Shoichi Sakata (坂 田 昌 一, Sakata Shōichi , 18 de enero de 1911 - 16 de octubre de 1970) fue un físico y marxista japonés conocido internacionalmente por su trabajo teórico sobre las partículas subatómicas. [1] [2] Propuso la teoría de los dos mesones, el modelo de Sakata (un precursor temprano del modelo de quarks ) y la matriz de mezcla de neutrinos Pontecorvo-Maki-Nakagawa-Sakata .
Shoichi Sakata | |
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坂 田 昌 一 | |
Nació | |
Fallecido | 16 de octubre de 1970 Nagoya , Japón | (59 años)
Nacionalidad | Japón |
Conocido por | Teoría de dos mesones Modelo Sakata Maki-Nakagawa-Sakata matriz |
Carrera científica | |
Campos | Física |
Instituciones | Universidad de Nagoya Universidad de Osaka Universidad de Kioto RIKEN |
Estudiantes notables | Makoto Kobayashi Toshihide Maskawa |
Después del final de la Segunda Guerra Mundial , se unió a otros físicos en la campaña por los usos pacíficos de la energía nuclear . [1]
Vida y carrera
Temprana edad y educación
Sakata nació en Tokio , Japón, el 18 de enero de 1911 en una familia que tenía una tradición de servicio público. Era el mayor de seis hijos de Tatsue Sakata y Mikita Sakata . En el momento del nacimiento de Sakata, Mikita era secretaria del primer ministro Katsura Tarō , quien se convirtió en el padrino de Sakata. Mientras asistía a la escuela secundaria Kōnan en la prefectura de Hyōgo en 1924, el físico Bunsaku Arakatsu enseñó a Sakata . Como estudiante en la escuela secundaria Kōnan de 1926 a 1929, Sakata tuvo la experiencia de asistir a una conferencia del influyente físico Jun Ishiwara . Sakata también conoció de cerca a Katō Tadashi, quien más tarde co-traduciría la obra inconclusa de 1883 de Friedrich Engels, Dialéctica de la naturaleza . Según Sakata, Dialéctica de la naturaleza y la obra de Vladimir Lenin de 1909 Materialismo y empiriocriticismo se convirtieron en obras formativas de su pensamiento. [3] [4]
Educación superior y carrera
Sakata ingresó en la Universidad Imperial de Kioto en 1930. Cuando era estudiante de segundo año, Yoshio Nishina , un tío abuelo político de Sakata, dio una conferencia sobre mecánica cuántica en la Universidad Imperial de Kioto. Sakata conoció a Hideki Yukawa y Shin'ichirō Tomonaga , el primer y segundo premio Nobel japonés, a través de la conferencia. Después de graduarse de la Universidad, Sakata trabajó con Tomonaga y Nishina en Rikagaku Kenkyusho ( RIKEN ) en 1933 y se mudó a la Universidad Imperial de Osaka en 1934 para trabajar con Yukawa. Yukawa publicó su primer artículo sobre la teoría del mesón en 1935 y Sakata colaboró estrechamente con él para el desarrollo de la teoría del mesón. Posible existencia de la partícula portadora de fuerza nuclear neutraπ0fue postulado por ellos. [5] Acompañado por Yukawa, Sakata se trasladó a la Universidad Imperial de Kioto como conferencista en 1939.
Sakata e Inoue propusieron su teoría de los dos mesones en 1942. [6] En ese momento, una partícula cargada descubierta en los rayos cósmicos de componente duro se identificó erróneamente como el mesón de Yukawa (π±, partícula de carrera de fuerza nuclear). La mala interpretación llevó a enigmas en la partícula de rayos cósmicos descubierta. Sakata e Inoue resolvieron estos acertijos identificando la partícula de rayos cósmicos como un fermión con carga secundaria producido en el
π±
decaer. También se introdujo un nuevo fermión neutro para permitir
π±
decaer en fermiones.
Ahora sabemos que estos fermiones cargados y neutros corresponden a los leptones de segunda generación μ y
ν
μen el lenguaje moderno. Luego discutieron la desintegración de la partícula Yukawa,
π+→ μ+ + νμ
Sakata e Inoue predijeron la asignación de espín correcta para el muón y también introdujeron el segundo neutrino. Lo trataron como una partícula distinta del neutrino de desintegración beta y anticiparon correctamente la desintegración de tres cuerpos del muón. La impresión en inglés del artículo de la teoría de dos mesones de Sakata-Inoue se retrasó hasta 1946, [7] un año antes del descubrimiento experimental de la desintegración π → μν.
Sakata se trasladó a la Universidad Imperial de Nagoya como profesor en octubre de 1942 y permaneció allí hasta su muerte. El nombre de la universidad se cambió a Universidad de Nagoya en octubre de 1947 después del final de la Guerra del Pacífico (1945). Sakata reorganizó su grupo de investigación en Nagoya para ser administrado bajo el principio de democracia después de la guerra.
Sakata permaneció en el Instituto Niels Bohr de mayo a octubre de 1954 por invitación de N. Bohr y C. Møller . Durante su estadía, Sakata dio una charla presentando trabajos de jóvenes investigadores japoneses de física de partículas, enfatizando especialmente una relación empírica encontrada por Nakano y Nishijima, [8] [9] que ahora se conoce como Nakano-Nishijima-Gell-Mann (NNG) regla [8] [9] [10] entre las partículas que interactúan fuertemente (hadrones).
Después de que Sakata regresó a Nagoya, Sakata y su grupo de Nagoya comenzaron a investigar para descubrir la física detrás de la regla NNG. Luego, Sakata propuso su Modelo Sakata [11] en 1956, que explica la regla NNG postulando que los bloques de construcción fundamentales de todas las partículas que interactúan fuertemente son el protón , el neutrón y el barión lambda . El pión cargado positivamente está hecho de un protón y un antineutrón, de una manera similar al modelo del mesón Yukawa compuesto de Fermi-Yang, [12] mientras que el kaón cargado positivamente está compuesto por un protón y un anti-lambda, logrando explicar la regla NNG en el modelo Sakata. Aparte de las cargas enteras, el protón, el neutrón y la lambda tienen propiedades similares a las del quark up , quark down y quark extraño, respectivamente.
En 1959, Ikeda, Ogawa y Ohnuki [13] [14] e, independientemente, Yamaguchi [15] [16] descubrieron la simetría U (3) en el modelo Sakata. La simetría U (3) proporciona una descripción matemática de los hadrones a la manera óctuple [17] idea (1961) de Murray Gell-Mann. El modelo de Sakata fue reemplazado por el modelo de quarks , propuesto por Gell-Mann y George Zweig en 1964, que mantiene la simetría U (3), pero hizo que los constituyentes se cargaran fraccionalmente y rechazó la idea de que pudieran identificarse con partículas observadas. Aún así, dentro de Japón, los modelos de quarks cargados enteros paralelos a los de Sakata se usaron hasta la década de 1970 y todavía se usan como descripciones efectivas en ciertos dominios.
El modelo de Sakata se utilizó en el libro de Harry J. Lipkin " Grupos de mentiras para peatones" (1965). [18] El modelo Sakata y su simetría SU (3) también se explicaron en el libro de texto "Weak Interaction of Elementary Particles" , LBOkun (1965). [19]
En 1959, Gamba, Marshak y Okubo [20] encontraron que el triplete de bariones de Sakata (barión de protones, neutrones y lambda) tiene una similitud sorprendente con el triplete de leptones (neutrino, electrón y muón) en los aspectos de interacción débil. Para explicar la física detrás de esta similitud en el marco del modelo compuesto, en 1960, Sakata amplió su modelo compuesto para incluir leptones con sus asociados de la Universidad de Nagoya, Maki, Nakagawa y Ohnuki. [21] El modelo ampliado se denominó "Modelo de Nagoya". Poco después se confirmó experimentalmente la existencia de dos tipos de neutrinos. En 1962, Maki, Nakagawa y Sakata, [22] y también Katayama, Matumoto, Tanaka y Yamada [23] acomodaron los dos tipos distintos de neutrinos en el marco del modelo compuesto.
En su artículo de 1962 con Maki y Nakagawa, utilizaron la propuesta de Gell-Mann-Levy de universalidad modificada para definir el ángulo de mezcla débil que más tarde se conocería como ángulo de Cabibbo; y lo extendió a los leptones , distinguiendo claramente los neutrinos débiles y los estados propios de masa, definiendo así el ángulo de mezcla del sabor del neutrino y prediciendo las oscilaciones del sabor del neutrino. La matriz de mezcla de sabores de neutrinos ahora se denomina matriz Maki-Nakagawa-Sakata . La mezcla de neutrinos no trivial como se introdujo en el artículo de Maki-Nakagawa-Sakata ahora se confirma experimentalmente a través de los experimentos de oscilación de neutrinos .
Influencias
La simetría U (3) encontrada primero en el modelo de Sakata dio un principio rector para construir el modelo de quarks de Gell-Mann y Zweig. La teoría de los dos mesones de Sakata e Inoue se hizo muy reconocida en el mundo alrededor de 1950.
Los premios Nobel de física 2008 Yoichiro Nambu , Toshihide Maskawa y Makoto Kobayashi , quienes recibieron sus premios por su trabajo en la ruptura de la simetría, todos quedaron bajo su tutela e influencia. [24] La mezcla bariónica en la corriente débil en el modelo de Nagoya fue la inspiración para la posterior matriz Cabibbo-Kobayashi-Maskawa de 1973, que especifica el desajuste de los estados cuánticos de los quarks, cuando se propagan libremente y cuando participan en débiles interacciones . Sin embargo, los físicos generalmente atribuyen la introducción de una tercera generación de quarks (los quarks "superior" e "inferior") en el Modelo Estándar de las partículas elementales a ese artículo de 1973 de Kobayashi y Maskawa.
El fenómeno de oscilación de neutrinos, según lo predicho por Maki, Nakagawa y Sakata, ha sido confirmado experimentalmente (premio Nobel de Física 2015).
Kent Staley (2004) describe los antecedentes históricos de su artículo, enfatizando el papel en gran parte olvidado [ aclaración necesaria ] de los teóricos de la Universidad de Nagoya y el "modelo de Nagoya" que desarrollaron. Varios de los autores del modelo de Nagoya abrazaron la filosofía del materialismo dialéctico y él analiza el papel que juegan estos compromisos metafísicos en la teorización física. Tanto los desarrollos teóricos como los experimentales que generaron un gran interés en Japón y, en última instancia, estimularon el trabajo de Kobayashi y Maskawa en 1973, pasaron casi totalmente desapercibidos en los EE. UU. , cuando dos partes de una comunidad de investigación trabajan en relativo aislamiento entre sí. [25]
Perdido el premio Nobel
"Sakata modelo" de Shoichi Sakata inspirado Murray Gell-Mann y George Zweig 's modelo de quarks , pero el premio 1969 sólo se concedieron a Murray Gell-Mann. Posteriormente, Ivar Waller , miembro del Comité Nobel de Física , lamentó que Sakata no hubiera recibido un premio. [26]
En septiembre de 1970, Hideki Yukawa le escribió cortésmente a Waller informándole que Sakata estaba enfermo cuando se redactó la nominación; desde entonces, su condición había empeorado significativamente. Tres semanas después, Sakata murió. Yukawa le informó a Waller que un premio a Sakata le habría traído mucho honor y aliento. Luego, en nombre de los principales físicos de partículas japoneses, preguntó qué pensaba el comité del Nobel de los méritos de Sakata, porque eso quizás les traería consuelo. [26]
Honores
- Premio Asahi 1948
- Premio Imperial de la Academia de Japón 1950
- Orden del Tesoro Sagrado (瑞宝 章Zuihōshō ) 1970
Referencias
- ↑ a b Nussbaum, Louis-Frédéric. (2005). " Sakata Shōichi " enEnciclopedia de Japón , pág. 812 , pág. 812, en Google Books ; nb, Louis-Frédéric es el seudónimo de Louis-Frédéric Nussbaum, ver Deutsche Nationalbibliothek Authority File Archivado 2012-05-24 en archive.today .
- ^ Brown, Laurie M .; Nambu, Yoichiro (diciembre de 1998). "Físicos en Japón en tiempos de guerra" . Scientific American . 279 (6): 98 - vía JSTOR.
- ^ "Sakata, Shoichi | Encyclopedia.com" . www.encyclopedia.com . Consultado el 26 de mayo de 2021 .
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|journal=
( ayuda ) - ^ Harry J. Lipkin (enero de 2002). Grupo de mentiras para peatones . Libros de Dover sobre física. ISBN 978-0486421858.
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- ^ Noticias de Asia y noticias de Tailandia archivadas el 9 de septiembre de 2012 en archive.today
- ^ Kent W. Staley; Orígenes perdidos de la tercera generación de quarks: teoría, filosofía : páginas 210-229 en Física en perspectiva (PIP), Birkhäuser, Basilea (2004). ISSN 1422-6944
- ^ a b Robert Marc Friedman, La política de la excelencia: detrás del premio Nobel de ciencia. Nueva York: Henry Holt & Company (octubre de 2001)
Otras lecturas
- Nussbaum, Louis-Frédéric y Käthe Roth. (2005). Enciclopedia de Japón. Cambridge: Prensa de la Universidad de Harvard . ISBN 978-0-674-01753-5 ; OCLC 58053128
enlaces externos
- Física teórica y dialéctica de la naturaleza - junio de 1947
- Filosofía y metodología de la ciencia actual - 1968
- “Dialektik der Natur” de Engels - julio de 1969
- Violación de CP y mezcla de sabores