понеделник, април 18, 2022

НОБЕЛОВИ ЛАУРЕАТИ / 1979 г. / ФИЗИКА / АБДУС САЛАМ

Абдус Салам (عبد السلام‎)

29 януари 1926 г. – 21 ноември 1996 г.

Нобелова награда за физика (заедно с Шелдън Лий Глашоу и Стивън Уайнбърг)

(За приноса му в теорията за обединяване на слабите и електромагнитните взаимодействия между елементарните частици, включително и за предсказването на слабите неутрални токове.)

Пакистанският физик Абдус Салам е роден в градчето Джанг, син е на Мохамад Хюсеин, служител в районното управление по образованието, и на Хаджира Хюсеин. Учи в Правителствения колеж към Пенджабския университет в Лахор, който завършва през 1947 г. със степента бакалавър. След това, като получава специална стипендия, постъпва в колежа „Сейнт Джон“ към Кеймбриджкия университет в Англия, където през 1949 г. получава степента магистър с най-висок успех по математика и физика. Той остава в Кеймбридж и през 1952 г. защитава в лабораторията „Кавендиш“ докторска дисертация по теоретична физика, посветена на квантовата електродинамика. Още с публикуването на дисертацията си привлича вниманието на цялата международна общност на физиците.

През 1951 г. Салам става професор по математика в Правителствения колеж. Отначало той иска да създаде в Пакистан училище за специалисти по теоретична физика, но скоро осъзнава, че не може да се занимава успешно с наука, живеейки толкова далече от водещите европейски изследователски центрове, и през 1945 г. се връща в Кеймбридж като лектор по математика. От 1957 г. ръководи катедрата по теоретична физика в лондонския Имперски колеж. Също така е директор на Международния център по теоретична физика в Триест (Италия), основан през 1964 г. за поощряване на работата на учените от развиващите се страни.

От средата на 50-те години Салам се опитва да създаде единна теория за всички сили, наблюдавани в природата, иначе казано – да реши задача, водеща началното си още от XIX в. През 70-те години на XIX в. шотландският матемтик и физик Джеймс Кларк Максуел създава единна теория за електричеството и магнетизма, свеждайки ги до едно взаимодействие – електромагнетизъм. По-късно физиците се опитват да създадат теория, която да обхваща не само електромагнетизма, но и гравитацията, а също така силното и слабото взаимодействие (силното взаимодействие държи заедно протоните и неутроните, образуващи атомното ядро; слабото взаимодействие ги разделя). И слабото, и силното взаимодействие се различават съществено от известните по-рано сили. Докато гравитацията и електромагнетизмът имат неограничен радиус на действие, силното взаимодействие е ефективно само на разстояния, които не надвишават размерите на атомното ядро, а слабото взаимодействие се проявява на още по-малки разстояния.

Новите творчески идеи, за които Салам, Шелдън Лий Глашоу и Стивън Уайнбърг са удостоени с Нобелова награда, водят до създаването на теория, обединяваща електромагнетизма и слабото взаимодействие. Както при осъщественото от Максуел обединяване на електричеството и магнетизма, теорията на Салам, Глашоу и Уайнбърг позволява да се представят електромагнитното и слабото взаимодействие като различни аспекти на единно „електрослабо“ взаимодействие. В началото на 60-те години Салам и Глашоу, независимо един от друг, предприемат опит да обединят електромагнетизма и слабото взаимодействие, основавайки се на понятието, известно като калибровъчна симетрия. Под калибровъчна симетрия е прието да се разбират свойствата или отношенията, оставащи непроменени при промяна на мащаба или на началната точка на относителното измерване. През 1954 г. Ян Джънин и Робърт Л. Милс, работейки в Брукхейвънската национална лаборатория, се опитват безуспешно да обобщят принципа на калибровъчната симетрия, за да се вземе предвид силното вза-имодействие. Но получените от тях изводи стават стимул за по-нататъшната работа на Салам, Глашоу и Уайнбърг.

През 1960 г. Глашоу предлага единна теория за електромагнетизма и слабото взаимодействие, позволяваща да се предскаже съществуването на четири частици, които пренасят взаимодействието – фотон (който пренася електромагнитното взаимодействие) и три частици, наречени по-късно W±, W– и Z0 (които пренасят слабото взаимодействие). Една от основните трудности в теорията на Глашоу идва от твърдението, че всичките частици нямат маса. Според квантовата механика радиусът на действието на силите е обратно пропорционална на масата на пренасящите частици. Следователно нулевата маса означава безкраен радиус на електромагнитното и слабото взаимодействие. Това теоретично предсказание противоречи на експериментални данни.

За да поправи положението, Глашоу постулирал за частиците W±, W– и Z0 големи маси. Но подобна стратегия не се увенчава с успех, защото след включването на масите теорията започва да води до невъзможни резултати, например до предсказване на безкрайна интензивност на някои слаби взаимодействия. Аналогични проблеми, появили се две десетилетия по-рано в теорията за електромагнитното взаимодействие, са решени с помощта на математическа процедура, получила названието ренормализация, но в случаите на електрослабо взаимодействие теорията за ренормализацията не позволява да се отстранят безкрайните интензивности. Проблемът с масивните W и Z частици е решен след няколко години, когато Уайнбърг, Салам и други учени прилагат нови методи.

Салам и Уайнбърг, работейки независимо и използвайки калибровъчната система на Шелдън Глашоу, публикуват съответно през 1967 и 1968 г. единна теория за слабото и електромагнитното взаимодействие. Те предлагат нов механизъм, който дава маси на частиците W±, W– и Z0 и оставя без маса фотоните. Основната идея на този механизъм - така нареченото спонтанно (самопроизволно) нарушаване на симетрията – води началото си от физиката на твърдото тяло. Същността на идеята Салам изяснява със следния пример. Да си представим, че около кръгла маса обядват група хора. Масата е подредена така, че пред всеки стол има чиния, а салфетките са разположени по периметъра на масата, между чиниите. Подредбата на масата е симетрична (вдясно и вляво от всеки обядващ има по една салфетка), но е достатъчно един от седналите на масата да вземе салфетка и симетрията се нарушава. Ако всички обядващи вземат по една салфетка, симетрията може да се наруши, но може и да не се наруши. Макар че изборът на дясната, така и на лявата салфетка е еднакво приемлив, симетрията се възстановява само в този случай, когато всички седящи на масата направят еднакъв избор (иначе казано – ако всички изберат салфетките вляво от себе си или салфетките вдясно от себе си). В противен случай някой от седящите на масата ще остане без салфетка, а някъде на другия край на масата една салфетка ще остане неизползвана, иначе казано – ще възникне явна асиметрия.

Салам предполага, че калибровъчната симетрия, свързваща електромагнитното и слабото взаимодействие, се нарушава спонтанно, когато равнището на енергията се променя значително. При много високи енергии тези две взаимоотношения са неразличими. В такива условия масите на частиците W и Z не водят до някакви трудности, тъй като масивните частици могат да се появят от променящата се енергия (еквивалентността на масата и енергията е доказана в създадената от Алберт Айнщайн през 1905 г. специална теория за относителността). Но при ниски енергия частиците - и Z (следователно и слабите взаимодействия) се срещат рядко. Тъй като при земни условия физиката е ограничена от сравнително ниски енергии, изследователите обръщат внимание на разликите между електромагнетизма и слабите взаимодействия. В теорията на Уайнбърг-Салам масите на частиците W+, W– и Z0 не се въвеждат изкуствено, а възникват естествено от механизма за спонтанното нарушаване на симетрията. Стойностите на масата на тези частици могат да бъдат изведени от самата теория. Всяка от двете частици W е около осемдесет пъти по-тежка от протона, а частицата Z е още по-тежка.

И Уайнбърг, и Салам очакват, че с помощта на математическата процедура, известна като ренормализация, ще успеят да получат качествени значения за всички измерими величини. Отчасти защото двамата не успяват да потвърдят своите очаквания с изчисления, до 1971 г. тяхната теория не привлича много внимание. През 1971 г. датският физик Герардус 'т Хоофт успява да се придвижи съществено напред с методите на ренормализацията и в сътрудничество с други теоретици завършва доказателството на теорията. Две години по-късно изследователите от Националната ускорителна лаборатория „Ферми“ до Чикого и от ЦЕРН (Европейския център за ядрени изследвания) до Женева откриват слаби неутрални токове, потвърждавайки с това теоретичните изследвания, направени от Салам, Глашоу и Уайнбърг. През 1983 г. частиците W и Z са открити в ЦЕРН от Карло Рубия и неговите сътрудници.

Интересите на Салам съвсем не се ограничават в рамките на теоретичната физика. От 1955 до 1958 г. той е сътрудник на ООН, където работи като научен секретар на Женевската конференция за мирно използване на атомната енергия. От 1964 до 1975 г. е член на Консултативния комитет по наука и техника към ООН, а през 1971 и 1972 г. е председател на този комитет. През 1981 г. Салам ръководи Консултативната комисия по наука, техника и обществени процеси към ЮНЕСКО, от 1972 до 1978 г. е вицепрезидент на Международния съюз по теоретична и приложна физика. Той е също така член на много комисии по образованието и науката в Пакистан, а през 1961 г. е назначен за главен научен съветник към канцеларията на пакистанския президент. На този пост остава до 1974 г.

Освен с Нобелова награда Салам е удостоен с медала Максуел на Лондонското физично дружество (1961 г.), с медала Хюз (1964 г.) и Кралския медал (1978 г.) на Лондонското кралско дружество, с медала Гътри на Лондонския физичен институт (1976 г.), със златния медал Матеучи на Италианската национална академия на науките (1978 г.), с медала Джон Торънс Тейт на Американския физичен институт (1978 г.), със златния медал Ломоносов на Академията на науките на СССР (1983 г.), а също така и с други медали и отличия. Член е на Пакистанската академия на науките, на Лондонското кралско дружество, на Шведската кралска академия на науките и на Папската академия на науките, почетен или чуждестранен член е на Американската академия на науките и изкуствата, на Академията на науките на СССР и на американската Национална академия на науките. Има почти тридесет почетни научни степени, сред които от Пенджабския, Единбургския, Бристълския и Кеймбриджкия университет, от колежа „Сити“ към Нюйоркския градски университет и от университета в Глазгоу.

Превод от руски: Павел Б. Николов


Няма коментари:

Публикуване на коментар

Анонимни потребители не могат да коментират. Простащини от всякакъв род ги режа като зрели круши! На коментари отговарям рядко поради липса на време за влизане във виртуален разговор, а не от неучтивост. Благодаря за разбирането.