Чен-Нин Янг, известный в США как Фрэнк, скончался вчера в Пекине в возрасте 103 лет. Он был последним из великих деятелей физики высоких энергий 1950-х годов, которые ещё были с нами.
Его имя связано с двумя центральными идеями, которые легли в основу Стандартной модели.
В 1953 году вместе с Робертом Миллсом он разработал расширение теории квантовой электродинамики с группы U(1) на SU(2).
В 1956 году вместе с Т. Д. Ли он доказал, что теория слабого взаимодействия должна (очень неожиданно) нарушать сохранение чётности.
Первоначальная теория Янга — Миллса должна была описывать сильные взаимодействия с изоспиновой симметрией SU(2). Эта идея не сработала, но позже теория Янга — Миллса SU(2) стала основой единой электрослабой теории.
Расширяя SU(2) до SU(3), можно получить остальную часть Стандартной модели — КХД.
Проблема с теорией Янга — Миллса в 1950-х годах заключалась в том, что при пертурбативном рассмотрении фотон КЭД заменяется на тройку безмассовых частиц со спином 1, но в природе такого нет. В отличие от случая с фотоном, у этой тройки будут взаимодействия самих с собой, и изначально была надежда, что они объяснят отсутствие безмассовых частиц.
Один из способов избавиться от безмассовых частиц — механизм Андерсона — Хиггса, впервые описанный Андерсоном в 1962 году. Андерсон и другие, работавшие над этим, надеялись использовать спонтанно нарушенную калибровочную теорию SU(2) для описания сильных взаимодействий. Только позже, в 1967 году, эта идея была применена к объединённым электрослабым моделям.
Другой способ избавиться от безмассовых частиц — осознание того, что, хотя квантовая теория Янга — Миллса асимптотически свободна на коротких расстояниях (где важны безмассовые состояния), на больших расстояниях взаимодействия самих с собой становятся сильными, и спектр теории имеет только массивные связанные состояния.
Переходя от изоспиновой симметрии SU(2) к цветовой симметрии SU(3), в 1973 году наконец-то была получена очень успешная теория сильных взаимодействий типа Янга — Миллса.
Предложение Янга — Миллса для сильных взаимодействий потребовало 20 лет, чтобы воплотиться в жизнь, но всё произошло совсем иначе с предложением Ли — Янга о несохранении чётности.
Ли и Янг представили свою статью об этом 22 июня 1956 года. В то время Янг приезжал в Брукхейвен на лето, приезжая в Нью-Йорк, чтобы поработать с Ли.
Хороший источник информации об этом можно найти здесь (подробнее здесь), где говорится: Янг не помнил точно, как идея изучения предыдущих экспериментов со слабым взаимодействием пришла ему и Ли, но он помнит, когда и где это произошло. Это было в начале мая, и это произошло сразу после того, как он приехал в Нью-Йорк из Аптона, чтобы навестить Ли. Он забрал Ли из его офиса в Колумбийском университете и с трудом нашёл место для парковки возле Колумбийского университета. Они с Ли ездили в поисках места для парковки и разговаривали. В конце концов они временно припарковали машину перед китайским рестораном на углу Бродвея и 125-й улицы. Ресторан ещё не был открыт, поэтому они зашли в кафе «Белая роза» поблизости. Они сели за стол и возобновили разговор, и именно тогда их осенило. Им вдруг стало ясно, что результаты одного за другим экспериментов со слабым взаимодействием нужно изучить, чтобы увидеть, дают ли они какую-либо информацию о несохранении чётности.
Коллега из Колумбийского университета, Чиен-Шиунг Ву, вскоре начала эксперимент с использованием кобальта-60 и экспериментально продемонстрировала несохранение чётности к декабрю. Другая группа из Колумбийского университета с мюонным пучком быстро показала несохранение чётности в этом контексте.
Не прошло и года после их статьи, как Ли и Янг получили Нобелевскую премию по физике за 1957 год. Это определённо стало важной вехой для физического факультета Колумбийского университета.
В 1966 году Янг покинул Принстон и переехал в Стоуни-Брук, где основал Институт теоретической физики. К тому времени, когда я приехал туда гораздо позже в качестве постдока (1984), Янг уже был старейшиной в этой области. Я помню, что разговаривал с ним всего пару раз, и не о науке, а об административных вопросах.
Институт теоретической физики делил здание с математическим факультетом, который стал мировым центром геометрии с приходом Джима Саймонса в 1968 году.
Удивительно слышать (см. здесь) рассказ Саймонса и Янга об их попытках понять язык друг друга и их медленном осознании того, что калибровочные поля теории Янга — Миллса были связями геометра на главном расслоении.
Янг написал статью с Ву, давшую то, что стало известно как «словарь Ву — Янга», связывающий эти две темы. Сайнгер узнал об этом, когда посещал Стоуни-Брук, а затем сообщил об этом Атия в Оксфорде, что положило начало бурному развитию в конце 1970-х годов.
Янг вышел на пенсию в 1999 году и вернулся в Пекин. В последние годы он участвовал в дебатах о том, следует ли Китаю строить новый крупный коллайдер, придерживаясь довольно скептической точки зрения.
В 1980 году (см. здесь) Янг пришёл к выводу, что физика элементарных частиц больше не увидит ничего подобного тому, что произошло в 1956 году: «вечеринка окончена».
Янг скончался в Пекине в возрасте 103 лет. Его смерть — это повод вспомнить, каким замечательным было то время.