Spisak dobitnika Nobelove nagrade za fiziku. Dobitnici Nobelove nagrade za fiziku

Danas, 2. oktobra 2018. godine, u Stokholmu je održana ceremonija proglašenja dobitnika Nobelove nagrade za fiziku. Nagrada je dodijeljena “za revolucionarna otkrića u području laserske fizike”. U formulaciji se navodi da polovina nagrade ide Arthuru Ashkinu za "optičke pincete i njihovu upotrebu u biološkim sistemima", a druga polovina Gérard Mourou i Donna Strickland "za njihovu metodu generiranja ultrakratkih optičkih impulsa visokog intenziteta".

NAJNOVIJE VIJESTI⁰Kraljevska švedska akademija nauka odlučila je dodijeliti nagradu #Nobelova nagrada na Physics 2018. „za revolucionarne izume u oblasti laserske fizike“, s jednom polovinom za Arthur Ashkin, a drugu polovinu zajedno sa Gérard Mourou i Donna Strickland. pic.twitter.com/PK08SnUslK

2. oktobar 2018

Arthur Ashkin izumio je optičku pincetu koja može uhvatiti i pomjeriti pojedinačne atome, viruse i žive stanice bez njihovog oštećenja. To radi fokusiranjem laserskog zračenja i upotrebom gradijentnih sila koje uvlače čestice u područje s većim intenzitetom elektromagnetnog polja. Aškinova grupa je prvi put uspela da uhvati živu ćeliju na ovaj način 1987. Trenutno se ova metoda široko koristi za proučavanje virusa, bakterija, ćelija ljudskog tkiva, kao i za manipulaciju pojedinačnim atomima (za stvaranje sistema nano veličine).

Gerard Moore i Donna Strickland prvi su 1985. uspjeli stvoriti izvor ultrakratkih laserskih impulsa visokog intenziteta bez uništavanja radnog okruženja lasera. Prije njihovog istraživanja, značajno pojačanje kratkopulsnih lasera bilo je nemoguće: jedan impuls kroz pojačalo dovodio je do uništenja sistema zbog prevelikog intenziteta.

Metoda generiranja impulsa koju su razvili Moore i Strickland sada se naziva pojačanje čirpovanog impulsa: što je laserski impuls kraći, širi je njegov spektar, a sve spektralne komponente se šire zajedno. Međutim, korištenjem para prizmi (ili difrakcijskih rešetki), spektralne komponente impulsa mogu se odgoditi jedna u odnosu na drugu prije ulaska u pojačalo i na taj način smanjiti intenzitet zračenja u svakom trenutku. Ovaj čirpirani impuls se zatim pojačava optičkim sistemom, a zatim ponovo kompresuje u kratak impuls koristeći optički sistem inverzne disperzije (obično difrakcione rešetke).

Ultra-oštre laserske zrake omogućavaju izuzetno precizno rezanje ili bušenje rupa u različitim materijalima – čak iu živoj materiji. Milioni operacija oka izvode se svake godine najoštrijim laserskim zrakama. #Nobelova nagrada pic.twitter.com/MiYb4i8AHw

Nobelova nagrada (@NobelPrize) 2. oktobar 2018

Pojačavanje čirpiranih impulsa omogućilo je stvaranje efikasnih femtosekundnih lasera primjetne snage. Oni su u stanju da isporuče moćne impulse u trajanju od kvadriliontinke sekunde. Na njihovoj osnovi danas je stvoren niz perspektivnih sistema kako u elektronici tako iu laboratorijskim instalacijama, važnim za niz oblasti fizike. Istovremeno, stalno pronalaze nova, često neočekivana područja praktične primjene.

Na primjer, metoda femtosekundne laserske korekcije vida (SMall Incision Lenticula Extraction) omogućava vam da uklonite dio rožnice oka osobe i time ispravite miopiju. Iako je sam pristup laserske korekcije predložen još 1960-ih, prije pojave femtosekundnih lasera, snaga i kratkoća impulsa nisu bili dovoljni za efikasan i siguran rad s okom: dugi impulsi su pregrijavali očno tkivo i oštetili ga, a kratki impulsi su bili preslabi da bi se postigao željeni rez u oku.rožnjača. Danas su milioni ljudi širom svijeta podvrgnuti operaciji korištenjem sličnih lasera.

Osim toga, femtosekundni laseri su, zbog kratkog trajanja impulsa, omogućili stvaranje uređaja koji prate i kontroliraju ultrabrze procese kako u fizici čvrstog stanja tako iu optičkim sistemima. Ovo je izuzetno važno, jer prije dobijanja sredstva za snimanje procesa koji se odvijaju pri takvim brzinama, bilo je gotovo nemoguće proučiti ponašanje niza sistema, na osnovu kojih će, pretpostavlja se, biti moguće kreirati obećavajuću elektroniku. budućnosti.

Alexey Shcherbakov, viši istraživač u Laboratoriji za nanopticu i plazmoniku na MIPT-u, komentirao je za Attic: “Do Nobelove nagrade za Gerarda Mouroua za njegov doprinos razvoju femtosekundnih lasera čekalo se dugo, deset godina ili možda više. Uloga srodnog rada je zaista fundamentalna, a laseri ove vrste se sve više koriste širom svijeta. Danas je teško i nabrojati sve oblasti u kojima se koriste. Istina, teško mi je reći šta je uzrokovalo odluku Nobelovog komiteta da i Muru i Aškina, čiji razvoji nisu direktno povezani, spoje u jednu nagradu. Ovo zaista nije najočiglednija odluka komisije. Možda su odlučili da je nemoguće dati nagradu samo Mooreu ili samo Aškinu, ali ako je polovina nagrade data za jedan smjer, a druga polovina za drugi, onda bi to izgledalo sasvim opravdano.”.

Nobelovu nagradu za fiziku, najvišu nagradu za naučno dostignuće u relevantnoj nauci, svake godine dodeljuje Kraljevska švedska akademija nauka u Stokholmu. Osnovan je voljom švedskog hemičara i preduzetnika Alfreda Nobela. Nagrada se može dodijeliti za najviše tri naučnika istovremeno. Novčana nagrada se može podijeliti između njih podjednako ili podijeliti na polovinu i dvije četvrtine. U 2017. gotovinski bonus je povećan za jednu osminu - sa osam na devet miliona kruna (otprilike 1,12 miliona dolara).

Svaki laureat dobija medalju, diplomu i novčanu nagradu. Medalje i novčane nagrade tradicionalno će biti uručene laureatima na godišnjoj svečanosti u Stokholmu 10. decembra, na godišnjicu Nobelove smrti.

Prva Nobelova nagrada za fiziku dodijeljena je 1901. Wilhelmu Conradu Roentgenu za njegovo otkriće i proučavanje svojstava zraka, koje su kasnije nazvane po njemu. Zanimljivo je da je naučnik prihvatio nagradu, ali je odbio da dođe na ceremoniju uručenja, rekavši da je veoma zauzet. Stoga mu je nagrada poslana poštom. Kada je njemačka vlada tokom Prvog svjetskog rata tražila od stanovništva da pomogne državi novcem i dragocjenostima, Rentgen je dao svu svoju ušteđevinu, uključujući i Nobelovu nagradu.

Prošle, 2017. godine Nobelovu nagradu za fiziku dobili su Rainer Weiss, Barry Barish i Kip Thorne. Ova tri fizičara dala su ključni doprinos LIGO detektoru koji je detektovao gravitacione talase. Sada je uz njihovu pomoć postalo moguće pratiti spajanja neutronskih zvijezda i crnih rupa nevidljivih teleskopima.

Zanimljivo je da bi se od sljedeće godine situacija sa dodjelom Nobelovih nagrada mogla značajno promijeniti. Nobelov komitet će preporučiti donosiocima odluka da biraju kandidate na osnovu spola, kako bi uključili više žena i po etničkoj pripadnosti, kako bi se povećao broj nezapadnjaka). Međutim, to vjerovatno neće utjecati na fiziku - do sada su samo dvije laureate ove nagrade bile žene. I upravo ove godine Donna Strickland je postala treća.

Sa formulacijom " za teorijska otkrića topoloških faznih prelaza i topoloških faza materije" Iza ove pomalo nejasne i široj javnosti nerazumljive fraze krije se čitav svijet netrivijalnih i iznenađujućih efekata čak i za same fizičare, u čijem su teorijskom otkriću laureati odigrali ključnu ulogu 1970-ih i 1980-ih. Oni, naravno, nisu bili jedini koji su u to vrijeme shvatili važnost topologije u fizici. Tako je sovjetski fizičar Vadim Berezinski, godinu dana prije Kosterlitza i Thoulessa, napravio, zapravo, prvi važan korak ka topološkim faznim prijelazima. Postoji mnogo drugih imena koja bi se mogla staviti uz Haldaneovo ime. Ali kako god bilo, sva tri laureata su svakako ikone u ovom dijelu fizike.

Lirski uvod u fiziku kondenzovane materije

Objasniti pristupačnim riječima suštinu i značaj rada za koji je dodijeljen Nobel za fiziku 2016. nije lak zadatak. Ne samo da su sami fenomeni složeni i, osim toga, kvantni, već su i raznoliki. Nagrada nije dodijeljena za jedno konkretno otkriće, već za čitav spisak pionirskih radova koji su 1970-1980-ih potaknuli razvoj novog smjera u fizici kondenzirane materije. U ovoj vijesti pokušat ću postići skromniji cilj: objasniti na par primjera esencijašto je topološki fazni prijelaz, i prenijeti osjećaj da se radi o zaista lijepom i važnom fizičkom efektu. Priča će biti samo o jednoj polovini nagrade, onoj u kojoj su se pokazali Kosterlitz i Thouless. Haldaneov rad je jednako fascinantan, ali je još manje vizualan i zahtijevalo bi vrlo dugu priču za objašnjenje.

Počnimo s kratkim uvodom u najfenomenalniji dio fizike - fiziku kondenzirane materije.

Kondenzirana materija je, u svakodnevnom jeziku, kada se mnoge čestice istog tipa spoje i snažno utiču jedna na drugu. Gotovo svaka riječ ovdje je ključna. Same čestice i zakon interakcije između njih moraju biti istog tipa. Možete uzeti nekoliko različitih atoma, molim, ali glavna stvar je da se ovaj fiksni skup ponavlja iznova i iznova. Trebalo bi biti puno čestica; desetak ili dva još nije kondenzovani medij. I, konačno, moraju snažno uticati jedni na druge: gurati, vući, ometati jedni druge, možda nešto međusobno razmijeniti. Razrijeđeni plin se ne smatra kondenziranim medijem.

Glavno otkriće fizike kondenzirane materije: sa tako vrlo jednostavnim "pravilima igre" otkrila je beskrajno bogatstvo fenomena i efekata. Takva raznolikost pojava uopće ne nastaje zbog šarolike kompozicije - čestice su iste vrste - već spontano, dinamično, kao rezultat kolektivni efekti. U stvari, budući da je interakcija jaka, nema smisla gledati na kretanje svakog pojedinačnog atoma ili elektrona, jer to odmah utiče na ponašanje svih najbližih susjeda, a možda čak i udaljenih čestica. Kada čitate knjigu, ona vam ne "govori" rasipanjem pojedinačnih slova, već skupom riječi povezanih jedna s drugom; prenosi vam misao u obliku "kolektivnog efekta" slova. Isto tako, kondenzovana materija „govori“ jezikom sinhronih kolektivnih kretanja, a nikako pojedinačnih čestica. I ispostavilo se da postoji ogromna raznolikost ovih kolektivnih pokreta.

Trenutna Nobelova nagrada priznaje rad teoretičara da dešifruju još jedan „jezik“ kojim kondenzovana materija može „govoriti“ – jezik topološki netrivijalne pobude(šta je to je ispod). Već je pronađeno dosta specifičnih fizičkih sistema u kojima nastaju takve ekscitacije, a u mnogima od njih su laureati imali svoje ruke. Ali ono što je najvažnije ovdje nisu konkretni primjeri, već sama činjenica da se to dešava iu prirodi.

Mnoge topološke pojave u kondenziranoj materiji prvi su izmislili teoretičari i činilo se da su to samo matematičke šale koje nisu relevantne za naš svijet. Ali tada su eksperimentatori otkrili stvarna okruženja u kojima su ovi fenomeni opaženi - i matematička šala je iznenada rodila novu klasu materijala s egzotičnim svojstvima. Eksperimentalna strana ove grane fizike je sada u usponu, a ovaj brzi razvoj će se nastaviti i u budućnosti, obećavajući nam nove materijale sa programiranim svojstvima i uređaje zasnovane na njima.

Topološke pobude

Prvo, razjasnimo riječ “topološki”. Nemojte se plašiti da će objašnjenje zvučati kao čista matematika; veza sa fizikom će se pojaviti kako budemo napredovali.

Postoji takva grana matematike - geometrija, nauka o figurama. Ako je oblik figure glatko deformiran, tada se, sa stanovišta obične geometrije, mijenja sama figura. Ali figure imaju zajedničke karakteristike koje, uz glatku deformaciju, bez trganja ili lijepljenja, ostaju nepromijenjene. Ovo je topološka karakteristika figure. Najpoznatiji primjer topološke karakteristike je broj rupa u trodimenzionalnom tijelu. Šolja za čaj i krofna su topološki ekvivalentni, oboje imaju tačno jednu rupu, pa se stoga jedan oblik može glatkim deformisanjem transformisati u drugi. Šolja i čaša su topološki različite jer staklo nema rupa. Da biste konsolidirali materijal, predlažem vam da se upoznate s izvrsnom topološkom klasifikacijom ženskih kupaćih kostima.

Dakle, zaključak: sve što se jedno na drugo može svesti glatkom deformacijom smatra se topološki ekvivalentnim. Dvije figure koje se ne mogu transformirati jedna u drugu glatkim promjenama smatraju se topološki različitim.

Druga riječ koju treba objasniti je "uzbuđenje". U fizici kondenzirane materije, ekscitacija je svako kolektivno odstupanje od "mrtvog" stacionarnog stanja, odnosno od stanja s najnižom energijom. Na primjer, kada je kristal pogođen, zvučni val je prošao kroz njega - to je vibracijska pobuda kristalne rešetke. Ekscitacije ne moraju biti forsirane, mogu nastati spontano zbog temperature različite od nule. Uobičajena termička vibracija kristalne rešetke je, u stvari, mnogo vibracionih pobuđivanja (fonona) različitih talasnih dužina koji su superponirani jedni na druge. Kada je koncentracija fonona visoka, dolazi do faznog prijelaza i kristal se topi. Općenito, čim shvatimo u smislu kakvih pobuda treba opisati dati kondenzirani medij, imat ćemo ključ za njegova termodinamička i druga svojstva.

Sada povežimo dvije riječi. Zvučni val je topološki primjer trivijalan uzbuđenje. Ovo zvuči pametno, ali u svojoj fizičkoj suštini jednostavno znači da se zvuk može učiniti tihim koliko god želite, čak do tačke da potpuno nestane. Glasan zvuk znači jake atomske vibracije, tihi zvuk slabe vibracije. Amplituda vibracija se može glatko svesti na nulu (tačnije, na kvantnu granicu, ali to je ovdje nevažno), a to će i dalje biti zvučna pobuda, fonon. Obratite pažnju na ključnu matematičku činjenicu: postoji operacija za glatku promjenu oscilacija na nulu - to je jednostavno smanjenje amplitude. Upravo to znači da je fonon topološki trivijalna perturbacija.

A sada je uključeno bogatstvo kondenzovane materije. U nekim sistemima postoje pobude koje ne može se glatko svesti na nulu. Nije fizički nemoguće, ali suštinski – forma to ne dozvoljava. Jednostavno ne postoji takav posvuda nesmetan rad koji prenosi sistem sa pobudom na sistem sa najnižom energijom. Ekscitacija u svom obliku topološki se razlikuje od istih fonona.

Pogledajte kako će ispasti. Razmotrimo jednostavan sistem (naziva se XY-model) - običnu četvrtastu rešetku, na čijim čvorovima se nalaze čestice s vlastitim spinom, koje se mogu orijentirati na bilo koji način u ovoj ravnini. Leđa ćemo prikazati strelicama; Orijentacija strelice je proizvoljna, ali je dužina fiksna. Također ćemo pretpostaviti da spinovi susjednih čestica međusobno djeluju na takav način da je energetski najpovoljnija konfiguracija kada su svi spinovi u svim čvorovima usmjereni u istom smjeru, kao u feromagnetu. Ova konfiguracija je prikazana na sl. 2, lijevo. Duž njega mogu teći spinovi talasi - mala talasna odstupanja spinova od strogog uređenja (slika 2, desno). Ali to su sve obične, topološki trivijalne pobude.

Sada pogledajte sl. 3. Ovdje su prikazana dva poremećaja neobičnog oblika: vrtlog i antivorteks. Mentalno odaberite tačku na slici i prošećite pogledom kružnom putanjom u smjeru suprotnom od kazaljke na satu oko centra, obraćajući pažnju na to što se dešava sa strelicama. Vidjet ćete da se strelica vrtloga okreće u istom smjeru, suprotno od kazaljke na satu, a strelica antivortexa okreće se u suprotnom smjeru, u smjeru kazaljke na satu. Sada uradite isto u osnovnom stanju sistema (strelica je uglavnom nepomična) iu stanju sa spin talasom (gde strelica lagano osciluje oko prosečne vrednosti). Možete zamisliti i deformisane verzije ovih slika, recimo okretni val u teretu prema vrtlogu: tamo će strelica također napraviti punu revoluciju, lagano se ljuljajući.

Nakon ovih vježbi postaje jasno da su sva moguća uzbuđenja podijeljena na fundamentalno različite klase: da li strelica napravi punu revoluciju kada ide oko centra ili ne, i ako to čini, u kom smjeru. Ove situacije imaju različite topologije. Nijedna količina glatkih promjena ne može pretvoriti vrtlog u običan val: ako okrenete strelice, onda naglo, preko cijele rešetke odjednom i pod velikim kutom odjednom. Vrtlog, kao i anti-vorteks, topološki zaštićeno: oni se, za razliku od zvučnog talasa, ne mogu jednostavno rastvoriti.

Poslednja važna tačka. Vrtlog se topološki razlikuje od jednostavnog vala i od antivorteksa samo ako strelice leže striktno u ravnini figure. Ako nam se dozvoli da ih dovedemo u treću dimenziju, onda se vrtlog može glatko eliminisati. Topološka klasifikacija pobuda radikalno zavisi od dimenzije sistema!

Topološki fazni prijelazi

Ova čisto geometrijska razmatranja imaju vrlo opipljive fizičke posljedice. Energija obične vibracije, istog fonona, može biti proizvoljno mala. Stoga, na bilo kojoj temperaturi, ma koliko niskoj, ove oscilacije nastaju spontano i utiču na termodinamička svojstva medija. Energija topološki zaštićene pobude, vrtloga, ne može biti ispod određene granice. Stoga, na niskim temperaturama, pojedinačni vrtlozi ne nastaju, pa stoga ne utiču na termodinamička svojstva sistema - barem se tako mislilo do ranih 1970-ih.

U međuvremenu, 1960-ih, kroz napore mnogih teoretičara, otkriven je problem sa razumijevanjem onoga što se događa u XY modelu sa fizičke tačke gledišta. U uobičajenom trodimenzionalnom slučaju, sve je jednostavno i intuitivno. Na niskim temperaturama sistem izgleda uređeno, kao na sl. 2. Ako uzmete dva proizvoljna čvora rešetke, čak i vrlo udaljena, tada će spinovi u njima lagano oscilirati oko istog smjera. Ovo je, relativno govoreći, spin kristal. Na visokim temperaturama, spinovi se "tope": dva udaljena mjesta rešetke više nisu u korelaciji jedno s drugim. Postoji jasna temperatura faznog prijelaza između dva stanja. Ako temperaturu postavite tačno na ovu vrijednost, tada će sistem biti u posebnom kritičnom stanju, kada korelacije i dalje postoje, ali se postepeno, na način stepena, smanjuju s rastojanjem.

U dvodimenzionalnoj rešetki na visokim temperaturama postoji i neuređeno stanje. Ali na niskim temperaturama sve je izgledalo veoma, veoma čudno. Dokazana je stroga teorema (vidi Mermin-Wagnerova teorema) da u dvodimenzionalnoj verziji ne postoji kristalni red. Pažljivi proračuni su pokazali da nije da ga uopće nema, već se jednostavno smanjuje s rastojanjem prema zakonu moći - baš kao u kritičnom stanju. Ali ako je u trodimenzionalnom slučaju kritično stanje bilo samo na jednoj temperaturi, onda ovdje kritično stanje zauzima cijelo područje niskih temperatura. Ispostavilo se da u dvodimenzionalnom slučaju dolaze u igru ​​neke druge pobude koje ne postoje u trodimenzionalnoj verziji (slika 4)!

Propratni materijali Nobelovog komiteta opisuju nekoliko primjera topoloških fenomena u različitim kvantnim sistemima, kao i nedavni eksperimentalni rad na njihovom ostvarenju i izglede za budućnost. Ova priča završava citatom iz Haldaneovog članka iz 1988. U njemu, kao da se pravda, kaže: “ Iako je malo vjerovatno da će specifičan model koji je ovdje predstavljen, ipak biti fizički ostvariv...". 25 godina kasnije magazin Priroda objavljuje , koji izvještava o eksperimentalnoj implementaciji Haldaneovog modela. Možda su topološki netrivijalne pojave u kondenziranoj materiji jedna od najupečatljivijih potvrda neizrečenog mota fizike kondenzirane materije: u odgovarajućem sistemu utjelovit ćemo svaku samodosljednu teorijsku ideju, ma koliko ona izgledala egzotično.

Celokupno naše razumevanje procesa koji se dešavaju u Univerzumu, ideje o njegovoj strukturi, formirali su se na osnovu proučavanja elektromagnetnog zračenja, drugim rečima, fotona svih mogućih energija koji dopiru do naših instrumenata iz dubine svemira. Ali fotonska promatranja imaju svoja ograničenja: elektromagnetski valovi čak i najveće energije ne dopiru do nas iz previše udaljenih područja svemira.

Postoje i drugi oblici zračenja - tokovi neutrina i gravitacijski talasi. Oni vam mogu reći o stvarima koje instrumenti koji snimaju elektromagnetne talase nikada neće vidjeti. Da bi se „vidjeli“ neutrini i gravitacijski talasi, potrebni su fundamentalno novi instrumenti. Trojica američkih fizičara, Rainer Weiss, Kip Thorne i Barry Barrish, dobili su ove godine Nobelovu nagradu za fiziku za stvaranje detektora gravitacijskih valova i eksperimentalni dokaz njihovog postojanja.

S lijeva na desno: Rainer Weiss, Barry Barrish i Kip Thorne.

Postojanje gravitacionih talasa predviđeno je opštom teorijom relativnosti i predvidio ju je Ajnštajn još 1915. godine. Oni nastaju kada se veoma masivni objekti sudare jedni s drugima i stvaraju poremećaje u prostor-vremenu, divergirajući brzinom svjetlosti u svim smjerovima od mjesta nastanka.

Čak i ako je događaj koji je generisao talas ogroman – na primer, sudaraju se dve crne rupe – efekat koji talas ima na prostor-vreme je izuzetno mali, pa ga je teško registrovati, što zahteva veoma osetljive instrumente. Sam Ajnštajn je verovao da gravitacioni talas, prolazeći kroz materiju, toliko malo utiče na nju da se ne može primetiti. Zaista, stvarni efekat koji talas ima na materiju je prilično teško uhvatiti, ali indirektni efekti se mogu registrovati. Upravo to su uradili američki astrofizičari Joseph Taylor i Russell Hulse 1974. godine, izmjerivši zračenje zvijezde dvostrukog pulsara PSR 1913+16 i dokazavši da se odstupanje njenog perioda pulsiranja od izračunatog objašnjava gubitkom energije koju nosi gravitacioni talas. Za to su dobili Nobelovu nagradu za fiziku 1993. godine.

14. septembra 2015, LIGO, laserski interferometar Gravitaciono-talasna opservatorija, prvi put je direktno detektovao gravitacioni talas. Kada je talas stigao do Zemlje, bio je veoma slab, ali čak i ovaj slab signal značio je revoluciju u fizici. Da bi to bilo moguće, bio je potreban rad hiljada naučnika iz dvadeset zemalja koji su napravili LIGO.

Provjera rezultata petnaeste godine trajala je nekoliko mjeseci, pa su oni javno objavljeni tek u februaru 2016. godine. Pored glavnog otkrića - potvrde postojanja gravitacionih talasa - u rezultatima se krilo još nekoliko: prvi dokazi o postojanju crnih rupa prosečne mase (20−60 solarnih) i prvi dokazi da se one mogu spojiti .

Gravitacionom talasu je bilo potrebno više od milijardu godina da stigne do Zemlje.Daleko, daleko, izvan naše galaksije, dve crne rupe su se zaletele jedna u drugu, prošlo je 1,3 milijarde godina - i LIGO nam je ispričao o ovom događaju.

Energija gravitacionog talasa je ogromna, ali je amplituda neverovatno mala. Osjećati ga je poput mjerenja udaljenosti do udaljene zvijezde s preciznošću od desetinki milimetra. LIGO je sposoban za ovo. Weiss je razvio koncept: još 70-ih godina izračunao je koji zemaljski fenomeni mogu iskriviti rezultate promatranja i kako ih se riješiti. LIGO se sastoji od dvije opservatorije, udaljenost između kojih je 3002 kilometra. Gravitacijski val putuje ovu udaljenost za 7 milisekundi, tako da dva interferometra međusobno preciziraju očitanja kako val prolazi.

Dvije LIGO opservatorije, u Livingstonu (Luizijana) i Hanfordu (Država Washington), nalaze se na udaljenosti od 3002 km.

Svaka opservatorija ima dva kraka od četiri kilometra koji izlaze iz iste tačke pod pravim uglom jedan prema drugom. Unutra imaju skoro savršen vakuum. Na početku i na kraju svake ruke nalazi se složen sistem ogledala. Prolazeći kroz našu planetu, gravitacijski val blago sabija prostor gdje je položena jedna ruka, a proteže drugu (bez vala, dužina krakova je striktno ista). Laserski snop se ispaljuje sa prečke ramena, deli se na dva dela i reflektuje se na ogledalima; Prešavši njihovu udaljenost, zraci se susreću na nišanu. Ako se to dogodi istovremeno, tada je prostor-vrijeme miran. A ako je jednoj od zraka trebalo duže da prođe kroz rame nego drugoj, to znači da je gravitacijski val produžio svoju putanju i skratio put druge zrake.

Dijagram rada LIGO opservatorije.

LIGO je razvio Weiss (i, naravno, njegove kolege), Kip Thorne - vodeći svjetski stručnjak za teoriju relativnosti - izvršio je teorijske proračune, Barry Barish se pridružio LIGO timu 1994. i postao mali - samo 40 ljudi - grupe entuzijasta u ogromnu međunarodnu saradnju LIGO/VIRGO, zahvaljujući dobro uigranom radu njenih učesnika, omogućen je fundamentalni eksperiment, izveden dvadeset godina kasnije.

Rad na detektorima gravitacionih talasa se nastavlja. Nakon prvog zabilježenog talasa slijedili su drugi, treći i četvrti; potonju su "uhvatili" ne samo LIGO detektori, već i nedavno lansirani evropski VIRGO. Četvrti gravitacijski val, za razliku od prethodna tri, nije rođen u apsolutnoj tami (kao rezultat spajanja crnih rupa), već s potpunim osvjetljenjem - tokom eksplozije neutronske zvijezde; Svemirski i zemaljski teleskopi također su otkrili optički izvor zračenja u području iz kojeg dolazi gravitacijski talas.

Rainer Weiss, Barry Barish i Kip Thorne

Švedska kraljevska akademija nauka objavila je dobitnike Nobelove nagrade za fiziku za 2017. Nagrada će biti dodijeljena Raineru Weissu (pola nagrade), Barry Barishu i Kipu Thorneu, uz tekst "za njihov odlučujući doprinos LIGO detektoru i posmatranju gravitacionih talasa". Zvanično uručenje nagrada i medalja održaće se u decembru, nakon tradicionalnih predavanja. Proglašenje pobjednika prenošeno je uživo na web stranici Nobelovog komiteta.

Weiss, Thorne i Barish smatraju se među najvjerovatnijim kandidatima za Nobelovu nagradu za fiziku od 2016. godine, kada su LIGO i VIRGO kolaboracije otkrile gravitacijske valove od spajanja dvije crne rupe.

Rainer Weiss je odigrao ključnu ulogu u razvoju detektora, ogromnog interferometra sa izuzetno niskim nivoom buke. Fizičar je započeo s tim radom još 1970-ih, stvarajući male prototipove sistema na Massachusetts Institute of Technology. Nekoliko godina kasnije, prototipovi interferometara stvoreni su na Caltechu - pod vodstvom Kipa Thornea. Kasnije su fizičari udružili snage.

LIGO dijagram gravitacijske opservatorije

Barry Barish je pretvorio malu saradnju između MIT-a i Caltecha u veliki međunarodni projekat - LIGO. Naučnik je vodio razvoj projekta i stvaranje detektora od sredine 1990-ih.

LIGO se sastoji od dvije gravitacijske opservatorije koje se nalaze na udaljenosti od 3000 kilometara. Svaki od njih je Michelsonov interferometar u obliku slova L. Sastoji se od dva evakuisana optička kraka od 4 kilometra. Laserski snop se deli na dve komponente, koje prolaze kroz cevi, odbijaju se od njihovih krajeva i ponovo se kombinuju. Ako se promijenila dužina kraka, mijenja se priroda interferencije između zraka, što se bilježi detektorima. Velika udaljenost između opservatorija nam omogućava da vidimo razliku u vremenu dolaska gravitacionih talasa - iz pretpostavke da se potonji šire brzinom svetlosti, razlika u vremenu dolaska dostiže 10 milisekundi.

Dva LIGO detektora

Više o gravitaciono-talasnoj astronomiji i njenoj budućnosti možete pročitati u našem materijalu “”.

U 2017. Nobelova nagrada je povećana za milion švedskih kruna - što je trenutno povećanje od 12,5 posto. Sada je to 9 miliona kruna ili 64 miliona rubalja.

Dobitnici Nobelove nagrade za fiziku 2016. bili su teoretičari Duncan Haldane, David Thouless i Michael Kosterlitz. Ovi fenomeni uključuju, na primjer, cjelobrojni Hallov efekat: tanak sloj tvari mijenja svoj otpor postupno s povećanjem indukcije magnetskog polja primijenjenog na njega. Osim toga, teorija pomaže u opisu supravodljivosti, superfluidnosti i magnetskog uređenja u tankim slojevima materijala. Zanimljivo je da je temelj teoriji postavio sovjetski fizičar Vadim Berezinski, ali, nažalost, nije doživio nagradu. Više o tome možete pročitati u našem materijalu “”.

Vladimir Korolev

, Nobelova nagrada za mir i Nobelova nagrada za fiziologiju ili medicinu. Prva Nobelova nagrada za fiziku dodijeljena je njemačkom fizičaru Wilhelmu Conradu Roentgenu "kao priznanje za njegove izuzetne zasluge nauci, izražene u otkriću izvanrednih zraka koje su kasnije nazvane u njegovu čast". Ovu nagradu administrira Nobelova fondacija i široko se smatra najprestižnijom nagradom koju fizičar može dobiti. Dodeljuje se u Stokholmu na godišnjoj ceremoniji 10. decembra, na godišnjicu Nobelove smrti.

Svrha i izbor

Za Nobelovu nagradu za fiziku mogu biti izabrana najviše tri laureata. U poređenju sa nekim drugim Nobelovim nagradama, nominacija i izbor za nagradu za fiziku je dug i rigorozan proces. Zbog toga je nagrada godinama postajala sve prestižnija i na kraju postala najvažnija nagrada za fiziku na svijetu.

Nobelovce bira Nobelov komitet za fiziku, koji se sastoji od pet članova koje bira Kraljevska švedska akademija nauka. U prvoj fazi nekoliko hiljada ljudi predlaže kandidate. Ova imena proučavaju i raspravljaju stručnjaci prije konačnog odabira.

Obrasci se šalju na otprilike tri hiljade ljudi i pozivaju ih da podnesu svoje nominacije. Imena nominovanih se ne objavljuju javno već pedeset godina, niti se saopštavaju kandidatima. Liste nominiranih i njihovih predlagača čuvaju se zapečaćene pedeset godina. Međutim, u praksi neki kandidati postaju poznati ranije.

Prijave razmatra komisija, a lista od oko dvije stotine preliminarnih kandidata prosljeđuje se odabranim stručnjacima iz ovih oblasti. Smanjili su listu na petnaestak imena. Komisija podnosi izvještaj sa preporukama nadležnim institucijama. Iako posthumne nominacije nisu dozvoljene, nagrada se može dobiti ako je osoba umrla u roku od nekoliko mjeseci između odluke komisije za dodjelu nagrada (obično u oktobru) i ceremonije u decembru. Do 1974. posthumne nagrade bile su dozvoljene ako je primalac umro nakon što su dodijeljene.

Pravila za Nobelovu nagradu za fiziku zahtijevaju da se značaj dostignuća "testira vremenom". U praksi, to znači da je jaz između otkrića i nagrade obično oko 20 godina, ali može biti i mnogo duži. Na primjer, polovina Nobelove nagrade za fiziku 1983. godine dodijeljena je S. Chandrasekharu za njegov rad na strukturi i evoluciji zvijezda, koji je urađen 1930. godine. Nedostatak ovog pristupa je što svi naučnici ne žive dovoljno dugo da bi njihov rad bio priznat. Za neka značajna naučna otkrića ova nagrada nikada nije dodijeljena jer su otkrivači umrli u trenutku kada se cijenio uticaj njihovog rada.

Nagrade

Dobitnik Nobelove nagrade za fiziku dobija zlatnu medalju, diplomu u kojoj se navodi nagrada i novčani iznos. Novčani iznos zavisi od prihoda Nobelove fondacije u tekućoj godini. Ako je nagrada dodijeljena više od jednog laureata, novac se dijeli na jednake dijelove; u slučaju tri laureata, novac se takođe može podijeliti na polovinu i dvije četvrtine.

Medalje

Kovane medalje za Nobelovu nagradu Myntverket u Švedskoj i Norveškoj kovnici od 1902. godine, registrovani su zaštitni znakovi Nobelove fondacije. Svaka medalja ima sliku lijevog profila Alfreda Nobela na aversu. Medalje Nobelove nagrade za fiziku, hemiju, fiziologiju ili medicinu, književnost imaju isti avers koji prikazuje Alfreda Nobela i godine njegovog rođenja i smrti (1833-1896). Nobelov portret se također pojavljuje na aversu medalje Nobelove nagrade za mir i medalje za ekonomsku nagradu, ali s malo drugačijim dizajnom. Slika na poleđini medalje varira u zavisnosti od institucije koja dodjeljuje nagradu. Naličje Nobelove medalje za hemiju i fiziku ima isti dizajn.

Diplome

Nobelovci dobijaju diplome iz ruku kralja Švedske. Svaka diploma ima jedinstven dizajn koji je za primaoca izradila institucija koja dodjeljuje nagradu. Diploma sadrži sliku i tekst koji sadrži ime primatelja i obično citat o tome zašto je dobio nagradu.

Premium

Laureatima se takođe daje novčana suma kada dobiju Nobelovu nagradu u obliku dokumenta koji potvrđuje iznos nagrade; u 2009. gotovinski bonus iznosio je 10 miliona SEK (1,4 miliona USD). Iznosi mogu varirati u zavisnosti od toga koliko novca Nobelova fondacija može dodijeliti ove godine. Ako postoje dva pobjednika u kategoriji, grant se jednako dijeli među primaocima. Ako postoje tri primaoca, komisija za dodjelu nagrada ima mogućnost podijeliti grant na jednake dijelove ili dodijeliti polovinu iznosa jednom primaocu i po jednu četvrtinu drugoj dvojici.

Ceremonija

Komisija i institucije koje služe kao komisija za izbor nagrade obično objavljuju imena primalaca u oktobru. Nagrada se zatim dodjeljuje na zvaničnoj ceremoniji koja se održava svake godine u gradskoj vijećnici Stockholma 10. decembra, na godišnjicu Nobelove smrti. Laureati dobijaju diplomu, medalju i dokument koji potvrđuje novčanu nagradu.

Laureati

Bilješke

1. "Šta primaju nobelovci". Pristupljeno 1. novembra 2007. Arhivirano 30. oktobra 2007. na Wayback Machine
2. "Proces odabira Nobelove nagrade", Encyclopædia Britannica, pristupljeno 5. novembra 2007. (Diagram toka).
3. FAQ nobelprize.org
4. Doprinos Finna Kydlanda i Edwarda Prescotta dinamičnoj makroekonomiji: vremenska konzistentnost ekonomske politike i pokretačke snage iza poslovnih ciklusa (nedefinirano) (PDF). Službena web stranica Nobelove nagrade (11. oktobar 2004.). Pristupljeno 17. decembra 2012. Arhivirano 28. decembra 2012.
5. Gingras, Yves. Wallace, Matthew L. Zašto je postalo teže predvidjeti dobitnike Nobelove nagrade: bibliometrijska analiza nominiranih i dobitnika nagrada za hemiju i fiziku (1901–2007) // Scientometrics. - 2009. - br. 2. - str. 401. - DOI:10.1007/s11192-009-0035-9.
6. Plemenita nagrada (engleski) // Nature Chemistry: časopis. - DOI:10.1038/nchem.372. - Bibcode: 2009NatCh...1..509..
7. Tom Rivers. Dobitnici Nobelove nagrade 2009 | Evropa| engleski (nedefinirano) . .voanews.com (10. decembar 2009.). Pristupljeno 15. januara 2010. Arhivirano 14. decembra 2012.
8. Iznosi Nobelove nagrade (nedefinirano) . Nobelprize.org. Pristupljeno 15. januara 2010. Arhivirano 3. jula 2006.
9. "Nobelova nagrada - nagrade" (2007), u Encyclopædia Britannica, pristupljeno 15. januara 2009. od Encyclopædia Britannica Online:
10. Medalj – ett traditionalellt hantverk(švedski). Myntverket. Pristupljeno 15. decembra 2007. Arhivirano 18. decembra 2007.
11. "Nobelova nagrada za mir" arhivirana 16. septembra 2009. na Wayback Machine, "Linus Pauling: Nagrade, počasti i medalje", Linus Pauling i priroda hemijske veze: dokumentarna istorija, Biblioteka Valley, Državni univerzitet Oregon. Pristupljeno 7. decembra 2007.