Шоичи Саката - Shoichi Sakata

Шоичи Саката
坂 田 昌 一
Саката Шоичи.JPG
Саката в 1949 году
Родился ( 1911-01-18 )18 января 1911 г.
Токио , Японская империя
Умер 16 октября 1970 г. (1970-10-16)(59 лет)
Нагоя , Япония
Национальность Япония
Известен Теория двух мезонов
Модель
Сакаты Матрица Маки – Накагавы – Сакаты
Научная карьера
Поля Физика
Учреждения Университет Нагоя Университет
Осаки Университет
Киото
RIKEN
Известные студенты Макото Кобаяси
Тосихидэ Маскава

Шоичи Саката (坂 田 昌 一, Саката Сёити , 18 января 1911 - 16 октября 1970) был японским физиком и марксистом , получившим международную известность своими теоретическими работами по субатомным частицам. Он предложил теорию двух мезонов, модель Сакаты (ранний предшественник кварковой модели ) и матрицу смешивания нейтрино Понтекорво – Маки – Накагавы – Сакаты .

После окончания Второй мировой войны он присоединился к другим физикам в кампании за мирное использование ядерной энергии .

Жизнь и карьера

ранняя жизнь и образование

Саката родился в Токио , Япония, 18 января 1911 года в семье, которая традиционно занималась государственной службой. Он был старшим из шести детей Тацуэ Сакаты и Микиты Сакаты  [ я ] . На момент рождения Сакаты Никита был секретарем премьер-министра Кацуры Таро , который стал крестным отцом Сакаты. Во время учебы в средней школе Конан в префектуре Хёго в 1924 году Сакату преподавал физик Бунсаку Аракацу . С 1926 по 1929 год Саката учился в средней школе Конана и посещал лекцию влиятельного физика Джун Ишивара . Саката также близко познакомился с Като Тадаши, которая позже будет со-переводчиком незаконченной работы Фридриха Энгельса 1883 года « Диалектика природы» . Согласно Сакате, « Диалектика природы» и работа Владимира Ленина 1909 года « Материализм и эмпириокритицизм» стали творческими работами, формирующими его мышление.

Высшее образование и карьера

Саката поступил в Императорский университет Киото в 1930 году. Когда он был студентом второго курса, Йошио Нишина , двоюродный дедушка Сакаты, читал лекцию по квантовой механике в Императорском университете Киото. Во время лекции Саката познакомился с Хидеки Юкавой и Синъитиро Томонага , первым и вторым японскими лауреатами Нобелевской премии. После окончания университета Саката работал с Томонагой и Нишиной в Rikagaku Kenkyusho ( RIKEN ) в 1933 году и переехал в Императорский университет Осаки в 1934 году, чтобы работать с Юкавой. Юкава опубликовал свою первую статью по теории мезонов в 1935 году, и Саката тесно сотрудничал с ним в развитии теории мезонов. Возможное существование нейтральной частицы-носителя ядерной силы
π0
постулировали они. В сопровождении Юкавы Саката переехал в Императорский университет Киото в качестве лектора в 1939 году.

Саката и Иноуэ предложили свою теорию двух мезонов в 1942 году. В то время заряженная частица, обнаруженная в твердых компонентах космических лучей, была ошибочно идентифицирована как мезон Юкавы (
π±
, ядерная сила карьеры частица). Неправильная интерпретация привела к загадкам в обнаруженной частице космических лучей. Саката и Иноуэ решили эти головоломки, идентифицировав частицу космических лучей как дочерний заряженный фермион, образующийся в
π±
разлагаться. Также был введен новый нейтральный фермион, позволяющий
π±
 распадаются на фермионы.

Теперь мы знаем, что эти заряженные и нейтральные фермионы соответствуют лептонам второго поколения μ и
ν
μна современном языке. Затем они обсудили распад частицы Юкавы,


π+
 →
μ+
 +
ν
μ

Саката и Иноуэ предсказали правильное распределение спина для мюона, а также ввели второе нейтрино. Они рассматривали его как отдельную частицу от нейтрино бета-распада и правильно предвидели трехчастичный распад мюона. Публикация на английском языке статьи Саката-Иноуэ по теории двух мезонов была отложена до 1946 года, за год до экспериментального открытия распада π → μν.

Саката переехал в Императорский университет Нагои в качестве профессора в октябре 1942 года и оставался там до своей смерти. Название университета было изменено на Университет Нагои в октябре 1947 года после окончания Тихоокеанской войны (1945). Саката реорганизовал свою исследовательскую группу в Нагое, чтобы управлять ею по принципу демократии после войны.

Саката оставался в Институте Нильса Бора с мая по октябрь 1954 г. по приглашению Н. Бора и К. Мёллера . Во время своего пребывания Саката выступил с докладом, представляя работы молодых японских исследователей физики элементарных частиц, особо подчеркнув эмпирическую связь, обнаруженную Накано и Нисиджимой, которая теперь известна как правило Накано-Нисиджима-Гелл-Манна (NNG) для сильно взаимодействующих частиц. (адроны).

После того, как Саката вернулся в Нагою, Саката и его группа в Нагое начали исследования, пытаясь раскрыть физику, лежащую в основе правила NNG. Затем Саката предложил свою модель Сакаты в 1956 году, которая объясняет правило NNG, постулируя фундаментальные строительные блоки всех сильно взаимодействующих частиц - протон , нейтрон и лямбда-барион . Положительно заряженный пион состоит из протона и антинейтрона аналогично модели композитного мезона Юкавы Ферми-Янга, в то время как положительно заряженный каон состоит из протона и анти-лямбды, что позволяет объяснить правило NNG. в модели Саката. Помимо целочисленных зарядов, протон, нейтрон и лямбда имеют те же свойства, что и верхний кварк , нижний кварк и странный кварк соответственно.

В 1959 году Икеда, Огава и Охнуки и, независимо, Ямагути обнаружили симметрию U (3) в модели Сакаты. Симметрия U (3) обеспечивает математическое описание адронов в соответствии с идеей восьмичастного пути (1961) Мюррея Гелл-Манна. Модель Сакаты была заменена кварковой моделью , предложенной Гелл-Манном и Джорджем Цвейгом в 1964 году, которая сохраняет симметрию U (3), но делает составляющие частично заряженными и отвергает идею о том, что они могут быть отождествлены с наблюдаемыми частицами. Тем не менее, в Японии модели целочисленных заряженных кварков, параллельные модели Сакаты, использовались до 1970-х годов и до сих пор используются в качестве эффективных описаний в определенных областях.

Модель Сакаты была использована в книге Гарри Дж. Липкина « Группы лжи для пешеходов» (1965). Модель Сакаты и ее SU (3) -симметрия также были объяснены в учебнике «Слабое взаимодействие элементарных частиц» , LBOkun (1965).

В 1959 году Гамба, Маршак и Окубо обнаружили, что барионный триплет Сакаты (протон, нейтрон и лямбда-барион) имеет поразительное сходство с триплетом лептона (нейтрино, электрон и мюон) в аспектах слабого взаимодействия. Чтобы объяснить физику, лежащую в основе этого сходства в структуре составной модели, в 1960 году Саката расширил свою составную модель, включив лептоны со своими коллегами из Университета Нагоя Маки, Накагава и Охнуки. Расширенная модель получила название «Модель Нагоя». Вскоре после этого было экспериментально подтверждено существование двух типов нейтрино. В 1962 году Маки, Накагава и Саката, а также Катаяма, Матумото, Танака и Ямада включили два различных типа нейтрино в структуру составной модели.

В своей статье 1962 года с Маки и Накагавой они использовали предложение Гелл-Манна-Леви о модифицированной универсальности для определения слабого угла смешивания, который позже стал известен как угол Кабиббо; и распространил его на лептоны , четко различая слабые и массовые собственные состояния нейтрино, тем самым определяя угол смешивания ароматов нейтрино, а также предсказывая осцилляции ароматов нейтрино. Матрица смешивания ароматов нейтрино теперь называется матрицей Маки – Накагавы – Сакаты . Нетривиальное перемешивание нейтрино, представленное в статье Маки – Накагавы – Сакаты, теперь экспериментально подтверждено в экспериментах по осцилляциям нейтрино .

Влияния

Симметрия U (3), впервые обнаруженная в модели Сакаты, дала руководящий принцип для построения кварковой модели Гелл-Манна и Цвейга. Двухмезонная теория Сакаты и Иноуэ получила широкое признание в мире примерно в 1950 году.

Лауреаты Нобелевской премии по физике 2008 года Йоитиро Намбу , Тосихиде Маскава и Макото Кобаяси , получившие свои награды за работы по нарушению симметрии, попали под его опеку и влияние. Барионное перемешивание в слабом токе в модели Нагоя послужило источником вдохновения для более поздней матрицы Кабиббо – Кобаяши – Маскавы 1973 года, которая определяет рассогласование квантовых состояний кварков, когда они распространяются свободно и когда они участвуют в слабых взаимодействиях . Однако физики обычно приписывают введение третьего поколения кварков («верхние» и «нижние» кварки) в Стандартную модель элементарных частиц с той статьей 1973 года Кобаяси и Маскава.

Явление осцилляций нейтрино, предсказанное Маки, Накагавой и Сакатой, было экспериментально подтверждено (Нобелевская премия по физике 2015 г.).

Кент Стейли (2004) описывает историческую подоплеку своей статьи, подчеркивая в значительной степени забытую роль теоретиков из Университета Нагои и разработанную ими «модель Нагои». Некоторые из авторов модели Нагои приняли философию диалектического материализма , и он обсуждает роль, которую такие метафизические обязательства играют в физическом теоретизировании. Как теоретические, так и экспериментальные разработки, которые вызвали большой интерес в Японии и в конечном итоге стимулировали работу Кобаяси и Маскавы 1973 года, остались почти полностью незамеченными в США. Этот эпизод демонстрирует как важность непроверяемых «тематических данных» для разработки новых теорий, так и трудности, которые могут возникнуть. , когда две части исследовательского сообщества работают относительно изолированно друг от друга.

Пропустили Нобелевскую премию

«Модель Сакаты» Шоичи Сакаты вдохновила Мюррея Гелл-Манна и Джорджа Цвейга на создание кварковой модели , но премия 1969 года была присуждена только Мюррею Гелл-Манну. После этого член Нобелевского комитета по физике Ивар Уоллер пожалел, что Саката не получил премии.

В сентябре 1970 года Хидеки Юкава вежливо написал Уоллеру, информируя его, что Саката был болен, когда была написана номинация; с тех пор его состояние значительно ухудшилось. Через три недели Саката умерла. Юкава сообщил Уоллеру, что награда Сакате принесла бы ему большую честь и поддержку. Затем он от имени ведущих японских физиков элементарных частиц спросил, что Нобелевский комитет думает о достоинствах Сакаты, поскольку это, возможно, принесет им утешение.

Почести

использованная литература

дальнейшее чтение

внешние ссылки