Премию Вольфа получат создатели квантовой криптографии и молекулярных каркасов
Стали известны лауреаты одной из самых престижных научных премий — премии Вольфа. Награды в области математики вручат за прорывные работы в алгебраической геометрии, теории представлений и математической физике, в области физики за квантовую криптографию и телепортацию. Среди химиков были отмечены исследователи высокопористых структур, таких как металл-органические каркасы. Премии также будут вручены в области сельского хозяйства (Джин Робинсон, за «геномную революцию в популяционной биологии пчел») и музыки (Пол Маккартни и Адам Фишер).
Премия Вольфа ежегодно вручается израильским фондом имени Рикардо Вольфа. Она считается второй по престижности естественнонаучной премией после Нобелевской. Более того, многие лауреаты премии Вольфа впоследствии получают и Нобелевскую премию — так случилось, например, с Питером Хиггсом, Дэвидом Таулессом, Даном Шэхтманом, Энтони Леггетом, Элайасом Кори и Герадом т’Хоофтом. Размер премии составляет 100 тысяч долларов.
Среди математиков лауреатами премии 2018 года стали Александр Бейлинсон и Владимир Дринфельд (Университет Чикаго, в прошлом выпускники МГУ) с формулировкой «за их прорывную работу в алгебраической геометрии, теории представлений и математической физики». Как рассказывает Иван Яковлев, сотрудник международной лаборатории зеркальной симметрии и автоморфных форм НИУ ВШЭ, Владимир Дринфельд в 80-х годах практически в одиночку показал, как применять некоторые полученные физиками-теоретиками результаты из теории поля в теории представлений. Кроме того Дринфельд вместе с Юрием Маниным построил важный объект, называемый ADHM конструкцией, и описал инстантоны в теории Янга—Миллса (играют важную роль в теории струн). Ранее математик был награжден медалью Филдса за введение квантовых групп.
В 2004 году Бейлинсон и Дринфельд совместно опубликовали монографию, в которой содержатся важные результаты для теории поля и физической теории струн. Как указывает Институт Вейцманна, построенные математиками алгебраические структуры теперь служат теоретической основой физики элементарных частиц.
В области физики были награждены Чарльз Беннетт (Исследовательский центр IBM) и Жиль Брассар (Университет Монреаля) — авторы алгоритма BB84, первого алгоритма передачи ключа шифрования, основанного на квантовой неопределенности. Суть алгоритма заключается в том, что участники связи передают друг другу случайно создаваемые квантовые состояния, прочитать которые можно лишь при угадывании метода чтения (положения поляризатора, например). Любая попытка перехвата квантовых состояний необратимо изменяет их, что сразу становится ясно всем участникам связи. Впоследствии Беннетт создал первое устройство для квантовой генерации ключей. Подробнее об этом можно прочитать в нашем материале «Выдергиваете и сжигаете».
Также премия Вольфа была вручена двум химикам — Омару Ягхи (Университет Калифорнии) и Макото Фудзите (Университет Токио). Ягхи создал принципиально новое направление в химии, синтез металл-органических каркасных соединений (MOF'ов). Эти материалы обладают большими (несколько нанометров) порами в своей структуре, в которые легко могут проникать молекулы других веществ — например, газов. Макото Фудзита сыграл большую роль в развитии этого направления, среди его результатов — создание специальных наносетей, в порах которых можно кристаллизовать биомолекулы и затем определять их атомарное строение.
В области сельскохозяйственных наук премия была вручена Джину Робинсону (Университет Иллинойса). Мелитолог возглавил международную группу, определившую генетическую последовательность пчел Apis melifera и обнаружил гены, влияющие на разделение труда в улье. Фактически, Робинсон первым обнаружил связь между экспрессией генов и социальным поведением животных, что стало важным прорывом в этой области.
В прошлом году мы рассказывали об Абелевской премии, аналоге Нобелевской премии для математиков. Тогда она досталась Иву Мейеру, создавшему теорию вейвлетов. Без этих математических объектов был бы невозможен формат JPEG и борьба с шумами в видео, фотографиях и даже при поиске гравитационных волн. Подробнее о вейвлетах можно прочесть в материале «Всплеск, который быстро затухает».
Владимир Королёв
Он распался на кислород <sup>24</sup>O и четыре нейтрона
Японские физики синтезировали самый тяжелый на сегодняшний день изотоп кислорода 28O с магическим числом и нейтронов, и протонов. Он оказался нестабильным, несмотря на предсказанные для него магические свойства, и моментально распадался на четыре нейтрона и кислород 24O. По мнению авторов статьи в Nature, эти результаты указывают на сложную структуру нейтронной оболочки 28O с близкими по энергии возбужденными состояниями. Стабильность изотопов физики описывают разными теоретическими моделями. В частности, некоторые из них предсказывают высокую стабильность изотопов с определенным — магическим — числом протонов и нейтронов. Для протонов магическими являются числа Z = 2, 8, 20, 50, 82, 114, 126, а для нейтронов — числа N = 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126. В атомах с такими числами нейтронные и протонные оболочки ядра полностью заполнены, а основное и возбужденные состояния сильно отличаются по энергии — это приводит к повышенной стабильности ядра. Особенно устойчивыми являются дважды магические ядра, в которых одновременно заполнены и протонная, и нейтронная оболочки — например, самый распространенный изотоп кислорода 16O. Для кислорода также известны более тяжелые изотопы с большим количеством нейтронов. Все они, начиная с 19O и заканчивая 26O, неустойчивы. При этом, согласно теоретическим представлениям, дважды магическое ядро 28O может быть устойчивым, хотя оно и содержит очень большое количество нейтронов. Тем не менее получить этот изотоп до сих пор не получалось. Впервые синтезировать кислород 28O удалось физикам под руководством Ёсуке Кондо (Yosuke Kondo) из Института физико-химических исследований RINKA в Японии. Для этого ученые облучали вращающуюся мишень из бериллия 9Be пучком ядер кальция 48Ca. При этом получались разные легкие ядра, из которых с помощью спектрометра физики отсеяли ядра фтора 29F и направили их на мишень из жидкого водорода. При этом из фтора образовались изотопы кислорода 27O и 28O. Далее, с помощью спектрометров физики смогли детектировать продукты их быстрого распада — нейтроны и кислород 24O. Рассчитанная учеными энергия распада составила 0,5 мегаэлектронвольта для 28O и 1,09 мегаэлектронвольта для 27O. Исходя из того, что энергия распада 27O и 25O больше, чем у 28O, физики сделали вывод, что изотоп 28O разложился ступенчато — сначала образовался изотоп 26O и два нейтрона, а затем 26O превратился в 24O и еще два нейтрона. Далее, физики провели расчеты нуклонной структуры 28O на основе теории χEFT (chiral effective field theory) и метода связанных кластеров (coupled-cluster method). Расчеты показали, что нестабильность ядра 28O связана с нестандартным расположением его нейтронных оболочек, которое приводит к заселению возбужденных состояний ядра с низкой энергией (intruder states). В результате физики впервые получили изотоп кислорода 28O и провели теоретические расчеты, объясняющие его нестабильность нестандартной структурой нейтронных оболочек. Тем не менее, прямые доказательства немагичности нейтронной структуры 28O еще предстоит найти. Ранее мы рассказывали о том, как физики получили самый тяжелый изотоп кальция.