Nobelovu cenu za fyziku získali tři vědci japonského původu za objevy související s narušením symetrie fyzikálních zákonů ve vesmíru. Na první pohled se to jistě nebude laikům zdát, ale objevy, za které si odnesli cenu letošní laureáti Nobelovy ceny za fyziku, souvisí s naším každodenním životem. Přesněji řečeno s jeho existencí či neexistencí.
Japonští výzkumníci Makoto Kobajaši a Tošihide Masukawa i Američan japonského původu Yoichiro Nambu byli oceněni za práci na jevu, který se ve fyzice označuje jako narušení symetrie.
Jeho význam není zase až tak záhadný: jde skutečně o „nepravidelnosti“ ve fyzikálních zákonech.
Díky nim měl náš vesmír nabýt takové podoby, jakou má dnes. „Standardní představa velkého třesku říká, že na začátku bylo stejně částic a antičástic,“ uvádí profesor Jiří Chýla z Fyzikálního ústavu AV ČR. Pokud by byl vesmír v tomto stavu naprosto symetrický, mělo by dojít k vzájemné anihilaci částic a antičástic.
Svět okolo nás je ale dobrým důkazem toho, že tomu tak není. „Pro pochopení mechanismu, kterým vznikl vesmír pouze s hmotou, bez antihmoty, je výzkum narušení symetrie naprosto klíčový,“ vysvětluje dál Jiří Chýla.
Symetrie ustupující Objev narušení symetrie fyzikálních zákonů není přitom dílem letošních laureátů. S ním přišli jejich kolegové už v roce 1956 (a v rekordně krátkém termínu jednoho roku už si za něj jeli do Švédska
Stavební kameny standardního
modelu
Tabulka zachycuje
přehled částic, které tvoří standardní model. Zatím se do něj
podařilo zabudovat jen tři ze čtyř známých sil - chybí gravitace. FOTO: NOBEL FOUNDATION, REUTERS // ŠIMON / LN
pro cenu). Šlo o objev, který ukazoval, že ne všechny fyzikální jevy jsou „nestranné“: u některých (konkrétně šlo o rozpad jádra kobaltu) záleží na orientaci. Jako by svět v tomto případě dával přednost levé straně před pravou.
Fyzici tedy o krok ustoupili. Ano, k narušení zrcadlové symetrie dochází, ale nikdy nedochází součsně k narušení zrcadlové symetrie se záměnou částice ze antičástici. Pak ale v roce 1964 přichází další revoluční objev (a v roce 1980 za něj další Nobelova cena), který ukazuje, že ani kombinovaná symetrie v našem vesmíru neplatí.
Objevy výrazně narušovaly monumentální budovu nazývanou „standardní model“. Tato propracovaná teorie je zatím nejlepším (ale stále nedokonalým) obrazem vesmíru, který fyzika nabízí. Aby mohl model dále být považován za platnou teorii, musel do sebe zahrnout i objevené porušení symetrie. A s řešením přišli Makoto Kobajaši a Tošihide Masukawa. „V roce 1972 vydali proslulou práci, ve které přesně předpověděli, co je nutné, aby stávající modely mohly zahrnout i tyto objevy,“ říká Jiří Chýla: „Teoreticky předpověděli celou řadu částic, o které musel být standardní model doplněn.“ Všechny tyto chybějící částice se pak skutečně podařilo objevit.
Třetí oceněný, Yoichiro Nambu, který si odnáší polovinu ceny, pracoval také na problému symetrie, ale z poněkud odlišné perspektivy. „Byl oceněn za práci na myšlence spontánního narušení symetrie, což je velmi technická záležitost, která se také týká poznání mechanismu, jak vesmír získal dnešní podobu,“ říká Jiří Chýla. „Ale přínos této výjimečné osobnosti v oblasti částicové fyziky je mnohem bohatší.“
***
Zrozeni z nerovnováhy Hmota dnešního vesmíru je podle stávajících představ jen nepatrný zbytek původní hmoty, která zmizela při střetnutí s antihmotou, jež vznikla ve stejné době. Z hmoty, která po Velkém třesku unikla zničení díky nepravidelnostem vesmíru, vznikly hvězdy, planety i život.
Až na dno: Nejmenšími stavebními částečkami hmoty jsou elektrony a kvarky.
Kobajaši a Masukawa svou oceněnou práci zveřejnili v době, kdy byly známy jen částice I. rodiny a polovina částic II. rodiny. Předpověděli částice III. i zbytek II. rodiny a experimenty v urychlovačích jim ve všem daly za pravdu.
