AKTUALIZOVANÉ 15:43

Nobelovka za narušenú symetriu hmoty

Tohtoročnými nositeľmi Nobelovej ceny za fyziku sa stali japonskí vedci Makoto Kobajaši a Tošihide Maskawa a americký vedec Joičiro Nambu za priekopnícku prácu v oblasti kvarkov - základných častíc hmoty.

Japonský vedec Makoto Kobajaši (vľavo) telefonuje s premiérom Tarom Asom, ktorý mu blahoželal k získaniu Nobelovej ceny za fyziku.(Zdroj: FOTO - ČTK)

ŠTOKHOLM. Tohtoročnú Nobelovu cenu za fyziku dostali traja teoretici. Všetko synovia Ríše vychádzajúceho slnka, hoci dnes občania dvoch krajín.

Objavili mechanizmus a pôvod narušení skrytej symetrie v mikrosvete - určili mierne asymetrickú podobu makrosveta, ktorý priamo vnímame. A vďaka ktorej vlastne svet i s nami existuje.

Nobelov výbor akoby sa v roku 2008 sústreďoval na odmenu výsledkov, ktoré strávili na čakačke niekoľko desiatok rokov. Tak ako tie, za ktoré včera udelil cenu za fyziológiu alebo medicínu. Dnešné siahajú ešte o vyše desaťročie hlbšie ako včerajšie. (Časť sa ich však definitívne potvrdila až v roku 2001.)

Joičiro Nambu, občan USA, objavil v roku 1960 mechanizmus tzv. spontánneho narušenia symetrie v subatómovej fyzike. Za to dostane polovicu Nobelovej ceny, ktorej finančnú časť tvorí celkove 10 miliónov švédskych korún (31,27 milióna Sk). Narodil sa v roku 1921 v Tókiu a v roku 1952 získal doktorát na tamojšej univerzite. Dnes pôsobí ako emeritný profesor v Ústave Enrica Fermiho pri Chicagskej univerzite.

Japonci Makoto Kobajaši a Tošihide Maskawa si rozdelia druhú polovicu za objav pôvodu iných narušených symetrií a z neho vyplývajúcu predpoveď, že v prírode musia existovať najmenej tri rodiny kvarkov čiže základných stavebných kameňov hmoty, na čo prišli v roku 1972.

Kobajaši sa narodil v roku 1944 v Nagoji a v roku 1972 získal doktorát na tamojšej univerzite. Pôsobí ako emeritný profesor v KEK (Organizácia pre urýchľovačový výskum vysokých energií) v Cukube.

Maskawa sa narodil v roku 1940 a aj on má od roku 1967 doktorát z Nagojskej univerzity. Pôsobí ako emeritný profesor Yukawovho ústavu pre výskum v teoretickej fyzike pri Kjótskej univerzite.

Symetria vesmíru

Objavy všetkých troch sa týkajú symetrií nášho vesmíru - vlastne narušených symetrií. Jednak narušených od samého začiatku jeho existencie, jednak tých, ktoré sa spontánne narušili až počas jeho vývoja.

Tak či onak, obidva typy narušení stoja pri kolíske nášho bytia. Pretože ak by bol vesmír dokonale symetrický, vyskytovali by sa v ňom aj rovnaké počty častíc hmoty a antihmoty, ktoré by spolu zanihilovali na žiarenie.

Vďaka narušeniam symetrie však bezprostredne po vzniku vesmíru vo veľkom tresku na každých cca 10 miliárd častíc antihmoty pripadalo okolo 10 miliárd plus jedna častica hmoty. To zabezpečilo, že po anihilácii drvivej väčšiny hmoty s antihmotou zvýšila aspoň troška hmoty. Z nej sa napokon vyvinuli galaxie, hviezdy a planéty. A prinajmenšom na jednej planéte život a pozorovatelia ako my.

obr1.jpg

Pri zrode podoby nášho vesmíru sa prejavila dosiaľ celkom nevysvetlená asymetria. Vo veľkom tresku boli vytvorené rovnaké množstvá hmoty a anithmoty a podľa toho mali spolu úplne zainihilovať, zostalo by len žiarenie. Hmota sa však napokon vďaka nepatrnému prebytku na úrovni jednej desaťmiliardtiny predsa len zachovala a postupne zaplnila vesmír galaxiami, hviezdami, planétami a - podľa všetkého nielen na Zemi - životom.

FOTO - NOBEL PRIZE/NOBEL FOUNDATION

O príčinách tejto asymetrie však stále nevieme dosť. Výskumy, ktoré uskutočnili tohtoroční laureáti Nobelovej ceny za fyziku, však osvetlili dôležité časti tejto záhady. Fyzici najčastejšie narábajú s prírodnými zákonmi tak, ako keby boli dokonale symetrické a platili v celom vesmíre. Pre väčšinu situácií to platí.

Napriek tomu dobre vieme, že v našom bežnom makrosvete je dokonalá symetria skôr vzácna - o to viac sa vedci zaujímali - o prvé prejavy asymetrií v mikrosvete.

Prvé príznaky sa začali vynárať v 50. rokoch a v roku 1956 dvaja teoretici spochybnili zrkadlovú a v roku 1964 iní dvaja ešte aj symetriu elektrického náboja, pričom v obidvoch prípadoch onedlho nasledovalo experimentálne potvrdenie (a Nobelove ceny za fyziku - v prvom prípade hneď v roku 1957, v druhom až v roku 1980).

obr2.jpg

Ukážka zrkadlovej symetrie - vľavo je narušená, vpravo zachovaná. Zaujímavé ale je, že aj vľavo závisi od písmena („častice"), pri niektorom sa naruší, pri inom nie.

FOTO - NOBEL PRIZE/NOBEL FOUNDATION


Výpočtami k výsledkom

Príčina kombinovanej zrkadlovej a nábojovej asymetrie zostávala záhadou až do roku 1972, keď Kobajaši a Maskawa výpočtami vychádzajúcimi z princípov kvantovej fyziky prenikli k možnému vysvetleniu.

Vnútorné zložky predmetných častíc, tzv. kvarky, normálne oscilujú medzi stavmi kvarku a antikvarku - za istých okolností však môžu zostať v jednom z týchto stavov a symetria sa naruší. Vyplynula z toho potreba zaviesť ešte jednu dvojkvarkovú rodinu k dvom, ktoré tvorili tzv. štandardný model stavby hmoty. Všetky „potrebné" kvarky však potvrdili experimenty - v rokoch 1974, 1977 a v roku 2001.

Z kvarkov prvej rodiny sa skladajú bežné častice, tvoriace náš svet - protóny a neutróny, z kvarkov druhej menej bežné, ale predsa aj dnes stále nie vzácne a z kvarkov tretej exotické častice, známe iba z urýchľovačov.

big.jpg

Spomenutý štandardný model zahŕňa všetky známe častice a tri zo štyroch základných síl, ktoré ich držia pokope resp. pôsobia počas časticových procesov - elektromagnetickú, slabú jadrovú a silnú jadrovú. Bokom zatiaľ zostáva v mierke mikrosveta oveľa slabšia gravitácia.

Prečo však majú častice a sily, ktoré zhŕňa štandardný model, tak výrazne rozdielne hmotnosti (niekoľkostotisícnásobne) a intenzity? A prečo vôbec častice majú nejakú hmotnosť?

To zasa významne osvetlila Nambuova práca. Pôvodne sa zaoberal vysvetlením supravodivosti čiže vedenia elektrického prúdu bez odporu. Zistil, že sa na to hodí spontánne narušenie symetrie, čo preniesol do sveta elementárnych častíc. Využil pojem kvantového vákua ako stavu s najnižšou energiou, ale v skutočnosti sa hmýriaceho časticami, a doložil, že to nie je najsymetrickejší stav.

ceruza.jpg

Spontánne narušenie symetrie. Poznáme ho aj v bežnom živote. Svet ceruzky vľavo je dokonale symetrický, všetky smery sú pre ňu presne rovnocenné, no táto symetria sa stratí, keď ceruzka spadne - teraz ukazuje iba jedným smerom. Predchádzajúca symetria sa skrýva za spadnutou ceruzkou.

Peter Higgs to po Nambuovi rozviedol tak, že s rozpínaním vesmíru sa rozpadalo špecifické (Higgsovo) pole, ktoré strácalo symetriu a častice, ktoré najprv nemali pokojovú hmotnosť, ju zväčša získali, iba niektoré - ako fotón - nie. Hľadanie príslušných dôkazov bude jednou z hlavných úloh nového urýchľovača LHC v CERN pri Ženeve.

Hlavný zdroj: Komuniké The Nobel Prize in Physics 2008/The Royal Swedish Academy of Sciences zo 7. októbra 2008.

nambu_yoichiro.jpg

Yoichiro Nambu.

FOTO - www.experts.uchicago.edu

maskawa.jpg

Tošihide Maskawa.

FOTO - REUTERS

kobajasi2.jpg

Makoto Kobajaši.

FOTO - REUTERS

Najčítanejšie na SME Tech


Inzercia - Tlačové správy


  1. 7 top cyklotrás zo severu na juh
  2. Last minute tipy na Kapverdské ostrovy
  3. Voda, kotol, vymknutie: Čo stoja najčastejšie domáce katastrofy?
  4. Žijú, lebo sa nevzdali. Príbehy ľudí bojujúcich za svoje zdravie
  5. Nový Volkswagen Arteon sa predstaví na bratislavskom autosalóne
  6. Last minute dovolenka sa dá kupiť výhodne už teraz
  7. Legendárna Štefánka opäť ožíva pod sieťou Pulitzer family
  8. Päť tipov, kam na predĺžený víkend v máji
  9. Inteligencia vo všetkom
  10. Volvo V90 Cross Country je pripravené na každé dobrodružstvo
  1. 7 top cyklotrás zo severu na juh
  2. Ako efektívne využiť podlahové kúrenie?
  3. Samsung Galaxy S8: smartfón s výnimočným displejom
  4. Túžite byť matkou, ale nedarí sa? Poďme hľadať dôvody!
  5. Last minute tipy na Kapverdské ostrovy
  6. Ako sa menila obľúbená bratislavská štvrť
  7. Nové investičné projekty v Schladmingu s výhľadom na zjazdovku
  8. Podľa M. Borguľu je práca mestskej polície slabá a nedôsledná
  9. Znížená sadzba pri pôžičke v mBank už len štyri dni
  10. Odborníci poradia, komu sa oplatí využívať obnoviteľné zdroje
  1. Last minute tipy na Kapverdské ostrovy 9 771
  2. Žijú, lebo sa nevzdali. Príbehy ľudí bojujúcich za svoje zdravie 8 527
  3. Nový Volkswagen Arteon sa predstaví na bratislavskom autosalóne 7 749
  4. Šokujúce: ako sa každý Slovák dokáže ľahko naučiť po anglicky 7 401
  5. Päť tipov, kam na predĺžený víkend v máji 5 983
  6. Voda, kotol, vymknutie: Čo stoja najčastejšie domáce katastrofy? 5 638
  7. Legendárna Štefánka opäť ožíva pod sieťou Pulitzer family 4 702
  8. Ako sa menila obľúbená bratislavská štvrť 3 098
  9. 5 krokov k vlastnému bývaniu 2 422
  10. Last minute dovolenka sa dá kupiť výhodne už teraz 2 327

Téma: Nobelove ceny


Hlavné správy zo Sme.sk

PLUS

Na prvého mája hádzal po súdruhoch vajcia. Trafil a šiel sedieť do Ilavy

Vladimír Červeň sa už odmalička do sveta budovateľských hesiel a komunistického blahobytu obohnaného ostnatým drôtom nehodil.

KOMENTÁRE

Z celého sveta: Ako sa karikaturisti smiali z Donalda Trumpa

Karikatúry Trumpa z celého sveta.

KULTÚRA

Slovenskí džezmeni sú skvelí. Chýba im však originalita

Kritika zaznela na odovzdávaní Cien Esprit za najlepší slovenský džezový album.

Neprehliadnite tiež

Pozrite si najlepšie produkty roka 2016 podľa portálu recenzie.sme.sk

Ocenili sme najlepšie produkty za rok 2016 v dvadsiatich kategóriách od televízorov až po chytré hodinky.

Na Kube sa o šimpanzy nestarajú v ZOO, majú ich doma

Galéria s prírastkami do svetových Zoologických záhrad.

Objavili prepojenie medzi autizmom u vnúčat a fajčením v tehotenstve

Deti mali vyššiu šancu prejavovať znaky autizmu, ak fajčila ich babka z matkinej strany.

Fotosyntézu spustili v umelej hmote, čistí vzduch a vyrába čistú energiu

Zariadenie zatiaľ vyskúšali len pri modrom svetelnom spektre.


Už ste čítali?

Domov NajnovšieNajčítanejšieDesktop