Нобелевские премии по физике за 2004 год

Сообщение №35638 от Alexander 11 ноября 2004 г. 22:37
Тема: Нобелевские премии по физике за 2004 год

Премия по физике присуждена трем американским ученым, Дэвиду Гроссу (David Gross), Дэвиду Политцеру (David Politzer) и Франку Вилчеку (Frank Wilczek), "за открытие асимптотической свободы в теории сильного взаимодействия".

Гроссу 63 года, он профессор теоретической физики в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре. 55-летний Политцер преподает в Калифорнийском технологическом институте, а самый молодой лауреат — Франк Вилчек (53 года) — профессор Массачусетского технологического института.

В 1973 году нынешние лауреаты (Вилчек и Политцер были в то время аспирантами) опубликовали две статьи, которые заложили основу современной квантовой хромодинамики, а именно теорию сильного взаимодействия между кварками, из которых состоят мезоны и барионы (в их число входят протон и нейтрон). Квантовая хромодинамика завершила Стандартную модель физики элементарных частиц, которая до сих пор успешно объясняет все известные эксперименты физики высоких энергий.

В своих революционных статьях Вилчек и Политцер впервые описали сильное взаимодействие с помощью теории, очень похожей на хорошо развитую к тому времени теорию электрослабого взаимодействия. Это дало возможность рассчитать процессы взаимодействия между кварками и объяснить непонятные результаты экспериментов.

Ключевым моментом теории стало необычное для того времени предположение, что переносчики сильного взаимодействия между кварками — безмассовые частицы глюоны — взаимодействуют не только с кварками, но и между собой. Это принципиально отличало глюоны от переносчика электромагнитного взаимодействия — фотона и от пока не обнаруженного переносчика гравитационного взаимодействия — безмассового гравитона. Фотоны, как известно, не взаимодействуют между собой, а только с частицами, обладающими электрическим зарядом. Такое поведение глюонов объясняло, почему сила взаимодействия между кварками ослабевает при их сближении и, наоборот, возрастает при удалении пропорционально расстоянию между частицами. Вдобавок стало ясно, почему кварки никогда не удается "выбить" из протонов или нейтронов и наблюдать как свободные частицы.

Уникальное свойство сильного взаимодействия ослабевать при уменьшении расстояния между частицами резко отличает его от гравитационных и кулоновских сил, возрастающих обратно пропорционально квадрату расстояния, и приводит к тому, что сблизившиеся высокоэнергичные кварки ведут себя почти как свободные частицы. Это явление, названное асимптотической свободой, позволило ученым применять стандартную теорию возмущений и успешно решать сложные нелинейные уравнения квантовой хромодинамики.

Квантовая хромодинамика учит, что у кварков, помимо обычного электрического заряда, который имеет дробное значение –1/3 или +2/3, существует еще и три "цветных" заряда — красный, зеленый и синий. Каждый из шести кварков должен обладать одним из этих трех цветов, а соответствующие им шесть антикварков — одним из трех антицветов (точно так же, как электрон имеет отрицательный электрический заряд, а его античастица — позитрон — положительный). Каждый из восьми глюонов не имеет массы и электрического заряда, зато обладает одним цветным зарядом и одним цветным антизарядом. Взаимодействуя с кварком, глюон меняет его цвет. Например, глюон с красным зарядом и синим антизарядом переводит синий кварк в красный. При взаимных превращениях частиц цветной заряд, как и электрический, сохраняется.

Сами по себе наблюдаются только "белые" частицы. Например, в составе трехкварковых протонов и нейтронов один кварк обязательно должен быть синим, другой красным, а третий зеленым — по сумме цветов барион получается белым. А в состоящих из кварка и антикварка мюонах, если кварк, например, синий, то антикварк должен быть антисиним. Этот закон "белизны" является еще одной причиной, по которой кварки никогда не встречаются по отдельности. Такая удивительная "цветная" теория прекрасно объясняет все эксперименты, в которых наблюдаются взаимные превращения и распады нескольких сотен известных мюонов и барионов.

Вклад Гросса, Политцера и Вилчека в создание квантовой хромодинамики существенно изменил наши представления о том, как работает одна из четырех фундаментальных сил природы, и позволил сделать еще один шаг к давнишней мечте "продвинутых" физиков — созданию Единой Теории Всего. — Г.А.

КОМПЬЮТЕРРА


Отклики на это сообщение:

Физика в анимациях - Купить диск - Тесты по физике - Графики on-line

Реклама:
Rambler's Top100