Нобелевский комитет по достоинству оценил открытие нарушенной симметрии

Нобелевский комитет Королевской шведской академии наук объявил имена лауреатов Нобелевской премии по физике 2008 года.

Лауреатами стали Йосиро Намбу (Yoichiro Nambu) из Института Энрико Ферми (Университет Чикаго, США) – он удостоен престижной премии за «открытие механизма спонтанного нарушения симметрии в субатомной физике», а также Макото Кобаяши (Makoto Kobayashi) из Исследовательского центра ускорителей высокой энергии (Тсукуба, Япония) и Тошихиде Маскава (Toshihide Maskawa) из Института теоретической физики (Университет Киото, Япония). Эти два японских физика награждены за «открытие происхождения нарушенной симметрии, которое предсказывает существование в природе по крайней мере трех семейств кварков».

Как поясняется в пресс-релизе Нобелевского комитета, наш мир не является идеально симметричным из-за отклонения от симметрии на микроскопическом уровне. В начале 1960-х годов Йосиро Намбу дал математическое описание спонтанного нарушения симметрии в физике элементарных частиц. Теория Намбу распространяется на Стандартную модель физики элементарных частиц. Эта модель увязывает наимельчайшие строительные блоки, из которых состоит вся материя, с тремя из четырех природных сил в единую теорию.

Спонтаное нарушение симметрии, которое изучал Йосиро Намбу, отличается от нарушенной симметрии, описанной Макото Кабаяши и Тошихиде Маскавой. Описанные ими спонтанные явления, существующие в природе, как полагают, с самого начала существования Вселенной, оказались полным сюрпризом, когда их впервые наблюдали в экспериментах с элементарными частицами в 1964 году. Только совсем недавно ученые получили полное подтверждение теоретическим трактовкам этих явлений, которые были даны Кобаяши и Маскава в 1972 году. Именно за эти теоретические работы они и удостоены Нобелевской премии по физике этого года. Нарушенную симметрию они рассмотрели в рамках Стандартной модели, однако при условии, что она может быть распространена на три семейства кварков. Эти теоретически предсказанные гипотетические кварки лишь недавно были обнаружены экспериментально. В 2001 году два детектора элементарных частиц – в Стендфорде (США) и Тсукубе (Япония), зафиксировали нарушенную симметрию независимо друг от друга. Результаты в точности совпадали с предсказанными Кобаяши и Маскава почти три десятилетия назад.

До сих пор не объяснена нарушенная симметрия того же типа, которая лежит в основе происхождения Вселенной во время Большого взрыва 14 млрд. лет назад. Если тогда образовалось одинаковое количество материи и антиматерии, они должны были аннигилировать. Но это не произошло из-за крошечного избытка частиц материи – всего в 1 частицу на каждые 10 млрд. частиц антиматерии. Как полагают, эта то самое нарушение симметрии, которое сделало возможным существование нашего космоса. Как это точно произошло, до сих пор неизвестно. Возможно, что-то в этом вопросе прояснят эксперименты в Большом адронном коллайдере, построенном в ЦЕРНЕ.

Доктор физико-математических наук Илья Ройзен (ФИАН), комментируя «Науке и жизни» присуждение нынешней Нобелевской премии по физике, пояснил, что симметрия в природе играет огромную роль. «Понятие симметрии пронизывает всю современную фундаментальную физику. С изменением различных типов симметрии связаны все явления, в ходе которых происходят фазовые переходы: от космологии и физики элементарных частиц до сверхпроводимости и сверхтекучести. И даже хорошо всем известным различным агрегатным состояниям вещества (твердое, жидкое, газообразное) также присущи различные симметрии», -сказал Илья Ройзен.