Определены лауреаты Нобелевской премии по физике

Шведская королевская академия наук распределила премию по физике следующим образом: одна половина досталась Йоихиро Намбу, профессору Института имени Энрико Ферми при Чикагском университете, за открытие механизма спонтанного нарушения симметрии в физике субатомных частиц; вторую половину разделили Макото Кобаяси, профессор Межуниверситетского исследовательского объединения в Цукубе, и Тосихиде Маскава, профессор Института теоретической физики при Киотском университете, за открытие первопричины нарушения симметрии, что позволило им предсказать существование в природе, по меньшей мере, трех семейств кварков.

Куда уходит симметрия

Тот факт, что мир, в котором мы живем, не является идеально симметричным, объясняется нарушениями симметрии уже на микроскопическом уровне. Спонтанное, то есть самопроизвольное, нарушение симметрии имеет место, когда в системе, описываемой симметричными физическими законами и отвечающей симметричным начальным условиям, сами по себе возникают несимметричные конечные состояния.

Например, если стальной стержень установить вертикально в гидравлический пресс и начать сжимать, то в какой-то момент он вдруг изогнется вбок в произвольном направлении. То есть изначально симметричная система стала неустойчивой и спонтанно перешла в состояние, уже не обладающее исходной симметрией.

Заслуга 87-летнего профессора Йоихиро Намбу, удостоенного Нобелевской премии, состоит в том, что он в 1960-м году математически описал явление спонтанного нарушения симметрии в мире субатомных частиц.

Под маской спонтанности

Ученый исходил из гипотезы, что спонтанное нарушение симметрии скрывает, маскирует под внешне неупорядоченной оболочкой, присущую природе упорядоченность и симметрию физических законов. Это допущение оказалось чрезвычайно плодотворным и стало важным вкладом в так называемую Стандартную модель физики элементарных частиц, позволившую объединить в одну общую теорию мельчайшие составные частицы материи и три вида фундаментального взаимодействия из четырех.

Спонтанное нарушение симметрии, исследованное Йоихиро Намбу, отличается от тех нарушений симметрии, которые описали два других сегодняшних лауреата – 64-летний Макото Кобаяси и 68-летний Тосихиде Маскава. Эти спонтанные явления, судя по всему, существовали в природе с момента зарождения Вселенной и очень удивили ученых, когда впервые проявились в 1964-м году в ряде физических экспериментов.

Кобаяси и Маскава предложили свое объяснение этих явлений в рамках Стандартной модели, распространив ее на три новых семейства кварков. Напомню, что кварки – это фундаментальные частицы, обладающие зарядом, кратным трети заряда электрона, и не встречающиеся в свободном состоянии. Эти предсказанные Кобаяси и Маскавой новые кварки были экспериментально зарегистрированы лишь в 2001-м году. Наблюдавшиеся при этом нарушения симметрии в точности отвечали тем параметрам, что были вычислены нынешними нобелевскими лауреатами почти три десятилетия назад.

Владимир Фрадкин