Лауреатами Нобелевской премии по физике 2008 года стали три уроженца Японии – Ёитиро Намбу из американского Университета Чикаго, Макото Кобаяси из Исследовательского центра ускорительной физики в Цукубе и Тосихидэ Маскава (или Масукава) из Института теоретической физики имени Юкавы при Университете Киото.
Все трое теоретики и получили премию за работы по нарушению симметрии, опубликованные в 1960–1970-х годах.
Проблема в том, что наш мир не симметричен. И основной конфликт романтической эпохи развития физики частиц во второй половине XX века – это конфликт между математической мечтой о едином и симметричном мире и окружающей реальностью. Ведь если бы мир был абсолютно симметричен, к примеру, в отношении частиц и античастиц, то они все проаннигилировали бы друг с другом вскоре после Большого взрыва, и сейчас наш мир представлял бы собой заполненную светом пустоту. А если бы абсолютной была пространственная симметрия, то мир бы до сих пор был абсолютно однороден, и в нём не было бы разнообразных звёзд, планет и нобелевских лауреатов.
Намбу показал, как в абсолютно симметричных теориях могут рождаться несимметричные объекты, а Кобаяси и Маскава объяснили одну из неожиданно обнаружившихся асимметрий физики частиц и выяснили, что из этого следует.
Премия тоже поделена несимметрично. Половина (5 миллионов шведских крон, или около 501 тысячи евро) ушла Намбу, половина (по 2,5 миллиона крон на брата) – Кобаяси и Маскаве. Последние двое до сих пор являются подданными Японии, а 87-летний Намбу – натурализованный американец, и именно в США прошла его основная научная карьера.
Почти полвека назад, в 1960 году, Намбу опубликовал единое математическое описание спонтанного нарушения симметрии в физике элементарных частиц. Подход, развитый Намбу, нашёл применение в великом множестве работ, в настоящее время составляющих так называемую Стандартную модель физики частиц. Эта единая теория трёх (из четырёх знакомых науке) взаимодействий всех известных частиц уже 30 лет выдерживает все экспериментальные попытки её опровергнуть. Единственный не найденный пока элемент теории – знаменитый «хиггсовский бозон», квант поля, взаимодействие с которым наделяет все остальные элементарные частицы инертной массой.
Намбу, в 29 лет ставшего профессором Университета Осаки в консервативной Японии, считают одним из создателей теории струн и квантовой хромодинамики; именно Намбу придумал «цвета» кварков. Он также предсказал появление безмассовых частиц – переносчиков взаимодействия, появляющихся в теориях со спонтанным нарушением симметрии; правда, обычно эти бозоны называют голдстоуновскими — по имени другого физика-теоретика, доказавшего теорему о необходимости существования этих частиц в таких теориях. В настоящее время Намбу является почётным профессором Чикагского университета, а во вторник длинный список его профессиональных наград увенчала самая престижная – Нобелевская премия по физике.
Макото Кобаяси и Тосихидэ Маскава являются авторами одной из самых цитируемых работ в истории физики.
В 1973 году они опубликовали статью о нарушении конкретной симметрии в одном конкретном классе теорий. Если математический аппарат Намбу описывает, как в изначально красивой и полностью симметричной Вселенной «сами собой» могут появиться асимметрии, то Кобаяси и Маскава предложили описание так называемой CP-асимметрии, экспериментально обнаруженной в 1964 году и ставшей абсолютной неожиданностью для физиков. Обнаружение нарушения CP-чётности само по себе было удостоено Нобелевской премии в 1980 году.
Долгое время считалось, что если
C) заменить все частицы, участвующие во взаимодействии, их античастицами (например, электроны на позитроны, протоны на антипротоны, а нейтрино – на антинейтрино) и
P) одновременно обратить всех частиц относительно нечётного числа осей (одной или всех трёх),
то в системе ничего не изменится, и вероятности всех процессов останутся прежними. Если из исходной системы нейтрино вылетали со скоростью одна частица в минуту, то и в CP-обращённой системы антинейтрино будут вылетать с такой же скоростью.
Эксперимент же показал, что для некоторых частиц, участвующих в слабом ядерном взаимодействии, это не так.
Правда, некоторые учёные полагали, что можно обойтись и без этого искусственного шага, просто постулировав, что нейтральные K-мезоны, где обнаружилось нарушение чётности, представляют собой исключение. И лишь в начале XXI века эксперименты по исследованию распада B-мезонов начали убедительно показывать, что нарушение CP-чётности является универсальным свойством нашего мира. Ну а существование bottom-кварка и top-кварка к тому моменту уже было подтверждено экспериментально (в 1977 и 1995 годах соответственно).
Кстати, работы по распаду B-мезонов Нобелевской премии пока не удостоены. Возможно, уже скоро придёт и их черёд – экспериментаторам обычно не приходится ждать премии по полвека.
В этом году угадать имена лауреатов было непросто.
Теоретикам Нобелевские премии вообще достаются всё-таки реже, чем экспериментаторам. А традиционной, но далеко не всегда срабатывающей подсказки имени будущего лауреата на этот раз не было. Вольфовскую премию по физике, присуждение которой оказалось отличной приметой для прошлогодних лауреатов Питера Грюнберга и Альбера Ферта, в 2008 году решили никому не присуждать.
За год до Грюнберга и Ферта премию получил американец Дэниел Клеппнер за его работы в экспериментальной атомной физике, лазерной спектроскопии и прецизионных измерений. А годом раньше Вольфовской премии были удостоены три человека, придумавшие знаменитый «хиггсовский бозон» – механизм обретения массы всеми частицами стандартной модели и последний кирпичик этого фундаментального физического здания, который всё никак не удаётся найти экспериментально. Авария на Большом адронном коллайдере, произошедшая 19 сентября, не позволила открыть его – если он существует – и в этом году.
Намбу получил Вольфовскую премию ещё в 1995 году вместе с Виталием Гинзбургом (признан в РФ иностранным агентом). Ни Кобаяси, ни Маскава этой награды пока удостоены не были.
Хотя нобелевская неделя начинается с объявления лауреатов премии по физиологии и медицине, именно
физическая награда считается наиболее престижной с точки зрения протокола.
Именно физики занимают самые почётные места рядом со шведским королём за столом во время нобелевского банкета в стокгольмской ратуше. Им же предоставляется честь открывать серию нобелевских лекций после церемонии вручения премии.
Первую Нобелевскую премию по физике получил в 1901 году немецкий физик Вильгельм Конрад Рентген за открытие коротковолнового электромагнитного излучения – лучей, получивших в русском языке его имя, и методов их создания и детектирования.
Вообще, именно советские и российские физики – самые успешные в «нобелевском» плане отечественные деятели культуры. Они удостаивались самой престижной награды шесть раз, а всего её получили девять человек. Русские писатели и поэты также становились лауреатами шесть раз, но в литературе одну премию на двоих или троих не дают.
Последняя российская Нобелевская премия также досталась физикам. В 2003 году её были удостоены Алексей Алексеевич Абрикосов и Виталий Лазаревич Гинзбург (вместе с британцем Энтони Леггетом) «за пионерский вклад в теорию сверхпроводимости и сверхтекучести». Академик Гинзбург, работающий в Москве, в отличие от сотрудника американской Аргоннской национальной обсерватории Абрикосова, даже был позднее назван человеком года в России.
