ノーベル物理学賞受賞者のリスト。ノーベル物理学賞受賞者

本日、2018年10月2日、ストックホルムでノーベル物理学賞受賞者の発表式が行われた。この賞は「レーザー物理学の分野における画期的な発見」に対して授与されました。文言には、賞の半分は「光ピンセットと生体系でのその使用」に対してアーサー・アシュキンに、残りの半分は「高強度の超短光インパルスを生成する方法」に対してジェラール・ムルーとドナ・ストリックランドに贈られると記されている。

速報⁰スウェーデン王立科学アカデミーは、＃ノーベル賞 2018年の物理学賞は「レーザー物理学の分野における画期的な発明」で、半分はアーサー・アシュキン氏、もう半分はジェラール・ムルー氏とドナ・ストリックランド氏が共同で受賞した。 pic.twitter.com/PK08SnUslK
2018年10月2日

アーサー・アシュキンは、個々の原子、ウイルス、生細胞を損傷することなく捕捉して移動できる光ピンセットを発明しました。これは、レーザー放射を集束させ、電磁場の強度がより高い領域に粒子を引き込む勾配力を使用することによって行われます。アシュキンのグループは 1987 年に初めて、この方法で生きた細胞を捕捉することに成功しました。現在、この方法は、ウイルス、細菌、ヒト組織細胞の研究、および個々の原子の操作（ナノサイズのシステムを作成するため）に広く使用されています。

ジェラルド・ムーアとドナ・ストリックランドは、1985 年にレーザーの作業環境を破壊することなく超短高強度レーザーパルス源を作成することに初めて成功しました。彼らの研究が行われる前は、短パルスレーザーを大幅に増幅することは不可能でした。増幅器を通過する単一パルスは、強すぎる強度によりシステムの破壊につながりました。

ムーアとストリックランドによって開発されたパルス生成方法は、現在ではチャープパルス増幅と呼ばれています。レーザーパルスが短いほど、そのスペクトルは広くなり、すべてのスペクトル成分が一緒に伝播します。しかし、一対のプリズム（または回折格子）を使用すると、パルスのスペクトル成分が増幅器に入る前に相互に遅延するため、各瞬間の放射線の強度が減少します。このチャープパルスは光学システムによって増幅され、逆分散光学システム (通常は回折格子) を使用して再び短いパルスに圧縮されます。

超鋭利なレーザービームにより、生きている物質であっても、さまざまな素材に非常に正確に切断したり穴を開けたりすることができます。毎年、何百万もの目の手術が最も鮮明なレーザー光線を使用して行われています。＃ノーベル賞 pic.twitter.com/MiYb4i8AHw
ノーベル賞 (@NobelPrize) 2018年10月2日

チャープパルスの増幅により、顕著なパワーを持つ効率的なフェムト秒レーザーを作成することが可能になりました。それらは、1000 分の 1 秒持続する強力なパルスを送信することができます。これらに基づいて、今日、物理学の多くの分野にとって重要な、エレクトロニクスと実験室設備の両方で、数多くの有望なシステムが作成されています。同時に、彼らは常に新しい、しばしば予期せぬ実用的な応用分野を発見しています。

たとえば、フェムト秒レーザー視力矯正法（SMall Incision Lenticula Extraction）を使用すると、人の目の角膜の一部を除去し、それによって近視を矯正することができます。レーザー矯正アプローチ自体は、フェムト秒レーザーが登場する前の 1960 年代に提案されましたが、パルスの出力と短さは、目に効果的かつ安全に作用するには十分ではありませんでした。長いパルスは目の組織を過熱させ、損傷を与えました。短いパルスは弱すぎて、目や角膜に望ましい切断を行うことができませんでした。現在、世界中で何百万人もの人々が同様のレーザーを使用して手術を受けています。

さらに、フェムト秒レーザーはパルス持続時間が短いため、固体物理学と光学システムの両方で超高速プロセスを監視および制御するデバイスの作成を可能にしました。これは非常に重要です。なぜなら、そのような速度で発生するプロセスを記録する手段を入手する前には、多くのシステムの動作を研究することはほとんど不可能であり、それに基づいて有望なエレクトロニクスを作成することが可能であると考えられているからです。未来の。

アレクセイ・シェルバコフ、MIPTのナノオプティクスおよびプラズモニクス研究所の上級研究員は、Atticに次のようにコメントしました。「フェムト秒レーザーの開発への貢献に対するジェラール・ムルー氏のノーベル賞受賞は、10年、あるいはそれ以上の長い間待ち望まれていました。関連作業の役割は本当に基本的なものであり、この種のレーザーは世界中でますます使用されています。今日では、それらが使用されているすべての領域をリストすることさえ困難です。確かに、開発に直接関係のないムラ氏とアシュキン氏の両方を 1 つの賞にまとめるというノーベル委員会の決定の原因が何だったのかを言うのは難しいと思います。実際、これは委員会側の最も明白な決定ではありません。おそらく彼らは、ムーアだけに、あるいはアシュキンだけに賞を与えるのは不可能だと判断したのかもしれないが、賞の半分が一方の方向に与えられ、残りの半分がもう一方の方向に与えられるとすれば、それは非常に正当であるように思われるだろう。」.

ノーベル物理学賞は、関連科学における科学的業績に対する最高の賞であり、ストックホルムのスウェーデン王立科学アカデミーによって毎年授与されます。スウェーデンの化学者で起業家であるアルフレッド・ノーベルの遺言に従って設立されました。この賞は一度に最大 3 人の科学者に授与されます。金銭的報酬は、均等に分配することも、半分または 2 分の 1 に分割することもできます。 2017年、現金ボーナスは800万クラウン（約112万ドル）から800万クラウンに増額された。

各受賞者にはメダル、賞状、賞金が与えられます。メダルと賞金は伝統的に、ノーベルの命日である12月10日にストックホルムで開催される年次式典で受賞者に授与される。

最初のノーベル物理学賞は、後に彼の名にちなんで名付けられた光線の性質の発見と研究に対して、1901 年にヴィルヘルム・コンラート・レントゲンに授与されました。興味深いことに、その科学者は賞を受け取りましたが、非常に忙しいと言って授賞式に出席することを拒否しました。したがって、報酬は郵送で彼に送られました。第一次世界大戦中のドイツ政府が国民に金銭や貴重品の援助を求めたとき、レントゲンはノーベル賞を含む蓄えをすべて寄付した。

昨年2017年、ノーベル物理学賞はライナー・ワイス氏、バリー・バリッシュ氏、キップ・ソーン氏に授与された。これら 3 人の物理学者は、重力波を検出する LIGO 検出器に重要な貢献をしました。現在、彼らの助けにより、望遠鏡では見えない中性子星とブラックホールの合体を追跡することが可能になりました。

興味深いことに、来年からノーベル賞の発行状況が大きく変わる可能性がある。ノーベル委員会は、受賞決定者に対し、候補者を性別に基づいて選出し、より多くの女性を含めること、また非西洋人の数を増やすために民族に基づいて候補者を選出することを勧告する予定である）。しかし、これはおそらく物理学には影響しないでしょう。これまでのところ、この賞の女性受賞者は 2 人だけです。そしてちょうど今年、ドナ・ストリックランドが3位になりました。

という文言とともに、 トポロジカル相転移と物質のトポロジカル相の理論的発見」一般の人々にとってやや曖昧で理解できないこのフレーズの背後には、物理学者自身にとってさえ、自明ではなく驚くべき影響が隠されており、その理論的発見において、受賞者たちは 1970 年代と 1980 年代に重要な役割を果たしました。もちろん、当時物理学におけるトポロジーの重要性を認識していたのは彼らだけではありませんでした。したがって、コステリッツとサウレスの 1 年前に、ソ連の物理学者ヴァディムベレジンスキーは、事実上、トポロジカル相転移に向けた最初の重要な一歩を踏み出しました。ホールダンの名前の次に挙げられる名前は他にもたくさんある。しかしそれはともかく、3 人の受賞者全員がこの物理学の分野において象徴的な人物であることは確かです。

凝縮物物理学の叙情的な入門

2016 年のノーベル物理学賞を受賞した研究の本質と重要性をわかりやすい言葉で説明するのは簡単な仕事ではありません。現象自体が複雑であり、さらには量子であるだけでなく、多様です。この賞は、1 つの特定の発見に対して授与されたのではなく、1970 ～ 1980 年代に物性物理学の新しい方向性の発展を刺激した先駆的な研究のリスト全体に対して授与されました。このニュースでは、より控えめな目標を達成しようとします。それは、いくつかの例を挙げて説明することです。 エッセンストポロジカルな相転移とは何かを説明し、これが本当に美しく重要な物理的効果であることを伝えます。この物語は、この賞のほんの半分、コステリッツとサウレスが自らを示したものについての話になります。ホールダンの作品も同様に魅力的ですが、視覚的にはさらに劣っており、説明するには非常に長い物語が必要になります。

物理学の最も驚異的なセクションである物性物理学への簡単な紹介から始めましょう。

凝縮物質とは、日常用語で言えば、同じ種類の粒子が多数集まって互いに強く影響し合うことを指します。ここにあるほぼすべての単語が鍵となります。粒子自体と粒子間の相互作用の法則は同じタイプでなければなりません。いくつかの異なる原子を選択することもできますが、重要なのは、この固定セットが何度も繰り返されるということです。粒子がたくさんあるはずです。 12 個や 2 個ではまだ凝縮された媒体ではありません。そして最後に、それらは互いに強く影響し合う必要があります。押したり、引いたり、干渉したり、おそらくお互いに何かを交換したりする必要があります。希薄ガスは凝縮媒体とはみなされません。

凝縮物物理学の主要な啓示: このような非常に単純な「ゲームのルール」によって、無限の豊富な現象と効果が明らかになりました。このようなさまざまな現象は、粒子が同じ種類であるという多彩な組成によって起こるのではなく、結果的に自然発生的に、動的に発生します。 集団効果。実際、相互作用が強いため、個々の原子や電子の動きを観察することに意味はありません。それは、最も近いすべての粒子、さらには遠く離れた粒子の動作に即座に影響を与えるからです。本を読むとき、個々の文字が散在するのではなく、言葉がつながって「語りかけ」られ、文字の「集合体」として思考が伝わります。同様に、凝縮した物質は、個々の粒子ではなく、同期的な集団運動の言語で「話す」のです。そして、こうした集団運動には多種多様なものがあることが判明しました。

現在のノーベル賞は、凝縮物質が「話す」ことのできる別の「言語」、つまり言語を解読する理論家の研究を表彰している。 トポロジー的に自明ではない励起（それが何であるかはすぐ下にあります）。このような励起が生じる特定の物理システムはすでにかなりの数が発見されており、受賞者たちはその多くに関与しています。しかし、ここで最も重要なことは、具体的な例ではなく、これが自然界でも起こるという事実そのものです。

凝縮物質における多くのトポロジカル現象は、最初は理論家によって発明されたもので、私たちの世界には関係のない単なる数学的ないたずらであるように見えました。しかしその後、実験者たちはこれらの現象が観察される実際の環境を発見しました。そして数学的ないたずらにより、突然、エキゾチックな特性を持つ新しいクラスの材料が誕生しました。この物理学の分野の実験的側面は現在増加しており、この急速な発展は将来も続き、プログラムされた特性を備えた新しい材料とそれに基づくデバイスが約束されています。

トポロジカル励起

まず、「トポロジカル」という言葉を明確にしましょう。この説明が純粋な数学のように聞こえるかもしれないが、心配しないでください。やっていくうちに物理学とのつながりが見えてくるでしょう。

数学にはそのような分野があります - 幾何学、図形の科学。図形の形状を滑らかに変形すると、通常の幾何学から見ると図形自体が変化します。しかし、フィギュアには、破れたり接着されたりすることなく、滑らかに変形し、変化しないという共通の特徴があります。これが図のトポロジー的特徴です。トポロジー特性の最も有名な例は、3 次元の物体の穴の数です。ティーマグとドーナツはトポロジー的に等価であり、両方ともちょうど 1 つの穴を持っているため、ある形状を滑らかな変形によって別の形状に変形できます。マグカップとグラスは、グラスには穴がないため、トポロジー的に異なります。資料を統合するには、女性用水着の優れたトポロジカル分類をよく理解しておくことをお勧めします。

したがって、結論は、滑らかな変形によって互いに還元できるものはすべて、トポロジー的に同等であると考えられます。滑らかな変化によって相互に変換できない 2 つの図形は、位相的に異なると見なされます。

2つ目の言葉は「興奮」です。凝縮物性物理学では、励起とは、「死んだ」定常状態、つまりエネルギーが最も低い状態からの集団的な逸脱を指します。たとえば、結晶が衝突すると、音波が結晶を通過します。これが結晶格子の振動励起です。励起は強制する必要はありません。ゼロ以外の温度により自然に励起が発生する場合があります。結晶格子の通常の熱振動は、実際には、異なる波長を持つ多数の振動励起 (フォノン) が重なり合ったものです。フォノン濃度が高くなると相転移が起こり結晶が溶けます。一般に、特定の凝縮媒質をどのような励起によって記述すべきかを理解すると、その熱力学およびその他の特性の鍵が得られます。

では、2つの単語をつなげてみましょう。音波はトポロジカルな例です つまらない興奮。これは賢く聞こえますが、物理的な本質では、音を完全に消えるまで、希望通りに静かにすることができることを意味します。大きな音は強い原子振動を意味し、静かな音は弱い振動を意味します。振動の振幅はスムーズにゼロ (より正確には量子の限界まで、しかしここでは重要ではありません) まで減少させることができますが、それでも音の励起、つまりフォノンのままになります。重要な数学的事実に注意してください。振動を滑らかにゼロに変更する操作があります。これは単に振幅が減少するだけです。これはまさに、フォノンがトポロジカルに自明な摂動であることを意味します。

そして凝縮物の濃厚さがオンになりました。一部のシステムでは、次のような励起があります。 スムーズにゼロにすることはできない。物理的に不可能ではありませんが、根本的に形状がそれを許しません。励起状態のシステムを最もエネルギーの低いシステムに移行させるような、どこでもスムーズな動作は存在しません。励起の形式は、同じフォノンとはトポロジー的に異なります。

結果がどうなるか見てみましょう。単純なシステム (XY モデルと呼ばれます) を考えてみましょう。これは通常の正方格子であり、その節点には独自のスピンを持つ粒子があり、この平面内で任意の方向に向けることができます。背中を矢印で描きます。矢印の向きは任意ですが、長さは固定です。また、強磁性体の場合のように、すべてのノードのすべてのスピンが同じ方向を向いているときが最もエネルギー的に有利な構成となるように、隣接する粒子のスピンが相互作用すると仮定します。この構成を図に示します。 2、左。スピン波がそれに沿って走る可能性があり、厳密な順序からのスピンの小さな波状の偏差です (図 2、右)。しかし、これらはすべて通常の、トポロジカルに自明な励起です。

次に図を見てください。 3. ここに示されているのは、異常な形の 2 つの擾乱、渦と反渦です。頭の中で写真内の点を選択し、矢印がどうなるかに注意しながら、中心を中心に反時計回りに円形のパスに沿って視線を動かします。渦の矢印は同じ方向、反時計回りに回転し、反渦の矢印は反対方向、時計回りに回転することがわかります。次に、系の基底状態 (矢印は通常静止している) とスピン波のある状態 (矢印が平均値の周りでわずかに振動する) で同じことを行います。これらの写真の変形バージョン、たとえば、渦に向かう負荷のスピン波を想像することもできます。そこでは、矢印も完全に回転し、わずかにぐらつきます。

これらの演習の後、考えられるすべての励起が次のように分類されることが明らかになります。 根本的に違うクラス: 矢印が中心を回るときに完全に回転するかどうか、回転する場合はどの方向に回転するか。これらの状況ではトポロジが異なります。どれだけ滑らかな変化を加えても、渦を普通の波に変えることはできません。矢印を回転させた場合、突然、一度に大きな角度で格子全体を横切ってしまいます。渦巻きも、反渦巻きも、 トポロジ的に保護された: 音波とは異なり、単純に溶解することはできません。

最後の重要なポイント。渦は、矢印が厳密に図の平面内にある場合にのみ、位相的に単純な波や反渦とは異なります。それを三次元に持ち込むことができれば、渦はスムーズに解消されるでしょう。励起のトポロジカル分類はシステムの次元に根本的に依存します。

トポロジカル相転移

これらの純粋に幾何学的な考慮事項は、非常に具体的な物理的な結果をもたらします。通常の振動、同じフォノンのエネルギーは、任意に小さくすることができます。したがって、どの温度でも、どんなに低くても、これらの振動は自発的に発生し、媒体の熱力学的特性に影響を与えます。トポロジー的に保護された励起、つまり渦のエネルギーは、特定の制限を下回ることはできません。したがって、低温では個々の渦は発生せず、したがって系の熱力学的特性に影響を与えません - 少なくとも 1970 年代初頭まではそう考えられていました。

一方、1960 年代には、多くの理論家の努力により、XY モデルで何が起こっているかを物理的な観点から理解する際の問題が明らかになりました。通常の 3 次元の場合は、すべてがシンプルで直感的です。低温では、図に示すように、システムは秩序正しく見えます。 2. 任意の 2 つの格子ノード (たとえ非常に離れたノードであっても) を取得した場合、それらのスピンは同じ方向を中心にわずかに振動します。これは、比較的言えば、スピン結晶です。高温ではスピンが「溶けて」しまい、離れた 2 つの格子サイトは互いに相関関係がなくなります。 2 つの状態の間には明確な相転移温度があります。温度をこの値に正確に設定すると、システムは特別な臨界状態になります。このとき、相関関係はまだ存在しますが、べき乗則に従って距離とともに徐々に減少します。

高温の二次元格子にも無秩序な状態が存在します。しかし、低温ではすべてが非常に奇妙に見えました。二次元バージョンには結晶秩序が存在しないという厳密な定理が証明されました (メルミン・ワグナーの定理を参照)。注意深く計算した結果、それがまったく存在しないわけではなく、単にべき乗則に従って距離とともに減少するだけであることがわかりました - まさに臨界状態と同じです。しかし、3 次元の場合に臨界状態が 1 つの温度でのみ存在する場合、ここでは臨界状態は低温領域全体を占めます。二次元の場合には、三次元バージョンには存在しない他の励起が作用することがわかりました (図 4)。

ノーベル委員会の添付資料には、さまざまな量子系におけるトポロジカル現象のいくつかの例と、それらを実現するための最近の実験研究と将来の展望が記載されています。この物語は、ホールデンの 1988 年の記事からの引用で終わります。その中で彼は言い訳するかのようにこう言っている。 ここで紹介されている特定のモデルは物理的に実現可能ではありませんが、...」。 25年後の雑誌自然 Haldane のモデルの実験的実装を報告するを公開しています。おそらく、凝縮物中のトポロジー的に自明ではない現象は、凝縮物物理学の暗黙のモットーを最も印象的に裏付けるものの 1 つです。適切なシステムでは、それがどんなに奇抜に見えても、自己矛盾のない理論的アイデアを具体化します。

宇宙で起こるプロセスに関する私たちの全体的な理解、その構造に関するアイデアは、電磁放射、言い換えれば、宇宙の深さから私たちのデバイスに到達する可能性のあるすべてのエネルギーの光子の研究に基づいて形成されました。しかし、光子の観測には限界があります。たとえ最高エネルギーの電磁波であっても、宇宙の遠すぎる領域からは私たちに届きません。

放射線には他にもニュートリノ流や重力波などがあります。彼らは、電磁波を記録する機器では決して見ることができないことについて教えてくれます。ニュートリノや重力波を「見る」ためには、根本的に新しい機器が必要です。今年、3人のアメリカ物理学者、ライナー・ワイス、キップ・ソーン、バリー・バリッシュが、重力波検出器の開発とその存在の実験的証明によりノーベル物理学賞を受賞した。

左から右へ：ライナー・ワイス、バリー・バリッシュ、キップ・ソーン。

重力波の存在は一般相対性理論によって規定されており、1915 年にアインシュタインによって予言されました。これらは、非常に重い物体が互いに衝突し、時空に乱れを引き起こし、原点から全方向に光の速度で発散するときに発生します。

波を生成したイベントが巨大な場合（たとえば、2 つのブラックホールの衝突など）であっても、波が時空に与える影響は非常に小さいため、波を記録することは困難であり、非常に高感度の機器が必要です。アインシュタイン自身は、物質を通過する重力波が物質に与える影響は非常に小さいため、観測できないと信じていました。実際、波が物質に及ぼす実際の影響を捉えることは非常に困難ですが、間接的な影響は記録することができます。これはまさにアメリカの天体物理学者ジョセフ・テイラーとラッセル・ハルスが1974年に行ったことであり、二重パルサー星PSR 1913+16の放射を測定し、計算されたものからの脈動周期の偏差が、物体によって持ち去られたエネルギーの損失によって説明されることを証明した。重力波。この功績により、彼らは 1993 年にノーベル物理学賞を受賞しました。

2015 年 9 月 14 日、レーザー干渉計重力波観測所 LIGO が初めて重力波を直接検出しました。波が地球に到達する頃には、その波は非常に弱くなっていましたが、この弱い信号でさえ物理学における革命を意味していました。これを可能にするために、LIGO を構築した 20 か国の数千人の科学者の努力が必要でした。

15年目の結果は検証に数カ月を要したため、公表されたのは2016年2月となった。主な発見である重力波の存在の確認に加えて、その結果にはさらにいくつかの発見が隠されていました。平均質量（太陽質量20〜60）のブラックホールの存在の最初の証拠と、それらが合体できるという最初の証拠です。。

重力波が地球に到達するまでに 10 億年以上かかりました。はるか遠く、私たちの銀河系の彼方で、2 つのブラックホールが衝突し、13 億年が経過しました。LIGO はこの出来事について私たちに語りました。

重力波のエネルギーは巨大ですが、振幅は信じられないほど小さいです。その感覚は、遠くの星までの距離をコンマ数ミリの精度で測定するようなものです。 LIGOにはそれが可能です。ワイスはこの概念を開発しました。70 年代に、彼はどのような地球現象が観測結果を歪める可能性があるのか、そしてそれをどのように取り除くのかを計算しました。 LIGO は 2 つの天文台で構成されており、間の距離は 3,002 キロメートルです。重力波はこの距離を 7 ミリ秒で移動するため、重力波が通過するにつれて 2 つの干渉計が互いの測定値を調整します。

リビングストン (ルイジアナ州) とハンフォード (ワシントン州) にある 2 つの LIGO 天文台は、3002 km 離れています。

各天文台には、同じ地点から互いに直角に伸びる 4 キロメートルのアームが 2 本あります。内部はほぼ完璧な真空になっています。各アームの始点と終点には、複雑なミラーシステムがあります。私たちの惑星を通過する重力波は、一方の腕が置かれている空間をわずかに圧縮し、もう一方の腕を伸ばします（波がなければ、腕の長さは厳密に同じです）。肩の十字線からレーザー光線が発射され、2つに分かれてミラーに反射されます。距離を超えた光線は十字線で出会います。これが同時に起こった場合、時空は穏やかになります。そして、一方の光線がもう一方の光線よりも肩を通過するのに時間がかかった場合、それは重力波の経路が長くなり、第二の光線の経路が短くなったということを意味します。

LIGO天文台の運用図。

LIGO はワイス (そしてもちろん彼の同僚) によって開発され、相対性理論の世界有数の専門家であるキップ・ソーンが理論計算を実行し、バリー・バリッシュが 1994 年に LIGO チームに加わり、わずか 40 名という小規模なチームになりました。熱心な愛好家のグループが大規模な国際協力 LIGO/VIRGO に参加し、参加者たちのよく調整された作業のおかげで、基礎的な実験が可能となり、20 年後に実施されました。

重力波検出器の研究は続けられています。記録された最初の波に続いて、第 2 波、第 3 波、第 4 波が続きました。後者はLIGO検出器だけでなく、最近打ち上げられたヨーロッパのVIRGOによっても「捕捉」されました。 4 番目の重力波は、前の 3 つとは異なり、完全な暗闇の中で (ブラックホールの合体の結果として) 発生したのではなく、中性子星の爆発中に完全な照明の下で発生しました。宇宙望遠鏡と地上望遠鏡も、重力波が到来した領域に放射線の光源を検出しました。

ライナー・ワイス、バリー・バリッシュ、キップ・ソーン

スウェーデン王立科学アカデミーは、2017年のノーベル物理学賞の受賞者を発表した。賞はライナー・ワイス氏（賞金の半分）、バリー・バリッシュ氏、キップ・ソーン氏に授与され、「LIGO検出器と重力波の観測に対する決定的な貢献に対して」という文言が添えられる。賞品とメダルの正式な授与は、伝統的な講義の後、12月に行われます。受賞者の発表はノーベル委員会のウェブサイトでライブ中継された。

ワイス氏、ソーン氏、バリッシュ氏は、LIGOとVIRGOの共同研究が2つのブラックホールの合体からの重力波を検出した2016年以来、ノーベル物理学賞の最有力候補の一人と考えられてきた。

Rainer Weiss は、ノイズレベルが極めて低い巨大な干渉計である検出器の開発において重要な役割を果たしました。物理学者は 1970 年代に関連する研究を開始し、マサチューセッツ工科大学でシステムの小さなプロトタイプを作成しました。数年後、キップ・ソーンの指導の下、カリフォルニア工科大学で干渉計のプロトタイプが作成されました。その後、物理学者らが協力した。

LIGO重力観測所の図

バリー・バリッシュは、MIT とカリフォルニア工科大学の小規模なコラボレーションを、巨大な国際プロジェクト、LIGO に変えました。科学者は 1990 年代半ばからプロジェクトの開発と検出器の作成を主導しました。

LIGO は、3000 キロメートル離れた 2 つの重力観測所で構成されています。それらはそれぞれ L 字型マイケルソン干渉計です。これは、4 キロメートルの真空排気された 2 つの光学アームで構成されています。レーザービームは 2 つの成分に分割され、パイプを通過し、その端で反射されて再び結合されます。アームの長さが変化すると、ビーム間の干渉の性質が変化し、それが検出器によって記録されます。観測所間の距離が長いため、重力波の到達時間の差がわかります。重力波が光速で伝播すると仮定すると、到達時間の差は 10 ミリ秒に達します。

2 つの LIGO 検出器

重力波天文学とその将来について詳しくは、資料「」をご覧ください。

2017年、ノーベル賞は100万スウェーデンクローナ増額され、即座に12.5％増額となった。今では900万クラウン、つまり6,400万ルーブルです。

2016年のノーベル物理学賞受賞者は理論家のダンカン・ホールデーン氏、デビッド・サウレス氏、マイケル・コスターリッツ氏だった。これらの現象には、たとえば、整数ホール効果が含まれます。つまり、物質の薄層は、それに加えられる磁場の誘導が増加するにつれて、その抵抗が段階的に変化します。さらに、この理論は、材料の薄層における超伝導、超流動、磁気秩序を説明するのに役立ちます。興味深いことに、理論の基礎はソ連の物理学者ワディム・ベレジンスキーによって築かれましたが、残念ながら彼はこの賞を受賞するまで生きていませんでした。詳細については、資料「」をご覧ください。

ウラジミール・コロリョフ

, ノーベル平和賞およびノーベル生理学・医学賞。最初のノーベル物理学賞は、ドイツの物理学者ヴィルヘルム・コンラート・レントゲンに「後に彼の栄誉にちなんで名付けられた驚くべき光線の発見に表れた、科学に対する並外れた貢献が認められて」授与された。この賞はノーベル財団によって管理されており、物理学者が受賞できる最も名誉ある賞として広く考えられています。この賞は、ノーベルの命日である 12 月 10 日にストックホルムで毎年開催される式典で授与されます。

目的と選択

ノーベル物理学賞には最大3人の受賞者を選出することができる。他のノーベル賞と比較すると、物理学賞の推薦と選考は長くて厳格なプロセスです。だからこそ、この賞は年月が経つにつれてますます名誉あるものとなり、最終的には世界で最も重要な物理学賞になりました。

ノーベル賞受賞者は、スウェーデン王立科学アカデミーによって選出された 5 人の委員で構成されるノーベル物理学委員会によって選出されます。最初の段階では数千人が候補者を提案します。これらの名前は、最終的な選択の前に専門家によって調査および議論されます。

約 3,000 人にフォームが送信され、推薦の提出を求められます。候補者の名前は50年間公表されず、候補者にも通知されません。候補者とその推薦者のリストは50年間封印されます。ただし、実際には、一部の候補者はより早く判明します。

申請は委員会によって審査され、約 200 人の予備候補者のリストがこれらの分野の選ばれた専門家に送られます。彼らはリストを約15人の名前に絞り込んだ。委員会は勧告を含む報告書を関連機関に提出します。死後のノミネートは認められていないが、賞委員会の決定（通常は10月）から12月の授賞式までの数カ月以内に死亡した場合には賞を受け取ることができる。 1974年までは、死後に受賞者が死亡した場合でも死後の賞が認められていた。

ノーベル物理学賞の規定では、業績の重要性を「時間によって検証する」ことが求められている。実際には、これは、発見から受賞までの期間は通常約 20 年ですが、それよりも長くなる可能性があることを意味します。たとえば、1983 年のノーベル物理学賞の半分は、1930 年に行われた星の構造と進化に関する研究に対して S. チャンドラセカールに授与されました。このアプローチの欠点は、すべての科学者がその研究が認められるほど長生きできるわけではないことです。一部の重要な科学的発見については、その研究の影響が評価されるまでに発見者が死亡したため、この賞は授与されませんでした。

受賞歴

ノーベル物理学賞の受賞者には、金メダル、賞を記した賞状、および賞金が贈られます。金額は当年度のノーベル財団の収入によって決まります。賞が複数の受賞者に授与された場合、賞金は彼らに均等に分割されます。受賞者が 3 人の場合は、賞金を 2 分の 1 と 4 分の 2 に分けることもできます。

メダル

ノーベル賞メダルが鋳造されましたミントヴェルケトスウェーデンおよび 1902 年以来のノルウェー造幣局の商標は、ノーベル財団の登録商標です。各メダルの表面にはアルフレッド・ノーベルの左横顔が描かれています。物理学、化学、生理学、医学、文学のノーベル賞メダルには、同じ表面にアルフレッド・ノーベルの肖像と彼の生誕年と没年（1833～1896年）が記されています。ノーベルの肖像は、ノーベル平和賞メダルと経済学賞メダルの表面にも描かれていますが、デザインは若干異なります。メダル裏面の絵柄は授与機関により異なります。ノーベル化学賞・物理学賞メダルの裏面も同じデザインです。

卒業証書

ノーベル賞受賞者はスウェーデン国王の手から賞状を受け取ります。各卒業証書には、受賞者のために授与機関が開発した独自のデザインが施されています。卒業証書には、受賞者の名前と、通常は賞を受賞した理由に関する引用を含む画像とテキストが含まれています。

プレミアム

ノーベル賞受賞者には、受賞額を確認する文書の形で賞金も与えられる。 2009 年の現金ボーナスは 1,000 万スウェーデンクローナ (140 万米ドル) でした。金額は、ノーベル財団が今年授与する金額に応じて変動する可能性があります。 1 つのカテゴリーに 2 人の受賞者がいる場合、助成金は受取人に均等に分配されます。受賞者が 3 人いる場合、授与委員会は助成金を均等に分割するか、1 人の受賞者に半額、他の 2 人に 4 分の 1 ずつ与えるかを選択できます。

式

この賞の選考委員会や機関は通常、10月に受賞者の名前を発表する。その後、ノーベルの命日である12月10日にストックホルム市庁舎で毎年開催される公式式典で賞が授与される。受賞者には賞状、メダル、賞金を確認する書類が授与されます。

受賞者

ノート

「ノーベル賞受賞者が受け取るもの」。 2007 年 11 月 1 日に取得。2007 年 10 月 30 日にウェイバックマシンにアーカイブ
「ノーベル賞の選考プロセス」、 ブリタニカ百科事典、2007 年 11 月 5 日にアクセス (フローチャート)。
よくある質問 nobelprize.org
フィン・キッドランドとエドワード・プレスコットのダイナミック・マクロ経済学への貢献: 経済政策の時間的一貫性と景気循環の背後にある原動力 （未定義） (PDF)。ノーベル賞の公式ウェブサイト (2004 年 10 月 11 日)。 2012 年 12 月 17 日に取得。2012 年 12 月 28 日にアーカイブ。
ギングラス、イヴ。ウォレス、マシュー L.ノーベル賞受賞者の予測がより困難になっている理由: 化学賞と物理学賞の候補者と受賞者の書誌学的分析 (1901 ～ 2007 年) // サイエントメトリクス。 - 2009年。 - その2。 - P.401。 - DOI:10.1007/s11192-009-0035-9。
貴重な賞 (英語) // Nature Chemistry: ジャーナル。 - DOI:10.1038/nchem.372。 - Bibcode: 2009NatCh...1..509。.
トム・リバース。 2009 年ノーベル賞受賞者が栄誉を受ける | ヨーロッパ| 英語 （未定義） 。 .voanews.com (2009 年 12 月 10 日)。 2010 年 1 月 15 日に取得。2012 年 12 月 14 日にアーカイブ。
ノーベル賞の金額 （未定義） 。ノーベル賞.org。 2010 年 1 月 15 日に取得。2006 年 7 月 3 日にアーカイブ。
「ノーベル賞 - 賞」(2007)、 ブリタニカ百科事典、2009 年 1 月 15 日にアクセス、以下から ブリタニカ百科事典オンライン:
メダル – ett traditionalellt hantverk（スウェーデンの）。ミントヴェルケト。 2007 年 12 月 15 日に取得。2007 年 12 月 18 日にアーカイブ。
「ノーベル平和賞」、2009 年 9 月 16 日にウェイバックマシンにアーカイブ、「ライナスポーリング: 賞、栄誉、メダル」、 ライナス・ポーリングと化学結合の性質: ドキュメンタリーの歴史、オレゴン州立大学バレー図書館。 2007 年 12 月 7 日に取得。