Роберто Печчеи

Роберто Печчеи (итал. Roberto Peccei; 4 января 1942, Гориция, Италия — 1 июня 2020, Мюнхен, Германия) — итальянский и немецкий физик-теоретик, известный своими работами в области физики элементарных частиц и космологии. Наиболее значительный вклад Печчеи связан с предложением механизма, объясняющего отсутствие CP-нарушения в сильных взаимодействиях, известного как механизм Печчеи — Куинн, и предсказанием существования аксиона — гипотетической элементарной частицы, являющейся кандидатом на роль тёмной материи.

Биография

Роберто Печчеи родился 4 января 1942 года в Гориции, Италия. Его отец был дипломатом, что привело к частым переездам семьи в детстве. В 1950-х годах семья переехала в Аргентину, где Печчеи получил среднее образование. Затем он поступил в Университет Буэнос-Айреса, который окончил в 1963 году со степенью бакалавра по физике.

После этого Печчеи переехал в США для продолжения образования. В 1967 году он получил степень доктора философии (Ph.D.) по физике в Массачусетском технологическом институте (MIT). Его диссертация была посвящена теории слабых взаимодействий.

После защиты докторской Печчеи работал в Стэнфордском университете (1967–1969), а затем в ЦЕРНе (Европейская организация по ядерным исследованиям) в Женеве (1969–1971). В 1971 году он вернулся в США и стал профессором Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA). В 1977 году он перешёл в Институт теоретической физики имени Макса Планка в Мюнхене (Германия), где проработал до конца своей карьеры, занимая должность директора с 1984 года.

Роберто Печчеи скончался 1 июня 2020 года в Мюнхене в возрасте 78 лет.

Научная деятельность

Механизм Печчеи — Куинн

Основной научный вклад Роберто Печчеи связан с решением так называемой «сильной CP-проблемы» в квантовой хромодинамике (КХД). Эта проблема заключается в том, что в рамках Стандартной модели физики элементарных частиц допускается нарушение CP-симметрии (комбинированной симметрии зарядового сопряжения и пространственной инверсии) в сильных взаимодействиях, однако экспериментально такое нарушение не наблюдается. Теоретические оценки показывают, что параметр, описывающий это нарушение (θ-член), должен быть чрезвычайно мал (менее 10⁻¹⁰), что не имеет естественного объяснения в рамках теории.

В 1977 году, совместно с американским физиком Хелен Куинн, Печчеи предложил механизм, который динамически обнуляет этот параметр. Идея заключалась во введении новой глобальной симметрии (U(1)ₚ₉), которая спонтанно нарушается. В результате этого нарушения возникает новая частица — псевдоскалярный бозон, названный аксионом. Этот механизм получил название механизма Печчеи — Куинн.

Предсказание аксиона

В рамках механизма Печчеи — Куинн аксион является неизбежным следствием. Первоначально аксион рассматривался как лёгкая частица с массой порядка нескольких кэВ, однако такие частицы не были обнаружены в экспериментах. Позднее были разработаны модели «невидимого» аксиона (например, модель Ким — Шифмана — Вайнштейна — Захарова, KSVZ), в которых аксион очень слабо взаимодействует с обычным веществом и имеет массу в диапазоне от 10⁻⁶ до 10⁻³ эВ. Такие аксионы являются одним из основных кандидатов на роль частиц тёмной материи.

Другие работы

Помимо механизма Печчеи — Куинн, Печчеи внёс вклад в теорию слабых взаимодействий, физику нейтрино, космологию и теорию струн. Он занимался проблемами нарушения CP-симметрии в слабых взаимодействиях, изучал свойства нейтрино и их роль в астрофизике, а также исследовал возможные связи между физикой элементарных частиц и космологией, включая вопросы бариогенезиса (происхождения барионной асимметрии Вселенной) и инфляции.

Признание и награды

За свои научные достижения Роберто Печчеи был удостоен ряда наград. В 1990 году он был избран членом Немецкой академии наук Леопольдина. В 1995 году он получил премию Гумбольдта. В 2013 году ему была присуждена премия Юлиуса Вэсса по физике. Он также являлся почётным доктором нескольких университетов.

Наследие

Механизм Печчеи — Куинн и предсказание аксиона остаются одними из наиболее активно исследуемых направлений в современной физике. Эксперименты по поиску аксионов проводятся в ряде лабораторий мира, включая эксперимент ADMX (Axion Dark Matter eXperiment) в США и эксперимент CAST (CERN Axion Solar Telescope) в ЦЕРНе. Обнаружение аксиона стало бы не только подтверждением механизма Печчеи — Куинн, но и решением проблемы тёмной материи.

Имя Роберто Печчеи также носит премия, присуждаемая за выдающиеся достижения в области теоретической физики.

Источники

• Peccei, R. D., & Quinn, H. R. (1977). CP Conservation in the Presence of Pseudoparticles. Physical Review Letters, 38(25), 1440–1443.
• Peccei, R. D., & Quinn, H. R. (1977). Constraints imposed by CP conservation in the presence of pseudoparticles. Physical Review D, 16(6), 1791–1797.
• Peccei, R. D. (2008). The Strong CP Problem and Axions. Lecture Notes in Physics, 741, 3–17.
• Некролог Роберто Печчеи на сайте Института Макса Планка (Max-Planck-Institut für Physik).
• Биографические данные на сайте Немецкой академии наук Леопольдина.