マレーゲルマン。科学者の伝記

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ゲルマン・マレー。科学者の伝記

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マレー・ゲルマン （1929年生まれ）。

マレーゲルマンは15年1929月1948日にニューヨークで生まれ、オーストリアアーサーとポーリン（ライヒシュタイン）ゲルマンからの移民の末息子でした。 1951歳で、マリーはイェール大学に入学しました。彼は1952年に理学士号を取得して卒業しました。彼はその後、マサチューセッツ工科大学の大学院生として過ごしました。ここで、1953年に、ゲルマンは物理学の博士号を取得しました。プリンストン基礎研究所（ニュージャージー）に1953年間滞在した後、ゲルマンはシカゴ大学でエンリコフェルミ、最初は講師（1954-1954）、次に助教授（1955-XNUMX）、そして助教授（XNUMX-XNUMX）。XNUMX）。

若い科学者の科学的関心の主な分野である素粒子物理学は、形成段階のXNUMX代でした。この物理学の分野での実験研究の主な手段は、加速器であり、粒子のビームを静止したターゲットに「発射」しました。入射粒子がターゲットに衝突すると、新しい粒子が生まれました。実験者は加速器の助けを借りて、既知の陽子、中性子、電子に加えて、いくつかの新しいタイプの素粒子を何とか入手しました。理論物理学者は、すべての新しい粒子を分類できるスキームを見つけようとしました。

科学者たちは、異常な（奇妙な）振る舞いをする粒子を発見しました。特定の衝突の結果としてのそのような粒子の誕生率は、それらの挙動が速度によって特徴付けられる強い相互作用によって決定されることを示しました。強い相互作用、弱い相互作用、電磁気相互作用、重力相互作用は、すべての現象の根底にあるXNUMXつの基本的な相互作用を形成します。同時に、奇妙な粒子は異常に長い間崩壊しました。これは、それらの振る舞いが強い相互作用によって決定された場合には不可能です。奇妙な粒子の崩壊率は、このプロセスがはるかに弱い相互作用によって決定されたことを示しているように見えました。

ゲルマンは、この最も困難な問題を解決することに注意を向けました。彼は、構造の出発点として、電荷の独立性として知られる概念を選びました。その本質は、粒子の特定のグループ化にあり、それらの類似性を強調しています。たとえば、陽子と中性子の電荷は異なりますが (陽子の電荷は - + 1、中性子の電荷は - 0)、他のすべての点では同じです。したがって、それらは、平均電荷または電荷の中心が 1/2 に等しい、核子と呼ばれる同じ種類の粒子の XNUMX 種類と見なすことができます。陽子と中性子はダブレットを形成すると言うのが通例です。他の粒子も、同様のダブレットまたはトリプレットと呼ばれる XNUMX つの粒子のグループ、またはシングレットと呼ばれる XNUMX つの粒子のみからなる「グループ」に含めることができます。任意の数の粒子からなるグループの一般的な名前は、マルチプレットです。

同様の方法で奇妙な粒子をグループ化するすべての試みは失敗しました。ゲルマンは、グループ化のためのスキームを開発し、多重項の平均電荷が核子の平均電荷とは異なることを発見しました。彼は、この違いがストレンジネス粒子の基本的な特性である可能性があると結論付け、ストレンジネスと呼ばれる新しい量子特性を導入することを提案しました。代数的な理由から、粒子のストレンジネスは、平均多重項電荷と平均核子電荷の差の1倍+2/XNUMXに等しくなります。ゲルマンは、強い力を伴うすべての反応でストレンジネスが保存されていることを示しました。言い換えれば、強い相互作用の前のすべての粒子の全体のストレンジネスは、相互作用の後のすべての粒子の全体のストレンジネスと完全に等しくなければなりません。

ストレンジネス保存は、そのような粒子の崩壊が強い相互作用によって決定できない理由を説明します。他のいくつかの非ストレンジ粒子が衝突すると、ストレンジ粒子がペアで生成されます。この場合、一方の粒子の奇妙さが他方の奇妙さを補います。たとえば、ペアの一方の粒子のストレンジネスが +1 の場合、もう一方のストレンジネスは -1 になります。そのため、非ストレンジパーティクルのストレンジネスの合計は、衝突の前後で 0 に等しくなります。発生後、ストレンジパーティクルは離れて飛び散ります。その崩壊生成物がストレンジネスゼロの粒子でなければならない場合、孤立したストレンジ粒子は、ストレンジネスの保存に違反するため、強い相互作用のために崩壊することはできません。ゲルマンは、電磁力 (その特徴的な時間は、強い相互作用と弱い相互作用の時間の間にある) もストレンジネスを保持していることを示しました。このように、生まれたストレンジ粒子は、ストレンジネスを保持しない弱い相互作用によって決定される崩壊まで生き残ります。その科学者は 1953 年に彼の考えを発表しました。

1955 年、ゲルマンは考古学者の J. マーガレットダウと結婚しました。彼らには息子と娘がいました。科学者の妻は 1981 年に亡くなりました。

1955 年、Gell-Mann はカリフォルニア工科大学の非常勤教授になりました。翌年には正教授となり、1967 年にはロバート E. ミリケンを記念して設立された名誉教授の職に就きました。

1961年、ゲルマンは、奇妙な粒子を記述するために提案した多重項のシステムを、はるかに一般的な理論スキームに含めることができることを発見しました。これにより、強く相互作用するすべての粒子を「ファミリ」にグループ化できます。科学者は、いくつかの粒子がそれぞれXNUMX人のメンバーを持つ家族にグループ化されたため、彼の計画をXNUMXつの道と呼びました（仏教における義の生活のXNUMXつの属性との類推による）。彼が提案した粒子分類スキームは、XNUMX進対称としても知られています。間もなく、ゲルマンとは独立して、イスラエルの物理学者ユヴァル・ネーマンが同様の粒子分類を提案しました。

アメリカの科学者の八正道は、メンデレーエフの化学元素の周期表とよく比較されます。この表では、同様の特性を持つ化学元素がファミリーにグループ化されています。まだ未知の元素の特性を予測して周期表に空のセルを残したメンデレーエフのように、ゲルマンは粒子のいくつかのファミリーに空いた場所を残し、適切な特性のセットを持つどの粒子が「ボイド」を埋めるべきかを示唆しました。彼の理論は、これらの粒子の1964つが発見された後、XNUMX年に部分的に確認されました。

1963 年、マサチューセッツ工科大学の客員教授だったゲルマンは、強い相互作用に関与する各粒子が分数電荷を持つ粒子の三重項から構成されていると仮定することで、2 重経路の詳細な構造を説明できることを発見しました。陽子の電荷。同じ発見は、欧州原子核研究センターで働いていたアメリカの物理学者ジョージ・ツヴァイクによってもなされました。ゲルマンは、ジェイムズ・ジョイスの『フィネガンズ・ウェイク』（「マーク氏に三つのクォークを！」）からの言葉を借りて、分数荷電粒子をクォークと呼びました。クオークは+3/1または-3/2のチャージを持つことができます。 -3/1 または +3/2 の電荷を持つ反クォークもあります。電荷を持たない中性子は、+3/1 の電荷を持つ 3 つのクォークと、-1/2 の電荷を持つ 3 つのクォークで構成されます。 +1 の電荷を持つ陽子は、+3/XNUMX の電荷を持つ XNUMX つのクォークと、-XNUMX/XNUMX の電荷を持つ XNUMX つのクォークで構成されます。同じ電荷を持つクォークは、他の性質が異なる場合があります。つまり、同じ電荷を持つクォークにはいくつかの種類があります。クォークのさまざまな組み合わせにより、強く相互作用するすべての粒子を記述することが可能になります。

1969 年、この科学者は「素粒子の分類とその相互作用に関する発見」に対してノーベル物理学賞を受賞しました。授賞式で、スウェーデン王立科学アカデミーの Ivar Waller 氏は、Gell-Mann 氏は「XNUMX 年以上にわたり、素粒子理論の分野をリードする科学者と見なされてきた」と述べました。ウォーラーによれば、彼が提案した方法は「素粒子物理学をさらに研究するための最も強力な手段の XNUMX つです」。

ゲルマンの理論物理学への他の貢献の中で、彼がリチャード F. ファインマンと共に提案した弱い相互作用の「電流」の概念と、その後の「電流の代数」の発展に注目すべきである。

ゲルマンはバードウォッチングとハイキングが大好きです。彼のもう 1969 つの趣味は、文明の手つかずの場所を訪れることです。 XNUMX 年、科学者は、米国科学アカデミーが資金を提供する環境研究プログラムの組織化を支援しました。歴史言語学にも興味があります。

ゲルマンは、アメリカ芸術科学アカデミーのフェローであり、ロンドン王立学会の外国人フェローです。科学への貢献により、彼はアメリカ物理学会のダニー・ハイネマン賞（1959）、米国原子力委員会のアーネスト・オーランド・ローレンス物理学賞（1966）、フランクリン研究所のフランクリンメダル（1967）を受賞しました。および米国国立科学アカデミーのジョンJ.カーティメダル（1968年）。

著者: サミン D.K.

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