақаласынан келесі үзінді келтіріледі:

«Гамильтониан моделіміз өте қарапайым болса да, нақты нуклондар мен мезондардың сипаттамаларына қатты ұқсастық беретін нәтижелер шығарады. Нуклон массасы мен пьемонттардың «пи-мегонның» массасы бірдей динамикалық шығу тегіне ие екендігі өте тартымды … Біздің модельге сай, pi-мезон күшті өзара әрекеттесудің бастапқы көзі емес, тек жанама әсері. Алғашқы өзара әрекеттесу әлі белгісіз «.

Бұл жұмыстардан кейін, физиктердің пікірінше, губбондардың шатасуы артта қалып, біздің динамикалық құбылыстар бөлшектердің мінез-құлқына ғана әсер етпей, олардың материалдық мәнін өзгерте алатын әлемнің құрылымының белгілі бір деңгейіне жатқанын сезеді.Күшті өзара әрекеттесу теориясының (кварк, глюон, ұстап қалу және кванттық хромодинамика) одан әрі дамуы заттарға деген көзқарастың дұрыстығын дәлелдеді. Бірақ қазіргі таңдағы барлық жетістіктерге қарамастан, Намбу-Йона-Ладайо үлгісі (NJL үлгісі ретінде қысқартылған) сәл өзгертілген түрінде әлі де жарты ғасыр өткеннен кейін, ол кейбір есептеулерде белсенді қолданылған – бұл адроның мәні физика.

Сонымен қатар қарапайым бөлшектер әлеміндегі симметрияларды өздігінен бұзу идеясы теориялықтармен белсенді түрде дами бастады, одан кейін электрогитарлы симметрияның бұзылуының Хиггс механизмі және сынған симметрияның басқа түрлері пайда болды.

Намбудың қарапайым бөлшектер физикасын дамытуға қосқан үлесі бұл модельмен шектелмейді. Намбу кварктердің «түсі» туралы идеямен келді, ол алғашқы кварков модельдерінің бірін құрды (бірақ кейінірек эксперименталды түрде расталмады), ол кварктың бір-бірінен жойылғанын түсінгенде, олардың арасындағы күш сызығы . Айтпақшы, бұл жол теориясы бойынша алғашқы қадам болды, ал енді жол теориясы бойынша барлық оқулықтар Nambu-Goto жолдарын зерттеуден басталады.

Кварктің қосарланған қызметі

Кобаяши мен Маскаваның жетістігі басқа дәуірге және басқа симметрияға қатысты. Мұның бәрі адрондардың әлсіз өзара әрекеті күштіден гөрі әлдеқайда нәзік болатындығына байланысты болды. 1964 жылы К-месондардың ыдырауы кезінде CP-симметрия деп аталатыны анықталды. CP симметриялары антипартиктің барлық қасиеттері қарапайым бөлшектердің қасиеттерімен сәйкес келеді, яғни нақты көрсетілетін кеңістікте. Бөлшектер мен антипротиклейлер арасындағы бұл теңдік физиктер үшін өте табиғи көрінді, сондықтан оның бұзылуының әлсіздігі кезінде оны ашу үлкен тосын болды.

Кварктік модель дәуірі пайда болғанда, кварктің әлсіз өзара әрекеттесуі себепті КП бұзу пайда болуы керек екені анықталды. Бірақ бұл бұзушылықты қалай сипаттауға болады?

Quarks d және s дерексіз кеңістіктегі векторлар ретінде. Белгілі массалармен (d, s) орнатылған кварк салыстырмалы түрде әлсіз өзара әрекеттесудің белгілі бір сипаттамалары бар кварктер жиынтығына сәйкес келмейді (d ', s'), бірақ оған қатысты айналады (сурет nuclphys.sinp.msu.ru сайтынан алынған сурет)

Осыдан кейін басқа итальяндық физик Николя Кабиббоның терең ойы болды. Ол әлсіз өзара әрекеттесуімен кварктар массасы болмай туылғанын түсінді. Назар аударыңыз! – Бұл кварктардың нөлдік массасы бар екенін білдіреді.Жоқ, кварктар кейбір аралас жағдайда туады, бұл жалпы салмақ мәнін тағайындауға болмайды.

Бұл күнделікті тұрғыдан елге көрінуі мүмкін, бірақ кванттық бөлшектер үшін бұл қалыпты жағдай. Белгілі бір массасы бар кварктің жай-күйі және белгілі бір массасы бар кварктар жай-күйлері бірдей емес жиынтығы емес, мүлдем өзгеше емес, бірақ дәл сол кварктардың басқа көзқарасы. Нашар өзара әрекеттесуден туындаған кварк – белгілі бір массасы бар кварктардың қоспасы және белгілі бір массасы бар кварк әртүрлі өзара әрекеттесетін кварктардың қоспасы.

Кобайаши мен Маскава осы бағытта келесі қадам жасады. Техникалық тұрғыдан, бұл қадам, шамасы, кішігірім болды, бірақ бұл феноменді түсінуге түбегейлі секіруге әкелді. Олар КБ бұзуды адрондар әлемін дәл осы араластыру арқылы «басып алуға» болатындығын дәлелдеді. Рас, осы мақсатқа жету үшін, сол кезде кварктар ашылған жоқ, содан кейін жапондықтар тағы бір кварк ұрпағының пайда болуын айтқан. Бұл болжау эксперименталды түрде кейіннен дәлелденді: төрт жылдан кейін b-кварк, ал ауыр т-кварк – 1995 жылы ашылды.Енді Кобаяши мен Маскаваның мақаласы элементар бөлшектер физикасының бүкіл тарихындағы дәйексөздер саны бойынша екінші болып табылады.

Мәселен, адрондік ыдыраудың КҚ бұзылуы күкірттердің «бұзылған» көрінісі, яғни әлсіз өзара әрекеттесетін бөлшектердің тасымалдаушылары «жасалынған» болғандықтан туындайды. Неге бұл оқиға бүгінгі күнге дейін белгісіз. Бұл кінәлілердің кінәсі не нашар өзара әрекеттесуі дәл анық емес. Физиктер жауапты Хиггс механизмінде іздеу керек деп күдіктенеді және олар Үлкен Адрон коллайдеріндегі эксперименттерге оларға көмектесетініне сенеді.

Кабиббо, Кобайаши және Маскаваның жұмысы КП-бұзудың заманауи теориясына негізделген және кварктар арасындағы өзара әрекеттесудің жалпы негізіне негізделген. Математикалық тұрғыдан алғанда, олардың аттары бар матрицаны (қысқартылған CKM-матрицаны) сипаттайды. Бұл матрицаның сандары Кварктердің араласуы мен КҚ бұзылуының сипатын сипаттайды. Бұл сандар соңғы жылдары BaBar және Belle эксперименттеріндегі B мезондарының ыдырауы туралы кешенді зерттеудің арқасында өте жақсы анықталды. Үлкен Адрон коллайдерінде, ең алдымен, LHCb экспериментінде осы параметрлерді одан да жақсы және, мүмкін, олардың шығу тегі туралы білу ұсынылады.

Қорытындылай келе

Оқырман екі итальяндық физиктердің: Йона-Ласиньо мен Кабиббоның пайда болғанын байқады. Олардың ешқайсысы Нобель сыйлығын алды, бірақ көптеген сарапшылардың айтуынша, олардың үлесі лауреаттармен салыстырылды. Нобель комитетінің шешімі, негізінен, итальяндық физиктердің таңқаларлық және көңілсіз түсініктемелеріне себеп болды. Өкінішке орай, Нобель сыйлығын тапсырудың бір шарты үш лауреаттан артық емес. Осылайша, мұндай жағдайлар сөзсіз мүмкін, ал кімге лайық және кімге лайық болмасын туралы ой-пікірлер жыл сайын қайталанатын болады.

Лауреаттардың түпнұсқа мақалалары:

  • Й. Намбу, Г. Джона-Ладайо. Superconductivity ұқсастығына негізделген. Мен / / Физикалық шолу 122, 345-358 (1961). Жалпыға қолжетімді домендегі мақала.
  • Й. Намбу, Г. Джона-Ладайо. Superconductivity ұқсастығына негізделген. II // Физикалық шолу 124, 246-254 (1961). Жалпыға қолжетімді домендегі мақала.
  • М.Кобайаши, Т. Маскава. Әлсіз өзара әрекеттесудің ренормализацияланатын теорияларындағы CP-бұзу // Теориялық физиканың прогресі (1973) .В. 49. Жоқ. 2. P. 652-657. Жалпыға қолжетімді домендегі мақала.

Қосымша сілтемелер:

  • 2008 жылғы Нобель сыйлығының Нобель сыйлығының нобелдік комитетінің баспасөз хабарламасы.
  • Broken Symmetry (PDF, 260 Кб) – Намбу және Кобайаши-Маскава шығармаларының тарихы мен ғылыми құндылығы туралы Нобель комитетінің мәтіні.
  • М.К. Волков, А.Р. Раджабов. Намбу-Жона-Ладайо моделі және оның дамуы // UFN, 176, 569 (2006).
  • Физикадағы Нобель сыйлығы теориялық бөліктерге! – Томмасо Дориго блогының блогы, ол қызықты және қызықты пікірталас тудырды.

Игорь Иванов


Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: