Выдающийся физик-теоретик Ли Цзундао (Чжэндао) умер 4 августа 2024 года в Сан-Франциско в возрасте 97 лет. В 1957 году он стал вторым среди самых молодых нобелевских лауреатов по физике (Вильяму Брэггу премия 1915 года была присуждена в возрасте 25 лет совместно с его отцом). Ли разделил премию за теоретическое предсказание несохранения четности в слабых взаимодействиях с Янгом Чжэньнином, который был на четыре года старше. Грубо говоря, они опровергли глубоко укоренившиеся представления, что силы, действующие между субатомными частицами, симметричны относительно зеркального отражения, т. е. нет способа определить, наблюдается ли реальный физический процесс или его отражение в зеркале. Ранее такая симметрия была надежно установлена для электромагнитных сил и сильных взаимодействий, удерживающих протоны и нейтроны в атомных ядрах.
В середине 1950-х годов физики были озадачены поведением так называемых странных частиц. В частности, две частицы, именовавшиеся тогда «тау» и «тета», имели одинаковые массы, время существования и другие свойства, но тау-частицы распадались на два пиона, а тета-частицы — на три. Согласно математическому описанию, квантовые состояния этих частиц имели разную «четность». Убежденность, что она должна сохраняться, подразумевала, что тау и тета не должны быть одинаковыми частицами. Янг, опубликовавший в 1954 году ставшую потом знаменитой статью с Миллсом об уравнениях квантовой теории поля, в апреле 1956 года делал доклад об этих частицах, после которого в ходе дискуссии Ричард Фейнман задал вопрос: «Есть ли у природы однозначный способ отличать правое от левого?»
Янг и Ли начали изучать имеющиеся данные, которые показали, что убедительные свидетельства о наличии зеркальной симметрии имеются для электромагнитных сил и сильных взаимодействий. Однако слабые взаимодействия, ответственные за некоторые виды радиоактивности, не были достаточно хорошо проверены, чтобы подтвердить или опровергнуть сохранение четности. А именно эти взаимодействия отвечали за распад тау- и тета-частиц. Тогда Янг и Ли, пользуясь методами квантовой теории поля, стали проверять возможность, что эти частицы одинаковы, а распад на два или три пиона связан с нарушением зеркальной симметрии. Их статья “Question of Parity Violation in Weak Interactions” была опубликована в октябре 1956 года и вызвала бурю в сообществе физиков. Среди многочисленных скептиков был и Вольфганг Паули, который саркастически заметил: «Я не верю, что Всевышний — слабый левша».
Янг в то время был сотрудником Принстонского института перспективных исследований, а Ли работал в Колумбийском университете в Нью-Йорке. Через непродолжительное время его университетская коллега Ву Цзяньсюн начала эксперимент, основанный на схеме, которая была предложена в их работе для проверки сохранения четности. Он заключался в измерении свойств электронов, испускаемых при распаде радиоактивного кобальта-60. Ключевым моментом был отмеченный Ли и Янгом факт, что у ядер атомов кобальта-60 есть угловой момент, который при зеркальном отражении ведет себя не так, как это происходит в других случаях. Поэтому, надо измерять корреляцию между направлениями моментов электронов, являющихся продуктами распада, и угловым моментом ядра кобальта. Если корреляция есть, то ее зеркальное отражение будет выглядеть по-другому, а это означает нарушение четности. Единственная возможность ее сохранения — это полное отсутствие корреляции. После нескольких месяцев работы этот эксперимент, проводившийся на очень чувствительном оборудовании, убедительно показал наличие корреляции, из чего следует, что зеркальная симметрия не является всеобщим свойством. Эта новость стала сенсацией: слабое взаимодействие ломает зеркальность природы, в которой левое может быть совершенно не таким, как правое! Данный факт стал фундаментальным свойством современной Стандартной модели, описывающей частицы и силы.
Родившийся в Шанхае Ли Цзундао был третьим из шести детей Ли Цинконга, занимавшегося торговлей, и Чан Минчан. После окончания школы в Шанхае он два года изучал физику в Чжэцзянском университете, но из-за войны ему пришлось продолжать обучение в Национальном Юго-Западном объединенном университете в Куньмине. Получив стипендию китайского правительства в 1946 году (т. е. до образования КНР), Ли стал работать над диссертацией в Чикагском университете (США) под руководством Энрико Ферми. После ее завершения в 1950 году он продолжал исследования как постдок сначала в Калифорнийском университете в Беркли, а потом в Принстонском институте перспективных исследований. В 1953 году Ли получил должность ассистента в Колумбийском университете, а три года спустя он в 29 лет стал самым молодым полным профессором этого университета за всю его историю.
В 1957 году ему помимо Нобелевской была присуждена премия Альберта Эйнштейна, а в 1964 году Ли был избран в Национальную академию наук США. На приеме по случаю своей отставки из Колумбийского университета в 2012 году он сравнил свою работу с трудом садовника: «Можно не возделывать новые виды, а поддерживать жизнь старых прекрасных растений». Им было опубликовано несколько книг по физике; одна из них — «Математические методы в физике» — была переведена на русский язык в 1965 году, как и его Нобелевская лекция (см. УФН 66 (1958), стр. 89–97). В 1950 году Ли женился на Цинь Хуэйцзюнь, умершей в 1996 году; у них двое сыновей — Джеймс и Стивен.
В заключение отметим, что среди многих результатов, основанных на нарушении четности, с момента предсказания которого прошло уже почти 70 лет, важное место занимает обнаружение бозона Хиггса, благодаря которому материя имеет массу. Это было окончательно установлено около десяти лет назад.
Николай Кузнецов, ИПМаш РАН
(1 оценок, среднее: 4,00 из 5)
Загрузка...