Нобелевская премия 2003: двое россиян среди лауреатов

Альфред Нобель, создатель Нобелевской премии.

Фонд Альфреда Нобеля вручил все полагающиеся премии за 2003 год. К вящей радости российской научной общественности, а также простых обывателей, среди лауреатов Нобелевской премии по физике — двое наших соотечественников.

Надо сказать, что премии по физике и медицине в этом году оказались самым непосредственным образом связаны между собой. Премию по физике поделили между собой теоретики, занимавшиеся вопросами сверхпроводимости, в то время, как лауреатами премии по медицине стали создатели магнитно-резонансных сканеров, в которых как раз используется принцип сверхпроводимости.

Итак, подробнее.

"Королевская Академия Наук Швеции присудила Нобелевскую премию по физике за 2003 год

«за пионерский вклад в теорию сверхпроводников и сверхтекучих жидкостей» совместно:

Профессору Алексею А. Абрикосову, Аргонская Национальная Лаборатория (Argonne National Laboratory), Аргон, Иллинойс, США

Профессору Виталию Л. Гинзбургу, Физический Институт им. П. Н. Лебедева Российской Академии Наук, Москва, Россия;

Профессору Энтони Дж. Леггетту, Университет Иллинойса (University of Illinois), Урбана, Иллинойс, США.

Нобелевской премией по физике за текущий год отмечены трое учёных, которые внесли решающий вклад в объяснение двух феноменов квантовой физики: сверхпроводимости и сверхтекучести.

Так гласит пресс-релиз Нобелевского комитета (PDF).

Сверхпроводимость была экспериментально обнаружена ещё в 1911 году физиком Хайке Каммерлинг-Оннесом, получившим Нобелевскую премию два года спустя. Каммерлинг-Оннес обнаружил, что при температуре сжижения гелия электрическое сопротивление ртути падает до нуля. Теоретической стороной этого явления занимались многие, но более всех выделяют именно Виталия Гинзбурга и Льва Ландау, совместно с которым Гинзбург и разрабатывал теорию сверхпроводимости.

Историю теории и экспериментов, связанных со сверхпроводимостью, в 2000 году изложил сам Гинзбург — в журнале «Успехи физических наук». На основе этого обзора была подготовлена статья Л. Опенова «Сверхпроводимость: позавчера, вчера, сегодня завтра», которую можно прочитать здесь.

Лауреаты Нобелевской премии по физике за 2003 год (слева направо): Алексей Абрикосов, Виталий Гинзбург, Энтони Леггет.

Если говорить упрощённо, то явление сверхпроводимости сводится к способности некоторых материалов (металлов) пропускать электрический ток без сопротивления при температурах, близких к абсолютному нулю.

Вместе с тем, сверхпроводящие материалы могут полностью или частично выталкивать из себя магнитное поле.

Полностью вытесняющие магнитное поле называются сверхпроводниками первого типа (за разработку теории таких сверхпроводников Нобелевская премия была вручена ещё в 1972 году).

Материалы, сохраняющие сверхпроводимость, находясь в мощных магнитных полях, получили название сверхпроводники второго типа.

Теоретическое объяснения этому явлению дал именно Алексей Абрикосов — основываясь на теории, разработанной Гинзбургом и Ландау.

Сверхтекучесть — это свойство «квантовой жидкости» протекать через узкие щели и капилляры без трения; при этом протекающая часть жидкости обладает равной нулю энтропией.

Подробности о сверхтекучести можно найти здесь.

Именно Энтони Леггет, третий лауреат Нобелевской премии за 2003 год, объяснил, как взаимодействуют друг с другом и располагаются в сверхтекучей жидкости атомы вещества.

Стоит отметить, что открытия и теории, за которые в 2003 году вручались Нобелевские премии, были сделаны очень давно. Гинзбург и Абрикосов разрабатывали свои теории в 1950-е годы, работа Леггета относятся к 1970-м.

Сейчас, впрочем, эти открытия приобрели важнейшее практическое значение, что лишний раз доказывает тот факт, что Нобелевская премия по медицине была вручена создателям магнитно-резонансных сканеров, в которых, как уже сказано, используется принцип сверхпроводимости.

Лауреаты Нобелевской премии по физиологии и медицине за 2003 год (слева направо): Пол Лотербёр и Питер Мэнсфилд.

Лауреатами премии по медицине стали американец Пол Лотербёр (Paul Lauterbur) и англичанин Питер Мэнсфилд (Peter Mansfield), фактические изобретатели магнитно-резонансного сканирования.

Магнитно-резонансное сканирование (MRI) — это наиболее безопасный в настоящее время, и всё более активно применяемый в мире способ исследования внутренних органов человеческого тела.

В первой половине ХХ века было обнаружено, что ядро атома в сильном магнитном поле вращается со скоростью, зависящей от силы магнитного поля. Если же вращающееся в магнитном поле ядро атома поглощает радиоволны той же частоты (возникает резонанс). Когда ядро атома возвращается к прежнему энергетическому уровню, происходит излучение радиоволн.

За это открытие Нобелевская премия была вручена ещё в 1952 году.

В начале 1970-х Пол Лотербёр нашёл способ создавать двухмерное изображение посредством введения градиентов в магнитное поле и определять источник радиоволн, анализируя их характеристики. Таким образом, появилась возможность формировать плоские изображения структур, которые невозможно было визуализировать другим способом.

Питер Мэнсфилд развил методики Лотербёра. Он показал, как полученные сигналы можно математически анализировать и как можно добиться предельно быстрого получения изображений (эхо-планарный метод).

«Медицинским уклоном» характеризуется и выбор Нобелевского комитета лауреатов 2003 года по химии.

Лауреаты Нобелевской премии по химии за 2003 год (слева направо): Питер Агр и Родерик Маккиннон.

Ими стали двое учёных, которым принадлежат исследования транспортировки ионов и воды в клетках живых организмов.

Человеческое тело состоит на 70% из солёной воды. Лауреаты 2003 года Питер Агр (Peter Agre) из медицинского института при университете Джона Хопкинса (Johns Hopkins University School of Medicine) и Родерик Маккиннон (Roderick MacKinnon) из Медицинского института Говарда Хьюеса (Howard Hughes Medical Institute, The Rockefeller University) объяснили механизм транспортировки солей (ионов) и воды через клеточные мембраны.

Благодаря их открытиям удалось узнать, как на молекулярном уровне, например, почки усваивают воду из первичной мочи, и как возникают и распространяются электрические сигналы в нервных клетках.

То, что у клетки наличествуют специальные каналы для транспортировки воды вовнутрь и наружу, учёные подозревали ещё с середины XIX века. Однако только в 1988 году Питер Агр выделил белок в клеточной мембране, который, как стало ясно год спустя, и является тем самым клеточным каналом для воды.

В 1998 году Родерик Маккиннон описал пространственную структуру другого ключевого канала, через который осуществляется транспортировка ионов калия. Благодаря этому открытию учёные теперь могут «наблюдать» прохождение ионов по каналам, которые открываются и закрываются различными клеточными сигналами.

Как видим, Нобелевские премии по естественным наукам в этом году имеют отчётливо медицинский уклон.

Напоследок перечислим всех нобелевских лауреатов этого года:


  1. Физика: Алексей Абрикосов, Россия-США, Виталий Гинзбург, Россия, Энтони Леггетт, Великобритания — США;


  2. Химия: Питер Агр, США, Родерик Маккиннон, США;


  3. Физиология и Медицина: Пол Лотербёр, США, Питер Мэнсфилд, Великобритания;


  4. Литература: Джон Максвелл Кутзее, John Maxwell Coetzee, ЮАР;


  5. Нобелевская премия мира: Ширин Эбади, Иран;


  6. Премия Банка Швеции за достижения в экономической науке памяти Альфреда Нобеля: Роберт Энгл (Robert Engle), США, Клайв Грэйнджер (Clive W. J. Granger), Великобритания.


      Нижнее бельё научилось следить за здоровьем своего хозяина

      13 октября 2003

      В США испытывают таблетки от громкого шума

      13 октября 2003

      Persistence in Combat: раненые солдаты должны лечиться сами

      13 октября 2003

      В США разрабатываются средства мгновенного лечения солдат

      10 октября 2003

      Марихуана может предотвратить эпилепсию

      3 октября 2003