Александру Прока

Александру Прока (16 октября 1897 – 13 декабря 1955) был румынским физиком, который учился и работал во Франции . Он разработал векторную мезонную теорию ядерных сил и релятивистские квантовые уравнения поля , которые носят его имя ( уравнения Прока ) для массивных векторных мезонов со спином 1.

Биография

Он родился в Бухаресте , сын инженера-строителя. Он был одним из выдающихся студентов в средней школе имени Георгия Лазаря и Политехническом университете в Бухаресте. С очень сильным интересом к теоретической физике он отправился в Париж, где окончил факультет естественных наук Парижского университета Сорбонна , получив из рук Марии Кюри диплом бакалавра наук . После этого он был принят на работу в качестве исследователя/физика в Институте радия в Париже в 1925 году.

Прока стал гражданином Франции в 1931 году. Он проводил докторские исследования по теоретической физике под руководством лауреата Нобелевской премии Луи де Бройля . В 1933 году он успешно защитил докторскую диссертацию под названием «О релятивистской теории электрона Дирака» перед экзаменационной комиссией под председательством лауреата Нобелевской премии Жана Перрена .

В 1939 году его пригласили на Сольвеевскую конференцию , которая не состоялась из-за начала Второй мировой войны . Во время войны он некоторое время был старшим инженером на Радио Франс . В 1943 году он ненадолго остановился в Португалии , где (заменив Гвидо Бека ) руководил семинаром по теоретической физике, организованным Руи Луишем Гомешом в Центре математических исследований в Университете Порту . С 1943 по 1945 год он находился в Соединенном Королевстве по приглашению Королевского общества и Британского адмиралтейства , чтобы помочь в военных действиях. После этого он вернулся в Париж, где руководил семинаром по физике элементарных частиц. Он пытался получить кафедру в Сорбонне или в Коллеж де Франс , но безуспешно. С 1950 года он организовал коллоквиум по теоретической физике для CNRS совместно с Пьером Оже , а в 1951 году он был представителем Франции в Международном союзе чистой и прикладной физики . ^[1]

В 1937 году Прока был избран членом-корреспондентом Румынской академии наук , а в 1990 году он был избран посмертно почетным членом Румынской академии наук . ^[2]

Он умер в Париже в 1955 году после двухлетней борьбы с раком гортани . ^[1]

Научные достижения

В 1929 году Прока стал редактором влиятельного физического журнала Les Annales de l'Institut Henri Poincaré . Затем, в 1934 году, он провел целый год с Эрвином Шредингером в Берлине и на несколько месяцев посетил Нобелевского лауреата Нильса Бора в Копенгагене, где он также встретился с Вернером Гейзенбергом и Георгом Гамовым . ^[3]^[4]

Прока стал известен как один из самых влиятельных румынских физиков-теоретиков прошлого века, ^[5] разработав векторную мезонную теорию ядерных сил в 1936 году, опередив первые доклады Хидеки Юкавы , который использовал уравнения Проки для векторного мезонного поля в качестве отправной точки. Впоследствии Юкава получил Нобелевскую премию за объяснение ядерных сил с помощью пи-мезонного поля и правильное предсказание существования пиона , первоначально названного Юкавой «мезотроном». Пионы, будучи самыми легкими мезонами, играют ключевую роль в объяснении свойств сильных ядерных сил в их нижнем диапазоне энергий. В отличие от массивных бозонов со спином 1 в уравнениях Проки, пионы, предсказанные Юкавой, являются бозонами со спином -0, которые связаны только со скалярными полями. Однако существуют также мезоны со спином 1, такие как те, которые рассматриваются в уравнениях Проки. Векторные мезоны со спином 1, рассмотренные Прокой в 1936—1941 годах, имеют нечетную четность , участвуют в электрослабых взаимодействиях и были обнаружены в экспериментах при высоких энергиях только после 1960 года, тогда как пионы, предсказанные теорией Юкавы, были экспериментально обнаружены Карлом Андерсоном в 1937 году с массами, весьма близкими по значению к 100 МэВ, предсказанным теорией пи-мезонов Юкавы , опубликованной в 1935 году; последняя теория рассматривала только массивное скалярное поле как причину ядерных сил, таких как те, которые можно было бы ожидать обнаружить в поле пи-мезона.

В диапазоне более высоких масс векторные мезоны включают в свою структуру также очарованные и b-кварки . Спектр тяжелых мезонов связан через радиационные процессы с векторными мезонами, которые поэтому играют важную роль в мезонной спектроскопии. Векторные мезоны легких кварков появляются в почти чистых квантовых состояниях .

Уравнения Прока — это уравнения движения типа Эйлера–Лагранжа , которые приводят к условиям калибровочного поля Лоренца : . По сути, уравнения Прока имеют вид: $\partial _{\mu }A^{\mu }=0\!$

\Box A^{\nu }-\partial ^{\nu }(\partial _ {\mu }A^{\mu })+m^{2}A^{\nu }=j^{ \ну }

, где:

\Box =\left({\frac {1}{c^{2}}}{\frac {\partial ^{2}}{\partial t^{2}}}\right)-\nabla ^{2}

Здесь есть 4-потенциал, оператор перед этим потенциалом — оператор Даламбера , — плотность тока, а оператор набла (∇) в квадрате — оператор Лапласа , Δ. Поскольку это релятивистское уравнение, предполагается соглашение Эйнштейна о суммировании по повторяющимся индексам. 4-потенциал — это комбинация скалярного потенциала и 3-векторного потенциала A , полученная из уравнений Максвелла : $А^{\мю }$ $\Коробка$ $j^{\nu }$ $А^{\nu }$ $\фи$

A^{\nu }=\left({\frac {\phi }{c}},\mathbf {A} \right)

\mathbf {E} =-\mathbf {\nabla } \phi - {\frac {\partial \mathbf {A} {\partial t}}

\mathbf {B} =\mathbf {\nabla} \times \mathbf {A}.

В упрощенной записи они имеют вид:

\partial _ {\mu }(\partial ^{\mu }A^{\nu }-\partial ^{\nu }A^{\mu })+\left({\frac {mc} \hbar }}\right)^{2}A^{\nu }=0

Уравнения Прока, таким образом, описывают поле массивной частицы со спином -1 и массой m с сопутствующим полем, распространяющимся со скоростью света c в пространстве-времени Минковского ; такое поле характеризуется действительным вектором A, что приводит к релятивистской плотности лагранжиана L. Формально они могут напоминать уравнение Клейна–Гордона :

{\frac {1}{c^{2}}}{\frac {\partial ^{2}}{\partial t^{2}}}\psi -\nabla ^{2}\psi +{\frac {m^{2}c^{2}}{\hbar ^{2}}}\psi =0

но последнее является скалярным, а не векторным , уравнением, которое было выведено для релятивистских электронов , и, таким образом, оно применимо только к фермионам со спином 1/2. Более того, решения уравнения Клейна–Гордона являются релятивистскими волновыми функциями , которые могут быть представлены как квантовые плоские волны, когда уравнение записано в натуральных единицах:

-\partial _{t}^{2}\psi +\nabla ^{2}\psi =m^{2}\psi

;

это скалярное уравнение применимо только к релятивистским фермионам, которые подчиняются соотношению энергии-импульса в специальной теории относительности Альберта Эйнштейна . Интуиция Юкавы основывалась на таком скалярном уравнении Клейна–Гордона, и лауреат Нобелевской премии Вольфганг Паули писал в 1941 году: ``... Юкава предположил, что мезон имеет спин 1 , чтобы объяснить спиновую зависимость силы между протоном и нейтроном. Теория для этого случая была дана Прокой". ^[6]

Примечания

^ ab Poenaru, Дорин Н. (26 августа 2005 г.), Александру Прока (1897–1955), Великий физик , arXiv : физика/0508195 , Bibcode : 2005физика...8195P
^ "Академия Штиинце в Румынии" (PDF) . www.aosr.ro (на румынском языке) . Проверено 16 января 2021 г.
↑ Румынский обзор. Europolis Pub. 1976. С. 105.
^ http://www.europhysicsnews.org/articles/epn/pdf/2006/05/epn06504.pdf Дорин Н. Поенару и Александру Калбореану. Александру Прока (1897-1955) и его уравнение массивного векторного бозонного поля. Europhysics News Volume 37 , Number 5, September–October 2006, pp. 24-26, doi :10.1051/epn:2006504
^ Лори Марк Браун; Хельмут Рехенберг (1996). Происхождение концепции ядерных сил . Издательство Института физики. стр. 185. ISBN 978-0-7503-0373-6.
^ Вольфганг Паули , Обзоры современной физики . 13 (1941) 213.

Смотрите также

Ссылки

Poenaru, Dorin N. ; Calboreanu, Alexandru (2006). "Alexandru Proca (1897–1955) и его уравнение массивного векторного бозонного поля" (PDF) . Europhysics News . 37 (5): 24–26. Bibcode :2006ENews..37e..24P. doi : 10.1051/epn:2006504 .
Поэнару, Дорин Н. (2005). «Александру Прока (1897–1955) Великий физик». arXiv : физика/0508195 .

Внешние ссылки

Краткая история IFIN-HH: предшественники Достопочтенный. акад. Александру Прока (1897–1955) и акад. Профессор доктор Хория Хулубей (1896–1972).