شويتشي ساكاتا

وُلد ساكاتا في طوكيو ، اليابان، في 18 يناير 1911، لعائلةٍ لها تاريخٌ عريقٌ في الخدمة العامة. كان أكبر أبناء تاتسو ساكاتا وميكيتا ساكاتا الستة . عند ولادة ساكاتا، كان ميكيتا سكرتيرًا لرئيس الوزراء كاتسورا تارو ، الذي أصبح عرابه. خلال دراسته في مدرسة كونان المتوسطة في محافظة هيوغو عام 1924، تتلمذ ساكاتا على يد الفيزيائي بونساكو أراكاتسو . وفي الفترة من 1926 إلى 1929، عندما كان طالبًا في مدرسة كونان الثانوية، حضر ساكاتا محاضرةً ألقاها الفيزيائي المؤثر جون إيشيوارا . كما توطدت علاقة ساكاتا مع كاتو تاداشي، الذي شارك لاحقًا في ترجمة كتاب فريدريك إنجلز غير المكتمل " جدلية الطبيعة " (1883) إلى اللغة اليابانية. بحسب ساكاتا، شكّل كتاب "جدلية الطبيعة" وكتاب فلاديمير لينين " المادية والنقد التجريبي" الصادر عام 1909 أعمالاً تأسيسية لفكره. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

التحق ساكاتا بجامعة كيوتو الإمبراطورية عام ١٩٣٠. وفي سنته الثانية، ألقى يوشيو نيشينا ، صهر ساكاتا، محاضرةً في ميكانيكا الكم بالجامعة. ومن خلال هذه المحاضرة، تعرّف ساكاتا على هيديكي يوكاوا وشينيتشيرو توموناغا ، أول وثاني فائزين يابانيين بجائزة نوبل. بعد تخرجه، عمل ساكاتا مع توموناغا ونيشينا في معهد ريكين ( RIKEN ) عام ١٩٣٣، ثم انتقل إلى جامعة أوساكا الإمبراطورية عام ١٩٣٤ للعمل مع يوكاوا. نشر يوكاوا بحثه الأول حول نظرية الميزون عام ١٩٣٥، وتعاون ساكاتا معه بشكل وثيق لتطوير هذه النظرية. وقد تم التطرق إلى إمكانية وجود جسيم حامل القوة النووية المتعادلة π⁰ ^.وقد افترضوا ذلك. ^{[ 5 ]} برفقة يوكاوا، انتقل ساكاتا إلى جامعة كيوتو الإمبراطورية كمحاضر في عام 1939.

اقترح ساكاتا وإينوي نظريتهما المكونة من ميزونين في عام 1942. ^{[ 6 ]} في ذلك الوقت، تم التعرف خطأً على جسيم مشحون تم اكتشافه في الأشعة الكونية ذات المكون الصلب على أنه ميزون يوكاوا ( π ^±(جسيم القوة النووية). أدى سوء التفسير إلى ألغاز في جسيم الأشعة الكونية المكتشف. حل ساكاتا وإينوي هذه الألغاز بتحديد جسيم الأشعة الكونية على أنه فرميون مشحون ناتج عن π ^±التحلل. كما تم إدخال فرميون متعادل جديد للسماح بـ π ^±تتحلل إلى فرميونات.

نعلم الآن أن هذه الفرميونات المشحونة والمتعادلة، في اللغة الحديثة، تتوافق مع الليبتونات من الجيل الثاني μ و ν_μ . ثم ناقشوا اضمحلال جسيم يوكاوا،

π +

→

μ +

+ νμ

تنبأ ساكاتا وإينوي بالتحديد الصحيح لدوران الميون وقدموا النيوترينو الثاني. وتعاملوا معه كجسيم منفصل عن نيوترينو تحلل بيتا، وتوقعوا بشكل صحيح تحلل الميون إلى ثلاثة جسيمات. تأخرت الطباعة الإنجليزية لورقة ساكاتا وإينوي حول نظرية الميزونين حتى عام 1946، ^{[ 7 ]} أي قبل عام واحد من الاكتشاف التجريبي لتحلل π → μν.

انتقل ساكاتا إلى جامعة ناغويا الإمبراطورية أستاذاً في أكتوبر 1942، وبقي فيها حتى وفاته. وتم تغيير اسم الجامعة إلى جامعة ناغويا في أكتوبر 1947 بعد انتهاء حرب المحيط الهادئ (1945). وأعاد ساكاتا تنظيم مجموعته البحثية في ناغويا لتدار وفقاً للمبادئ الديمقراطية بعد الحرب.

أقام ساكاتا في معهد نيلز بور من مايو إلى أكتوبر 1954 بدعوة من نيلز بور وكريستيان مولر . وخلال إقامته، ألقى ساكاتا محاضرة قدم فيها أعمال باحثين يابانيين شباب في فيزياء الجسيمات، مع التركيز بشكل خاص على علاقة تجريبية وجدها ناكانو ونيشيجيما، ^{[ 8 ] [ 9 ]} والتي تُعرف الآن باسم قاعدة ناكانو-نيشيجيما-جيل-مان (NNG) ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]} بين الجسيمات ذات التفاعل القوي (الهادرونات).

بعد عودة ساكاتا إلى ناغويا، بدأ هو وفريقه البحثي في ​​محاولة لكشف الفيزياء الكامنة وراء قاعدة NNG. ثم اقترح ساكاتا نموذجه ^{[ 11 ]} عام 1956، والذي يفسر قاعدة NNG بافتراض أن اللبنات الأساسية لجميع الجسيمات المتفاعلة بقوة هي البروتون والنيوترون والباريون لامدا . يتكون البيون الموجب الشحنة من بروتون ونيوترون مضاد، على غرار نموذج يوكاوا المركب لميزون فيرمي-يانغ [ ^{12 ]، بينما} يتكون الكاون الموجب الشحنة من بروتون ومضاد لامدا، مما يفسر قاعدة NNG في نموذج ساكاتا. وبصرف النظر عن الشحنات الصحيحة، فإن للبروتون والنيوترون واللامدا خصائص مشابهة للكوارك العلوي والكوارك السفلي والكوارك الغريب ، على التوالي.

في عام 1959، اكتشف إيكيدا وأوجاوا وأونوكي ^{[ 13 ] [ 14 ]} ، وبشكل مستقل، ياماغوتشي ^{[ 15 ] [ 16 ]،} تناظر U(3) في نموذج ساكاتا. يوفر تناظر U(3) وصفًا رياضيًا للهادرونات وفقًا لفكرة موراي جيل مان (1961) ذات الطريقة الثمانية ^{[ 17 ]} . حلّ نموذج الكوارك ، الذي اقترحه جيل مان وجورج زويج عام 1964، محل نموذج ساكاتا ، مع الحفاظ على تناظر U(3). مع ذلك، جعل هذا النموذج المكونات مشحونة جزئيًا، ورفض فكرة إمكانية مطابقتها مع الجسيمات المرصودة. مع ذلك، في اليابان، استُخدمت نماذج الكوارك ذات الشحنة الصحيحة، المشابهة لنموذج ساكاتا، حتى سبعينيات القرن العشرين، ولا تزال تُستخدم كأوصاف فعالة في بعض المجالات.

استُخدم نموذج ساكاتا في كتاب هاري ج. ليبكين " مجموعات لي للمشاة" (1965). ^{[ 18 ]} كما شُرح نموذج ساكاتا وتناظره SU(3) في كتاب "التفاعل الضعيف للجسيمات الأولية" ، LBOkun (1965). ^{[ 19 ]}

في عام 1959، وجد غامبا ومارشاك وأوكوبو ^{[ 20 ]} أن ثلاثية الباريونات لساكاتا (البروتون والنيوترون وباريون لامدا) تُظهر تشابهًا ملحوظًا مع ثلاثية الليبتونات (النيوترينو والإلكترون والميون) في جوانب التفاعل الضعيف. ولتفسير الفيزياء الكامنة وراء هذا التشابه في إطار النموذج المركب، قام ساكاتا في عام 1960، بالتعاون مع زملائه في جامعة ناغويا، ماكي وناكاجاوا وأونوكي، بتوسيع نموذجه المركب ليشمل الليبتونات ^{[ 21 ]} . وقد أُطلق على النموذج الموسع اسم "نموذج ناغويا". وبعد ذلك بوقت قصير، تم تأكيد وجود نوعين من النيوترينوات تجريبيًا. وفي عام 1962، قام كل من ماكي وناكاجاوا وساكاتا ^{[ 22 ]} وكاتاياما وماتسوموتو وتاناكا ويامادا ^{[ 23 ]} بدمج النوعين المتميزين من النيوترينوات في إطار النموذج المركب.

في بحثه المنشور عام ١٩٦٢ بالاشتراك مع ماكي وناكاجاوا، استخدموا اقتراح جيل-مان-ليفي بشأن الشمولية المعدلة لتعريف زاوية المزج الضعيف، والتي عُرفت لاحقًا بزاوية كابيبو. وقد وسّعوا نطاق هذا التعريف ليشمل اللبتونات ، فميّزوا بوضوح بين الحالات الذاتية الضعيفة والكتلية للنيوترينو، مُعرّفين بذلك زاوية مزج نكهة النيوترينو ومتنبئين بتذبذبات نكهة النيوترينو. تُعرف مصفوفة مزج نكهة النيوترينو الآن باسم مصفوفة ماكي-ناكاجاوا-ساكاتا . وقد تم تأكيد مزج النيوترينو غير التافه، الذي طُرح في بحث ماكي-ناكاجاوا-ساكاتا، تجريبيًا من خلال تجارب تذبذب النيوترينو .