Лауреатом нобелевской премии 2013 за предсказание бозона хиггса является

Нобелевской премии по физике за 2013 год удостоилось предсказание бозона Хиггса

Физики всего мира на протяжении десятилетий охотились за бозоном Хиггса — частицей, предсказанной полвека назад. Теперь авторов гипотезы удостоили Нобелевской премии.

Франсуа Энглер (слева) и Питер Хиггс на пресс-конференции в ЦЕРНе 04.07.2012

Во вторник, 8 октября, в Стокгольме были объявлены имена лауреатов Нобелевской премии по физике за 2013 год. Ими стали — как, собственно, и ожидалось, — двое физиков-теоретиков, специалистов в области элементарных частиц: бельгиец Франсуа Энглер (Francois Englert) и британец Питер Хиггс (Peter Ware Higgs).

Формулировка, провозглашенная постоянным секретарем Шведской королевской академии наук Стаффаном Нурмарком (Staffan Normark), звучит так: «за теоретическое открытие механизма, который способствует нашему пониманию происхождения массы субатомных частиц, и который недавно получил подтверждение благодаря открытию предсказанной фундаментальной частицы в экспериментах ATLAS и CMS на Большом адронном коллайдере в ЦЕРНе».

Жаркие дискуссии за закрытыми дверями

Журналистам, собравшимся в актовом зале академии, пришлось прождать этого торжественного момента лишний час: столь беспрецедентная задержка, если верить объяснениям члена Нобелевского комитета по физике профессора Ольги Бутнер (Olga Botner), была вызвана несколько затянувшимся жарким обсуждением кандидатур на премию.

Но задержка в один час — это, конечно, сущий пустяк, если иметь в виду, что новоиспеченным лауреатам пришлось дожидаться признания своих заслуг Нобелевским комитетом почти полвека. Правда, это ожидание было отчасти скрашено рядом других почетных премий, полученных также совместно.

Контекст

Нобелевская премия по физиологии или медицине за 2013 год

По традиции, нобелевская неделя началась с присуждения премий по физиологии или медицине. В понедельник в Стокгольме были объявлены имена первых лауреатов 2013 года.

Загадка похудевшего протона

До сих пор диаметр протона был измерен двумя методами, и оба дали идентичные результаты. Теперь ученые использовали третий метод — и очень удивились.

Нобелевскую премию по физике присудили за достижения в квантовой оптике

Нобелевской премии по физике за 2012 год удостоились открытия в области квантовой оптики. Лауреатами стали француз Серж Арош и американец Дэвид Уайнленд.

Ученые ЦЕРНа объявили об открытии нового бозона

Бозон Хиггса — фундаментальная частица, придающая другим частицам их массу — была теоретически предсказана почти полвека назад. Теперь, судя по всему, ее удалось обнаружить экспериментально.

Примечательно, что, несмотря на это обстоятельство, первая личная встреча нынешних лауреатов — признанных корифеев в этой области исследований — произошла лишь летом прошлого года: оба присутствовали на исторической пресс-конференции в ЦЕРНе, когда было объявлено об экспериментальном открытии бозона Хиггса — той самой частицы, упомянутой теперь в обосновании присуждения Нобелевской премии.

Но прежде чем попытаться понять, в чем же состоит сущность удостоенных премии научных достижений, давайте коротко познакомимся с виновниками торжества.

Коротко о лауреатах: Франсуа Энглере.

Франсуа Энглеру скоро исполнится 81 год. Он родился 6 ноября 1932 года в Эттербеке — пригороде Брюсселя. В 1955 году Энглер окончил Брюссельский свободный университет по специальности «электроинженер», там же в 1959 году защитил диссертацию, после чего отправился в США, где проработал два года в Корнельском университете под руководством профессора Роберта Браута (Robert Brout).

В 1961 году он вернулся в родной Брюссельский университет, где занял должность профессора. Туда же перебрался и Браут, получивший вскоре бельгийское подданство. В 1964 году они совместно — но независимо от Хиггса — выдвинули ту гипотезу и опубликовали ту работу, которая удостоились теперь Нобелевской премии. К сожалению, Роберт Браут не дожил до этого дня (он скончался в 2011 году в Брюсселе), иначе он наверняка оказался бы в числе сегодняшних лауреатов, тем более что ряд престижных премий Хиггс, Энглер и Браут все же успели получить совместно (премию Европейского физического общества в области физики высоких энергий и частиц, премию Вольфа, премию Сакураи).

С 1988 года профессор Энглер руководил — опять же совместно с Браутом — отделением теоретической физики Брюссельского свободного университета. В 1998 году ученый вышел на пенсию, но продолжил получать разного рода премии, а летом прошлого года король Бельгии Альберт II пожаловал ему баронский титул.

. и Питере Хиггсе

Питер Хиггс старше своего коллеги — ему перевалило за 84. Он родился 29 мая 1929 года в Ньюкасле на северо-востоке Англии, близ границы с Шотландией. Учился в Бристоле и Лондоне, в 1947 году окончил лондонский Королевский колледж, в 1954 году там же защитил диссертацию по специальности «физика», а затем начал научно-исследовательскую деятельность в Эдинбургском университете. Несколько лет Хиггс провел, преподавая физику и математику в Имперском колледже Лондона и в Университетском колледже Лондона, но в 1960 году вернулся в Эдинбургский университет.

Там прошла вся его дальнейшая научная карьера, там он возглавлял кафедру теоретической физики, получил множество премий, стал членом Королевского научного общества. Там же в 1964 году Хиггс выполнил — независимо от Энглера с Браутом — и ту работу, что получила теперь признание Нобелевского комитета. В 1996 году ученый вышел на пенсию, но отнюдь не ушел на покой, продолжая преподавать и получать премии и прочие почести.

Помимо научной работы, Хиггс известен и своей общественной деятельностью: был активистом Движения за ядерное разоружение, но порвал с ним, когда там стали бороться также и с ядерной энергетикой; поддерживал «Гринпис», но лишь до тех пор, пока эта организация не стала выступать против генной инженерии.

Стандартная модель: 24 фермиона.

А теперь давайте попробуем хотя бы в самых общих чертах разобраться в том, за что получили премию сегодняшние лауреаты. Тут нужно сказать несколько слов о том, что же такое Стандартная модель — основная теория современной физики элементарных частиц.

Согласно сегодняшним представлениям, все вещество состоит из 24 так называемых фермионов — фундаментальных частиц с полуцельным значением спина. Они образуют три семейства (или, как говорят специалисты, три поколения). Каждое поколение состоит из двух лептонов и двух кварков, причем кварки в свободном состоянии не встречаются. Вся окружающая нас материя состоит из частиц первого поколения: два вида кварков (нижний и верхний) и один вид лептона (электрон) образуют атомы, еще один лептон (электронное нейтрино) в состав атомов не входит, но является вездесущим, потому что практически беспрепятственно проникает сквозь материю.

Два других поколения состоят из короткоживущих нестабильных частиц. Во втором поколении кварки называются странный и очарованный, лептоны — мюоном и мюонным нейтрино. Третье поколение объединяет прелестный и истинный кварки, а также тау-лептон и тау-нейтрино. Кроме того, у каждой из этих 12 частиц существует и античастица, обладающая такими же параметрами, но электрическим зарядом противоположного знака. При столкновении частицы с соответствующей античастицей происходит их взаимная аннигиляция, они излучаются в виде чистой энергии.

и 4 вида взаимодействия

В природе существуют также четыре вида взаимодействия — электромагнитное, сильное, слабое и гравитационное. Взаимодействия реализуются частицами с целочисленным значением спина — так называемыми бозонами. Например, внутренняя стабильность атома обеспечивается электромагнитным взаимодействием, носителем которого являются фотоны. Кварки удерживаются в составе атомного ядра сильным взаимодействием, его переносит частица под названием глюон. Слабое взаимодействие, ответственное за радиоактивный бета-распад, реализуется W- и Z-бозонами. Предполагается, что существует и гравитон — частица, реализующая гравитационное взаимодействие, однако обнаружить его экспериментально пока не удалось. До сих пор квантовая теория гравитации не разработана, и Стандартная модель не включает в себя гравитационное взаимодействие.

Но со Стандартной моделью долгие десятилетия была связана и еще одна проблема: в ней все частицы лишены массы, а без массы они должны перемещаться со скоростью света, так что никакие атомы, планеты и звезды были бы невозможны. Выход из тупика предложили Роберт Браут и Франсуа Энглер и — независимо от них — Питер Хиггс. Было это в 1964 году.

Кстати, в том же году ту же идею выдвинула — независимо от Браута, Энглера и Хиггса — еще одна группа ученых — Джеральд Гуральник (Gerald Guralnik), Карл Хейген (Carl R. Hagen) и Том Киббл (Tom W. B. Kibble), а поскольку все они живы, хоть и немолоды, то Нобелевскому комитету и впрямь было что сегодня обсуждать.

Так вот, авторы гипотезы предложили считать, что вся Вселенная заполнена неким вязким полем, которое с разной силой тормозит разные частицы, что и придает им массу. Носителем такого поля является бозон, названный бозоном Хиггса и ставший объектом интенсивного поиска. Поиск продолжался почти полвека и увенчался успехом лишь благодаря вводу в строй мощнейшего ускорителя — Большого адронного коллайдера. Таким образом, последнее белое пятно современной Стандартной теории удалось, наконец, закрыть.

Источник

«Нобелевка» по физике присуждена за предсказание бозона Хиггса

СТОКГОЛЬМ, 8 окт — РИА Новости, Людмила Божко. Нобелевская премия по физике за 2013 год присуждена британскому физику Питеру Хиггсу и бельгийцу Франсуа Энглеру за «теоретическое открытие механизма, который обеспечил понимание происхождения масс элементарных частиц». Об этом во вторник в Стокгольме после беспрецедентной часовой задержки объявил Нобелевский комитет Королевской шведской академии наук.

Бельгиец Франсуа Энглер родился в 1932 году. Энглер защитил диссертацию в Брюссельском свободном университете, где и сейчас является почетным профессором. В конце 1950-х годов Энглер работал в Корнелльском университете вместе с Робертом Браутом, своим соавтором по «нобелевским» исследованиям, который умер в 2011 году.

Питер Хиггс родился в 1929 году в Великобритании. Член Лондонского королевского общества, Хиггс сейчас является почетным профессором Эдинбургского университета. Хиггс и Энглер впервые встретились на семинаре в ЦЕРНе в июле 2012 года, посвященном открытию предсказанной ими частицы.

Сумма каждой из Нобелевских премий в этом 2013 году составила 8 миллионов шведских крон (1,2 миллиона долларов). Церемония награждения представленных лауреатов пройдет 10 декабря в Стокгольме в день кончины основателя Нобелевских премий — шведского предпринимателя и изобретателя Альфреда Нобеля.

Лауреат Нобелевской премии по физике 2013 года Франсуа Энглер: «Что я скажу Питеру Хиггсу? Конечно, я его поздравлю с отличной работой». Отвечая на вопрос о том, каково ему ощущать себя нобелевским лауреатом, Энглер отметил, что «как вы можете предположить, не сказать, что это неприятно». По его словам, он очень счастлив получить награду, но пока не знает, на что потратит призовые деньги.

Поздравить с получением Нобелевской премии Питера Хиггса членам комитета пока не удалось. Физик уехал в отпуск, не взяв с собой мобильный телефон.

Франсуа Энглера поздравил и премьер-министр Бельгии в своем микроблоге Twitter. «Мои самые теплые поздравления Фрасуа Энглеру за его выдающиеся достижения. Это честь для всей Бельгии».

#NobelPrize My warmest congratulations to François Englert for this outstanding achievement! It is a great honor for Belgium!

Глава ЦЕРНа Рольф Хойер: «Я очень рад, что Нобелевская премия этого года присуждена за работы в области физики элементарных частиц. Открытие бозона Хиггса в ЦЕРНе в прошлом году, которое подтверждает существование механизма Браута-Энглера-Хиггса, — это кульминация десятилетий интеллектуальных усилий множества людей во всем мире».

Замдиректора НИИ ядерной физики МГУ Виктор Саврин: «Если бы не обнаружили (бозон Хиггса), то хотя их теоретическая работа была сделана на высоком уровне, без экспериментального подтверждения премию бы не дали. Экспериментаторы преподнесли большой подарок человечеству, и лично Хиггсу. Открытие Хиггса — действительно выдающееся. Пятьдесят лет назад он теоретически описал механизм спонтанного нарушения симметрии вакуума. Если бы этот механизм не работал, все частиц были бы безмассовыми, в то время как в реальности разброс масс между частицами составляет несколько порядков.

Британский физик Том Киббл: «Я рад, что Шведская академия признала важность механизма генерации массы для предсказания бозона Хиггса. Но наша статья была, несомненно, последней из трех, опубликованных в Physical Review Letters в 1964 году, хотя мы, естественно, считаем свое описание наиболее полным, поэтому нет ничего удивительного, что Шведская академия не смогла включить нас. Мои искренние поздравления Франсуа Энглеру и Питеру Хиггсу. Печально отсутствие в этом списке покойного соавтора Энглера Роберта Браута».

Что такое бозон Хиггса

Бозон Хиггса — последний недостающий элемент современной теории элементарных частиц, так называемой стандартной модели, объединяющей все виды взаимодействий, кроме гравитационного — сильное (связывающее кварки в протонах и нейтронах), слабое (взаимодействие между электронами и нейтрино) и электромагнитное. О факте существования бозона Хиггса, который отвечает за массу элементарных частиц, впервые высказал предположение английский физик Питер Хиггс в 1960‑е годы.

Почему было так важно доказать существование «частицы Бога»

Согласно принципам стандартной модели, в момент рождения Вселенной после Большого взрыва частицы приобрели массу под действием Хиггсовского поля, сформированного бозонами Хиггса. Без этого поля не могло бы произойти образование атомов, а частицы, не имеющие массу, просто разлетелись бы по космическому пространству. Согласно теории, неуловимые бозоны Хиггса существуют везде. Через поле Хиггса, заполняющее пространство Вселенной, проходят абсолютно все частицы, из которых строятся атомы, молекулы, ткани и целые живые организмы. Читайте подробнее >>

Источник

Нобелевская премия-2013: бозон Хиггса и «рыхлые пары»

МОСКВА, 2 окт — РИА Новости. Ровно через неделю начинается Нобелевская неделя: шведские академики назовут лауреатов самой престижной в мире научной премии.

Агентство РИА Новости попросило самых высокоцитируемых российских ученых назвать те исследования, которые могут быть отмечены Нобелевским комитетом в этом году, а также имена потенциальных лауреатов в трех номинациях «физиология и медицина», «физика» и «химия».

Медицина: время молекулярных онкологов

По мнению большинства экспертов, неплохие шансы быть отмеченными Нобелевской премией по медицине имеют работы по молекулярной онкологии.

В частности, награду может получить американец Роберт Вайнберг, открывший первый человеческий онкоген Ras (ген, мутации в котором способствуют развитию раковых опухолей) и первый антионкоген Rb (ген-супрессор, препятствующий развитию опухолей). Компанию Вайнбергу могут составить Дэвид Лэйн, Питер Холл и Берт Фогельштейн, изучавшие ген-супрессор р53. Он кодирует белок, называемый учеными «стражем генома». Этот белок играет ключевую роль в защите клеток животных от генетических повреждений. В случае серьезных «поломок» в ДНК p53 запускает программу апоптоза — клеточного «самоубийства», предотвращая раковое перерождение клеток.

«Исследования онкогенов и генов-супрессоров опухолей человека находятся на переднем крае молекулярной биологии, и даже удивительно, что они до сих пор не удостоились Нобелевской премии», — сказал один из экспертов.

Создатели этих лекарств также имеют неплохие шансы поехать в Стокгольм за наградой. Речь идет о разработчиках препарата против хронического миелоидного лейкоза Иматиниб (Гливек), в частности Чарльзе Сойерсе. Гливек стал первым лекарством, прицельно действующим на клетки опухолей, имеющих характерные для них генетические дефекты. Впрочем, Нобелевская премия за создание новых лекарств может проходить и по «химической» номинации, отметил один из экспертов.

Не исключено, что награду получит американец Наполеон Феррара, открывший фактор роста эндотелия сосудов VEGF — белковую молекулу, стимулирующую рост кровеносных капилляров в тканях организма, а также в раковых опухолях. Концентрация VEGF служит диагностическим показателем скорости злокачественного роста.

…И особой клеточной «памяти»

На втором месте по «нобелевской привлекательности» у опрошенных агентством ученых оказались работы, связанные с изучением эпигенетической «памяти» — молекулярных механизмов, влияющих на работу генов, но не затрагивающих «генетический текст» в молекуле ДНК.

«Эта область биологии стала очень популярной в последние годы, и возможная Нобелевская премия за исследования по эпигенетике подчеркнет ее важность», — пояснил один из экспертов.

Специалисты полагают, что по эпигенетической тематике премию могут получить ученые, изучавшие процесс метилирования ДНК (присоединения метильных групп CH3), который «включает» или «выключает» работу генов. Нарушение метилирования играет важную роль в развитии рака.

Еще одни кандидаты на Нобелевскую премию — американцы Чарльз Дэвид Эллис и Майкл Грюнштейн. Их работы посвящены изучению гистонов — белков, отвечающих за трехмерную упаковку молекул ДНК в ядрах живых клеток в хроматин — вещество, из которого состоят хромосомы. Многие биологи считают, что разнообразный набор химических модификаций этих белков — «гистоновый код» — тоже управляет переключением работы генов и передается по наследству от клетки к клетке.

Биоинженерия и трехмерный геном

Среди других областей биологии, работы в которых могут быть отмечены «нобелевкой», опрошенные агентством ученые назвали изучение механизмов «отслеживания» правильной укладки белковых молекул, необходимой для их работы (здесь кандидаты — американец Артур Горвич и немец Франц-Ульрих Хартль), процессов передачи сигналов между клетками нервной системы (американец Томас Зюдоф).

Еще одним кандидатом на «нобелевку» могут стать исследователи, изучавшие короткие молекулы рибонуклеиновой кислоты (микро РНК), которые играют важную роль в регуляции работы генов. Считается, что микроРНК влияют на работу примерно трети всех генов у высших организмов.

Наконец, как считают эксперты, премии заслуживают создатели методов анализа трехмерной организации генома в клетках.

Что касается российских ученых, то, по мнению одного из экспертов, премии заслуживает профессор МГУ академик Владимир Скулачев за создание новой концепции лекарств, ориентированных на митохондрии — «энергетические станции» живых клеток. Выходец из России Руслан Меджитов, работающий в Йельском университете (США), может получить премию наряду с профессором Массачусетского технологического института (США) и специалистом Медицинской школы Уэйк-Форест (США) Энтони Аталой (Anthony Atala) за «работы в сфере биоинженерии тканей и регенеративной медицины», считает другой эксперт.

Меджитову в свое время прочили Нобелевскую премию за изучение одного из компонентов врожденного иммунитета — Toll-like рецепторов. Многие специалисты полагали, что Меджитов разделит награду с Жюлем Хоффманом и Брюсом Бойтлером, также работавшим в этой области. В 2011 году Хоффман и Бойтлер были удостоены премии, но третьим лауреатом вместо Меджитова оказался Ральф Стейнмен, изучавший другой компонент иммунитета — дендритные клетки.

Физика: Хиггс, снова Хиггс

Все эксперты в один голос говорят, что Нобелевская премия по физике этого года будет присуждена за открытие или теоретическое предсказание бозона Хиггса — частицы, отвечающей за массы других элементарных частиц и последнего недостающего элемента Стандартной модели.

«Давление на Нобелевский комитет будет настолько сильным — ведь европейцы потратили миллиарды евро на создание Большого адронного коллайдера, где была открыта частица, что они не смогут не отметить это открытие», — сказал один из опрошенных.

Однако дать награду «за Хиггс» не так просто. Правила гласят, что лауреатами могут стать только три человека, однако в открытии бозона Хиггса участвовали тысячи ученых, работавших на Большом адронном коллайдере. Наградить организацию в целом — в данном случае ЦЕРН — можно только Нобелевской премией мира.

«Но, например, премию Мильнера за это открытие дали представителям двух коллабораций (групп, работавших на детекторах коллайдера CMS и ATLAS, где была обнаружена частица Хиггса). Возможно, и Нобелевский комитет выберет нескольких руководителей и отметит их премией за это открытие», — считает один из экспертов.

Задача Нобелевского комитета несколько облегчается, если премию будет решено присудить не за открытие, а теоретическое предсказание частицы. Проблема однако в том, что так называемый механизм Хиггса, обеспечивающий массу элементарных частиц, был предсказан не одним только британским физиком Питером Хиггсом.

Сама идея была впервые тоже предложена не Хиггсом, а американским физиком Филипом Андерсоном в 1962 году. По счастью, у Андерсона, а также у Джерарда ‘т Хоофта уже есть Нобелевские премии, а Роберт Браут уже скончался, поэтому Нобелевскому комитету придется выбирать только из пяти человек.

«Может быть Нобелевский комитет не будет присуждать премию за бозон Хиггса в этом году, чтобы подождать, пока кто-то еще из теоретиков умрет, и никто не будет обижен», — цинично заметил один из экспертов.

…Инфляция и шапка-невидимка

Если произойдет чудо, и Нобелевку по физике не дадут за бозон Хиггса, то у нас могут быть хорошие шансы увидеть в числе лауреатов российских ученых.

По мнению экспертов, вполне «нобелевскими» являются теоретические работы по инфляционной теории развития Вселенной. Премии за эти исследования могут получить Алексей Старобинский из Института теоретической физики имени Ландау РАН, Андрей Линде из Стэнфордского университета, а также Алан Гут (Alan Guth) из Массачусетского технологического института и Пол Стейнхардт (Paul Steinhardt) из Принстона.

Возможно, премию получит Вячеслав Муханов из Мюнхенского университета — за теорию флуктуаций реликтового излучения.

Некоторые эксперты отмечают, что уже много лет ожидает своего «нобеля» российский физик Виктор Веселаго, который впервые теоретически описал свойства метаматериалов — веществ с отрицательным коэффициентом преломления, из которых сейчас создают «плащи-невидимки».

Вместе с ним может получить премию британский физик Джон Пендри (John Pendry), создавший первую «шапку-невидимку».

Кроме того, за исследования в сфере квантовой информации могут быть отмечены Игнасио Сирак (Ignacio Cirac) и Петер Цоллер (Peter Zoller). «В этом году получили премию Вольфа, которая коррелирует с Нобелевской», — отмечает один из опрошенных.

Химия: рыхлые пары и компьютерные кристаллы

Нобелевскую премию по химии большинство экспертов «отдают» выходцу из России Валерию Фокину, работающему в Исследовательском институте Эллен Скриппс, с 2011 года работающему по мегагранту в МФТИ.

Еще один потенциальный российский «нобелевец» — российский химик Артем Оганов, работающий в университете Нью-Йорка в Стоуни-Брук и в МГУ. Он и его коллега Микеле Парринелло (Michele Parrinello) разработали «революционные методы компьютерного моделирования материалов, в частности, структур кристаллов», отмечает один из экспертов.

Кроме того, премией по химии может быть отмечен новый тип солнечных элементов, созданных Михаэлем Гретцелем (Michael Graetzel) из швейцарской Федеральной политехнической школы в Лозанне. Гретцель в 1991 году изобрел сенсибилизированные красителем солнечные элементы (dye-sensitized solar cells), получившие имя «ячеек Гретцеля». Эти ячейки просты и дешевы в производстве, а коэффициент преобразования энергии может достичь 33%.

Некоторые из опрошенных «отдают» премию Дугласу Стефэну (Douglas Stephan) из университета Торонто и Герхарду Эркеру (Gerhard Erker) из университета Мюнстера за открытие «рыхлых льюисовых пар» (frustrated lewis pairs). «Это новое направление в активации малых молекул, открывающее блестящие перспективы в катализе», — отмечает один из экспертов.

Эксперты в качестве потенциального лауреата называют также Аллена Бэрда (Allen Bard) из университета Техаса — за работы в сфере сканирующей электрохимической микроскопии.

Источник