Абрахам Пайс

Материал из Циклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Абрахам Пайс

Abraham Pais
Abraham-pais-2.png
Дата рождения 19 мая 1918 года
Место рождения Амстердам, Нидерланды
Дата смерти 28 июля 2000 года
Место смерти Копенгаген, Дания







Научный руководитель Леон Розенфельд





Абрахам Пайс (англ. Abraham Pais) — американский физик[1].

Содержание

[править] Происхождение и образование

Родился 19 мая 1918 года в Амстердаме. Отец, Исайя «Жак» Пайс, происходил из сефардов, изгнанных из Португалии, работал школьным учителем, директором двух школ, одна из которых была сефардской; мать, Кати ван Клиф, ашкеназская еврейка, до замужества работала учительницей.

Пайс рос в религиозной атмосфере, но потерял веру примерно в 9 лет; тем не менее он всегда ощущал своё еврейское происхождение и не считал его связанным с принадлежностью к определённой религии.

В юности состоял в Голландской сионистской молодёжной организации, через которую познакомился с Тинеке Бухтер; но семья Пайса не не позволила жениться на ней, так как она была шиксой. Увлекался литературой и музыкой, часто посещал Консертгебау и даже одно время хотел стать дирижёром.

В 1935 году поступил в Амстердамский университет и обучался там точным наукам.

В феврале 1938 года получил степень бакалавра и решил продолжить образование в области теоретической физики.

Весной 1939 года изучал теорию электронов и позитронов, а также явление деления ядер, открытое незадолго до этого.

22 апреля 1940 года получил степень магистра.

[править] Период оккупации

В мае 1940 года немецкая армия оккупировала Голландию; немцы сразу же принялись вводить новые ограничения для еврейского населения. Например, евреям было запрещено занимать академические позиции и вообще быть на государственной службе; протесты против этих ограничений привели в ноябре к закрытию Лейденского университета. Тем самым, Пайс больше не мог официально занимать свою ассистентскую должность, но Розенфельд, к тому времени прибывший в Утрехт, назначил на этот пост другого человека с тайным условием, что тот будет отдавать часть заработной платы Пайсу. С каждым днём права еврейского населения всё больше ограничивались; вскоре был наложен запрет и на получение евреями докторских степеней: один из декретов оккупантов устанавливал крайний срок — 14 июля 1941 года. Под руководством Розенфельда Пайс написал диссертацию и защитил её за 5 дней до этой даты.

В 1942 году евреи были переселены в гетто, им было предписано носить на одежде жёлтые звёзды, начались отправки в концлагеря. Сестра Пайса Анни была убита отравляющими газами в лагере Собибор в июне 1943 года, его родители чудом выжили.

После первых депортаций, в конце 1942 года, Пайс решил скрываться. Пайсу помогала Тинеке Бухтер и другие друзья, он достал себе фальшивое удостоверение личности и готовился к продолжительной жизни в замкнутом пространстве.

С марта 1943 года прятался на чердаке одного дома; здесь он устроил себе укрытие за панелью фальшивой стены, куда мог залезть в случае опасности. Одновременно занимался физикой и чтению, его тайно посещали Тинеке Бухтер и Крамерс, с которым он мог обсуждать научные проблемы (в особенности их интересовала задача о собственной энергии электрона в квантовой теории поля). После облавы в ноябре 1943 года Пайс покинул это место, сменил несколько убежищ, тяжёлой зимой 19441945 года страдал от голода.

В марте 1945 года в результате облавы Пайс был схвачен гестапо и помещён в тюрьму. Тинеке Бухтер сообщила об этом Крамерсу, который написал Вернеру Гейзенбергу письмо с просьбой о помощи, но тот ответил, что ничего не может сделать. Однако, в конце апреля Тинеке Бухтер отправилась к одному из полицейских начальников, показала письмо Крамерса и объяснила, что заключённый является всего лишь аполитичным учёным и Пайс был отпущен; в то время его товарища, который также был арестован в том убежище, расстреляли.

8 мая 1945 года канадская армия вошла в Амстердам, окончательно завершив освобождение страны от немецкой оккупации.

[править] Работа в США

В июне 1945 года снова стал ассистентом Розенфельда в Утрехте и начал готовить к публикации свои результаты, как содержавшиеся в его докторской диссертации, так и полученные позже, в период жизни в подполье. Начал деятельность популяризатора науки, когда после атомной бомбардировки Хиросимы и Нагасаки по просьбе одного из изданий написал статью о ядерном оружии. Получил приглашение от Нильса Бора провести некоторое время в Копенгагене, а также от Вольфганга Паули, который тогда работал в Принстоне.

В январе 1946 года прибыл в Копенгаген в качестве одного из первых послевоенных молодых сотрудников Института теоретической физики.

В сентябре 1946 года направился в Нью-Йорк для участия в первом послевоенном собрании Американского физического общества.

22 сентября 1946 года прибыл в Принстонский институт и остался здесь работать. Здесь Пайс познакомился здесь с такими физиками, как Альберт Эйнштейн и Джон фон Нейман. В течение ряда лет Пайс регулярно обсуждал с Эйнштейном научные вопросы.

В начале июня 1947 года участвовал в конференции на острове Шелтер Айленд, которая сыграла важную роль в преодолении затруднений, стоявших перед квантовой электродинамикой.

Ставший в апреле 1947 года директором Института перспективных исследований Роберт Оппенгеймер предложил Абрахаму Пайсу остаться.

В 1949 году Пайс получил постоянную позицию, а спустя 2 года стал полным профессором — третьим в Институте перспективных исследований — после Эйнштейна и Оппенгеймера.

В 1953 году предпринял кругосветное путешествие.

Получил гражданство США.

15 декабря 1956 года женился на модели Лайле Этвилл. В июне 1958 года у них родился сын Джошуа, ставший впоследствии актёром.

В январе 1960 года скончался Пайса; часть этого года он провёл в Европе, работая в ЦЕРНе.

В следующем году разошёлся с женой, которая страдала расстройством психики.

В 1963 году перешёл в Рокфеллеровский университет, где возглавил теоретическую группу.

В 1975 году женился на Саре, преподавателе французского в Принстоне, но спустя 10 лет они расстались и затем развелись.

В 1976 году учёному предложили занять пост директора в Институте перспективных исследований, однако Пайс отказался.

В 1981 году получил звание почётного профессора в Рокфеллеровском университете.

В октябре 1985 года, в период празднования столетнего юбилея Нильса Бора, познакомился в Копенгагене с Идой Николайсен (родилась в 1940 году), доцентом антропологии Копенгагенского университета; в марте 1990 года они поженились.

[править] Последние годы

В 1988 году вышел на пенсию, но продолжал по времени работать в Институте Нильса Бора.

В июне 2000 года, после одной из публичных лекций в Голландии, Пайс перенёс сердечный приступ.

Умер 28 июля 2000 года в Копенгагене.

[править] Вклад в науку

В первых работах после окончания Второй мировой войны обратился к проблеме собственной энергии электрона в квантовой электродинамике, предложив новую схему устранения расходимостей за счёт введения дополнительных полей. При этом бесконечные вклады в собственную энергию частицы, порождаемые различными полями, могут скомпенсировать друг друга. В конкретном случае электрона Абрахам Пайс в дополнение к обычному электромагнитному взаимодействию ввёл нейтральное короткодействующее векторное поле, так что при определённых условиях собственная энергия электрона, взаимодействующего с этим новым полем, оказывалась конечной. Вскоре, однако, стало ясно, что эта гипотеза несовместима с другими требованиями полевой теории, хотя и сыграла стимулирующую роль в дальнейшем развитии этой области физики. Пайс использовал эту свою идею для оценки разницы масс протона и нейтрона. В период краткосрочного пребывания в Копенгагене Абрахама Пайс в сотрудничестве с Кристианом Мёллером разрабатывал теорию, согласно которой элементарные частицы объединялись в семейства, что можно было использовать для оценки разности масс этих объектов. Хотя эта попытка в целом оказалось неудачной, поскольку не позволяла включить информацию о новых частицах, которые открывались экспериментаторами, авторы работы предложили ныне принятый термин «лептон» для характеристики лёгких частиц, например электрона и мюона.

Занимался исследованиями космических лучей привели к открытию ряда новых элементарных частиц. Некоторые из этих частиц обладали неожиданно высокими значениями времени жизни, что не находило теоретического объяснения; такие частицы получили название «странных», или V-частиц, поскольку треки, которые они оставляли в камере Вильсона, напоминали букву V. К началу 1950-х годов были получены надёжные свидетельства существования таких частиц, поэтому Пайс решил заняться разгадкой их тайны. В процессе работы над проблемой Пайс впервые пришёл к идее о том, что возможно существование правил отбора, и, соответственно, законов сохранения, которые выполняются для одних взаимодействий и нарушаются для других. Применительно к странным частицам это означало, что только па́ры таких частиц могут вступать в сильные взаимодействия, тогда как поодиночке они взаимодействуют слабо. Другими словами, странные частицы могут рождаться в столкновениях обычных частиц только па́рами. Это явление, получившее название ассоциативного рождения странных частиц, было описано учёным в 1952 году и позволило объяснить некоторые их свойства; например, большие времена жизни были следствием невозможности их распада за счёт сильных взаимодействий. Идея Пайса была подтверждена в экспериментах на ускорителе в Брукхейвенской национальной лаборатории Космотрон.

В 1952 году в сотрудничестве с Ресом Йостом начал развивать представления о связи правил отбора и симметрий в теории элементарных частиц с теорией групп. Обобщая группу изоспина, использовавшуюся в ядерной физике, они попытались построить симметрию более высокого порядка, которая также включала бы свойства странных частиц. Эта деятельность сблизила Пайса с Мюрреем Гелл-Манном, который тоже занимался применением групповых методов к описанию семейств частиц. Их совместная работа 1954 года содержала идею нового квантового числа, сохранение которого выполняется в сильных и нарушается в слабых взаимодействиях. Но явным образом оно было введено Гелл-Манном в 1956 году и получило название «странности». К этому времени лёгкие странные частицы получили название К-мезонов (каонов), тогда как тяжёлые стали называть гиперонами.

В 1955 году Пайс ввёл термин «барион» для обозначения тяжёлых частиц (нуклонов и гиперонов). В том же году вместе с Гелл-Манном ввёл представление о смешанных состояниях нейтральных каонов, которые представляют собой суперпозицию каона [math]\mathrm{K^0}[/math] и антикаона [math]\mathrm{\bar{K}^0}[/math]. Эти два смешанных состояния ([math]\mathrm{K_S}[/math] и [math]\mathrm{K_L}[/math]) должны обладать различными временами жизни, причём из эксперимента была известна лишь частица [math]\mathrm{K_S}[/math] с коротким временем жизни. Пайс, который работал консультантом в Брукхейвенской лаборатории, представил там полученные результаты; вскоре существование состояния [math]\mathrm{K_L}[/math] было экспериментально подтверждено сотрудниками лаборатории. Другим следствием теории Пайса и Гелл-Манна было то, что соотношение между компонентами суперпозиции может меняться по мере распространения пучка частиц, что приводит к возникновению эффектов осцилляции и регенерации состояний, когда [math]\mathrm{K_L}[/math] переходит в [math]\mathrm{K_S}[/math] и обратно. Вместе с Орестом Пиччиони Пайс теоретически изучил эти эффекты, позволяющие лучше понять поведение нейтральных каонов. В 1961 году Ричард Фейнман назвал открытие смешанных состояний частиц «одним из величайших достижений в теоретической физике»; сам Пайс считал его своей лучшей работой. В 1956 году исследование каонов привело к предсказанию Янгом и Ли нарушения чётности в слабых взаимодействиях, что вскоре нашло экспериментальное подтверждение.

В 1950-е годы разработал принцип экономии констант (1954) и иерархии взаимодействий (1958) и совместно с Йостом дал точное определение G-чётности.

Несколько работ Пайса, опубликованных в 1958 году, были посвящены свойствам симметрии сильных взаимодействий, а 2 года спустя исследование рождения пионов при аннигиляции протонов и антипротонов привело к открытию так называемого эффекта Гольдхабера — Гольдхабер — Ли — Пайса (GGLP), согласно которому корреляции в рождении пионов определяются статистикой Бозе — Эйнштейна.

В 1964 году под влиянием открытия нарушения CP-инвариантности в слабых взаимодействиях обратился к перспективной схеме SU(6)-симметрии и её нарушения. Одним из следствий из этой симметрии была необходимость приписывать кваркам одно из трёх значений квантового числа, позже получившего наименование «цвета»; значимость этой идеи была в полной мере осознана лишь годы спустя.

В 1970-е годы занимался калибровочными теориями поля и квантовой хромодинамикой.

В 1972 году вместе с Сэмом Трейманом изучал эффекты нейтральных токов в некоторых процессах с участием слабых взаимодействий.

Совместно с Говардом Джорджи изучал процессы нарушения CP-инвариантности в калибровочных теориях.

В 1975 году Пайс и Трейман впервые использовали термин «стандартная модель» по отношению к электрослабой теории с четырьмя кварками; в последствии это понятие претерпело существенную модификацию и уточнение.

[править] Труды

  • Pais A. Developments in the Theory of the Electron. — Princeton University Press, 1948.
  • Pais A. ‘Subtle is the Lord…’: The Science and the Life of Albert Einstein. — Oxford University Press, 1982. Русский перевод: А. Пайс. Научная деятельность и жизнь Альберта Эйнштейна. — М.: Наука, 1989.
  • Pais A. Inward Bound: Of matter and forces in the physical world. — Oxford University Press, 1986.
  • Pais A. Niels Bohr's Times: In physics, philosophy, and polity. — Oxford University Press, 1991.
  • Pais A. Einstein Lived Here. — Oxford University Press, 1994.
  • Twentieth Century Physics / Eds. A. Pais, B. Pippard, L. Brown. — Oxford University Press, 1995.
  • Pais A. A Tale of Two Continents: A physicist's life in a turbulent world. — Princeton University Press, 1997.
  • Pais A. The Genius of Science: A Portrait Gallery. — Oxford University Press, 2000. Русский перевод: А. Пайс. Гении науки. — М.: ИКИ, 2002.
  • Pais A, Crease R. P. J. Robert Oppenheimer: A life. — Oxford University Press, 2006.

[править] См. также

[править] Источники

Персональные инструменты
Пространства имён

Варианты
Действия
Навигация
Инструменты