Японская победа над симметрией

Страна восходящего солнца получила пятую Нобелевскую премию по физике.

7 октября в Токио должно быть объявлено днем национального научного триумфа. Нобелевский комитет объявил, что премию 2008 года в области физики получат сразу три японца -- Ейтиро Намбу, Макото Кобаяси и Тосихидэ Маскава. Половина награды (5 млн шведских крон) досталась Намбу, который сейчас уже является гражданином США и числится в чикагском Институте Энрико Ферми, такую же сумму поровну поделят оставшиеся на родине Кобаяси и Маскава. Отмечены их работы по изучению так называемого спонтанного нарушения симметрии в субатомной физике. Тем самым Нобелевский комитет вспомнил о делах давно минувших десятилетий, когда физики-теоретики только строили единую систему элементарных частиц и их взаимодействий и придумывали для этого странные и очарованные кварки.

Обычно Япония не рассматривается как великая научная держава. По крайней мере даже весьма эрудированные люди вряд ли с ходу смогут назвать кого-либо из знаменитых ученых этой страны. Японию чаще ценят за инженерные достижения, особенно в области электроники, но Нобелевские премии, как принято считать, выдаются за теоретические прорывы. Это, впрочем, далеко не совсем так: и сотню лет назад, и сейчас эту награду можно было заработать как за смелую гипотезу, так и за проведение выдающегося эксперимента, который эту гипотезу подтверждает.

На самом деле по числу нобелевских лауреатов Япония легко обходит Россию и не так уж сильно отстает от Германии, Британии, Франции. До США, естественно, Стране восходящего солнца далеко, но американцы в нобелевской гонке легко обгоняют любую другую державу. К примеру, с 2000 по 2002 год японцы ежегодно получали по трети Нобелевской премии в области химии (Хидэки Сиракава за проводящие полимеры, Редзи Ноери за хиральный катализ в реакциях гидрогенизации и Коити Танака за методы идентификации и структурного анализа биологических макромолекул). Последняя японская премия в области физиологии и медицины датирована 1987 годом: тогда ее присудили исследователю антител Сусуму Тонэгаве.

Наиболее престижной из Нобелевских премий считается физическая. По крайней мере именно в этой области научного знания в прошлом веке были совершены наиболее значимые открытия. Если следовать этой логике, то именно количество премий по физике должно определять уровень развития теоретической науки в стране. Японцы могут похвастаться тем, что нынешняя награда для них уже пятая. А первую нобелевку по физике за "предсказание существования мезонов" получил еще в 1949 году Хидэки Юкава. После этого его достижение повторили Синъитиро Томонага в 1965 году (исследования в области квантовой электродинамики), Лео Эсаки в 1973 году (экспериментальное обнаружение туннельного эффекта) и в 2002 году астрофизик Масатоси Косиба, изучавший космические нейтроны.

Первые из работ, отмеченных премией в этом году, датируются еще 1960--1961 годами, когда Ейтиро Намбу публиковал результаты своих исследований поведения элементарных частиц в условиях сверхпроводимости. Отмеченные им явления спонтанного нарушения симметрии взаимодействия частиц не укладывались в теоретическую стройность стандартной модели, что привело к пересмотру существовавших в теоретической физике представлений. Позже, уже в 1972 году, Кобаяси и Маскава, описывая нарушения симметрии, создали систему, требовавшую, чтобы элементарные частицы строились из шести кварков. До этого в модели использовалось только три кварка -- нижний, верхний и странный. Работа Кобаяси--Маскавы сейчас считается одним из первых предсказаний существования очарованного, прелестного и истинного кварков (полностью эти фундаментальные частицы, из которых строятся все известные физикам элементарные частицы, были открыты только к 1994 году).

Само явление нарушения симметрии обычно считается ни много ни мало причиной существования нашей вселенной. Согласно теории Большого взрыва в начале истории нашего мира образовывались и частицы, и их античастицы. Столкновение материи с антиматерией должно приводить к аннигиляции частиц. И в том случае если бы обе противоположности создавались в равном количестве, сразу после Большого взрыва вся материя превратилась бы в излучения и вселенной в нынешнем виде не возникло бы. Однако наличие звезд, туманностей, галактик и межзвездного газа позволяет предположить, что происходили определенные отклонения, симметрия поведения частиц нарушалась. Вероятность таких отклонений должна быть крайне небольшой, но и ее хватило для того, чтобы сформировать наш мир.