Алексадру Прока

Шаблон:Науковець Александру Прока — румунський фізик, який навчався та працював у Франції. Він розвинув векторну мезону теорію ядерних сил та рівняння релятивістських квантових полів, які носять його ім'я (рівняння Прока), для масових, векторних мезонів з одиничним спіном. Він став громадянином Франції в 1931.

Освіта

Школа та коледж

У Румунії він був одним з найкращих студентів школи «Георге Лазар» та Політехнічного університету в Бухаресті. Він мав великий інтерес до теоретичної фізики, з наміром її вивчати він поїхав до Парижу, де закінчив Сорбонський університет за спеціальністю «Наука», отримавши диплом бакалавра наук з рук Марії Кюрі. Потім він влаштувався на роботу фізиком-дослідником в Інституті Радію в 1925 році.

Докторантура

Докторську роботу Александру Прока виконував з теоретичної фізики під керівництвом Нобелівського лауреата Луї де Бройля. Він успішно захистив дисертацію «Про релятивістичну теорію електронів Дірака» перед атестаційною комісією, якою головував інший Нобелівський лауреат Жан Перрен.

Наукові досягнення

В 1929 році Прока став редактором впливового фізичного журналу «Анали», що його видавав Інститут Анрі Пуанкаре. Потім, в 1934 році він провів цілий рік з Ервіном Шредінгером в Берліні, всього декілька місяців відвідував Нобелівського лауреата Нільса Бора в Копенгагені, де він також зустрів Гайзенберга та Джорджа Гамова.

Прока став відомим як один з найвпливовіших фізиків-теоретиків Румунії минулого століття, що розвинув векторну мезону теорію ядерних сил в 1936 році, випередивши Нідекі Юкаву, з роботами, в яких він використав формули Прока для векторних мезонних полів як точки відліку. Юкава, зрештою, отримав Нобелівську премію за пояснення ядерних сил, використовуючи пі-мезонні поля та точно передбачивши існування піонів, які спочатку були названі Юкавою «мезотронами». Піони були найлегшими мезонами, що грають ключову роль в поясненні властивостей сильної ядерної взаємодії та нижніх енергетичних рівнях. На відміну від важких односпінових бозонів в рівняннях Прока, піони передбачені Юкавою були безспіновими мезонами, які, як вважав Прока в 1936—1941 роках, були непарними, що брали участь в електрослабкій взаємодії, та спостерігалися в експериментах з високоенергетичними частинками лише починаючи з 1960 року, в той час як піони передбачені теорією Юкави спостерігалися в експериментах Карлом Андерсоном в 1937 з масами досить близькими до 100 MeV, як і передбачала пі-мезона теорія Юкави видана в 1935 році; наступні теорії враховували лише масові скалярні поля у випадку ядерних сил, як такі які можуть бути знайдені в теорії пі-мезонів.

У випадку більших мас, векторні мезони включають також чарівний та верхній кварки у свою структуру. Спектр важких мезонів поєднаний радіоактивним процесом з векторними мезонами, які, таким чином, відіграють важливу роль в мезоній спектроскопії. Цікаво, що легко-кваркові векторні мезони існують в майже чистих квантових станах.

Рівняння Прока — це рівняння руху Ойлер — Лагранжевого типу, які призводять до виконання умов лоренцевої масштабної інваріантності: ${\partial }_{\mu }{A}^{\mu }=0$.

Коротко, рівняннями Прока є:

$◻A^{\nu }-{\partial }^{\nu }({\partial }_{\mu }{A}^{\mu })+m^2{A}^{\nu }=j^{\nu }$, де:

$◻=\left(\frac{{\partial }^2}{\partial t^2}\right)-{\mathrm{\nabla }}^2$,

$A^{\mu }$ — 4-потенціал; оператор $◻$, що діє на потенціал це оператор Д'Аламбера; $j^{\nu }$ — це точкова густина, а оператор набла (∇) в квадраті — це оператор Лапласа, Δ. Так як це релятивістське рівняння, то вважається відомою домовленість про Айнштайнове сумування — підсумовування за однаковими індексами. 4-потенціал $A^{\nu }$ є комбінацією скалярного потенціалу ϕ та трьохвимірного векторного потенціалу A, що випливає з рівнянь Максвела:

$A^{\nu }=(\varphi ,𝐀)$

$𝐄=-\mathrm{\nabla }\varphi -\frac{\partial 𝐀}{\partial t}$

$𝐁=\mathrm{\nabla }\times 𝐀.$

В спрощеному записі рівняння мають вигляд.

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

Рівняння Прока описує поле масивних частинок з масою m та спіном 1 у відповідному полі, що поширюється зі швидкістю c в часо-просторі Мінковського; таке поле характеризується дійсним вектором A, який проявляється у Лагранжевій густині (спіновому моменті) L. Рівняння можна записати у формі подібній до рівняння Кляйна-Гордона:

$\frac{1}{c^2}\frac{{\partial }^2}{\partial t^2}\psi -{\mathrm{\nabla }}^2\psi +\frac{m^2{c}^2}{{\hslash }^2}\psi =0$,

але останнє є скалярним, «не векторним», рівнянням, що описує релятивістські електрони, і тому може бути застосованим тільки до ферміонів зі спіном 1/2. Більше того, розв'язком рівняння є релятивістська хвильова функція, яку можна представити у вигляді квантових плоских хвиль, якщо рівняння записати в природних одиницях:

$-\underset{t}{\overset{2}{\partial }}\psi +{\mathrm{\nabla }}^2\psi =m^2\psi$;

це скалярне рівняння застосовне лише до релятивістських ферміонів, для яких виконується співвідношення енергія-імпульс в Айнштайновій спеціальній теорії відносності. Інтуїтивне припущення Юкави базувалося на такому рівнянні Кляйна-Гордона, про що в 1941 році Нобелівський лауреат Вольфганг Паулі писав: Шаблон:Цитата

Примітки

Публікації в Бібліотеці Конгресу

• Library of Congress