i i “629-Trontelj-naslov” — 2009/6/10 — 9:09 — page 1 — #1 i i i i i i List za mlade matematike, fizike, astronome in računalnikarje ISSN 0351-6652 Letnik 10 (1982/1983) Številka 4 Strani 214–216 Zvonko Trontelj: NOBELOVA NAGRADA ZA FIZIKO 1982 - KEN- NETH G. WILSON Ključne besede: fizika. Elektronska verzija: http://www.presek.si/10/629-Trontelj.pdf c© 1983 Društvo matematikov, fizikov in astronomov Slovenije c© 2009 DMFA – založništvo Vse pravice pridržane. Razmnoževanje ali reproduciranje celote ali posameznih delov brez poprejšnjega dovoljenja založnika ni dovo- ljeno. NOBELOVA NAGRADA ZA FIZIKO 1982 - KENNETHG. WILSON čla ni Kraljeve švedske akademi j e znanost i so podelili Nobelo vo nagrado za fi zi ko v le t u 1982 Amer i čan u K. G. Wil sonu za njegovo t eori j o kritičnih po- j avov , ki nastopaj o pr i Jaznih prehodih . V ut emeljitvi nagrade so rek li, "da je Wil son podal popol ni teoret ski opi s obnašanja v bli žini kritijne t o- čke in je hkrat i t udi i zdel al metode za numer i čn i i zračun bi stvenih ko l ičin " . Našteli smo celo vrsto nerazumljivih i zrazov in na zgledu bomo l aže videli , kaj pomeni j o. O kritič n i h poj avih je prvi sis temat ično razpravljal Thomas Andrews , ki je v Belfastu v l etih okrog 1860 nar edi l veli ko poskusov z ogl ji - kovim di oksidom (C0 2 ) . Zanimalo ga je, kako prehaja CO 2 iz plinaste v tekočo obl iko (fa zo) pri ra zli čnih vrednostih za t emperaturo, prostornino in tl ak. Rezul t ate opazovanj je vnesel v diagram, ki ga vid imo na slik i 2. Pogl ej mo najni žjo kr i vul jo (i zot ermo), dobl j eno pri t emperaturi T, . Ko večamo tl ak, se pl i naste mu CO 2 manj ša prostorni na. Pr i določenem tla ku se poja vi j o prve kaplje tekočeg a CO 2 • Sedaj l ahko man jšamo prostornino CO2 , a t la k ostane ne- spre men jen, l e vse več in več pl i na se pretvor i v tekočino. Ko je ves plin utekočinj en , se prostorn ina l e neznat no zmanjša , če še večamo tl ak , sa j je tekočina v pr imeri s plinom veliko t eže st is lji va. Andrews je ugotovil , da Slika 2: Kva l i tativn i potek iz oterm za CO2 .. \lo l um en T, '\,, \ PLIN I I PL IN IN TEKOČINAI V RAVNOVESJU I Ke nneth G. Wi lsonSl i ka 1: 2 14 postaja pri naraščajoči tempera turi T2 , T3 , T4 , . .. ravni del krivulj e vse kraj ši i n pri neki temperaturi popolnoma izgi ne . Takrat smo dospeli do kri- tične t empepatu pe (na sli ki 2 j e to i zoterma Ts ) . Nad k r i t i č n o temperaturo ne mo remo dobi t i tekočega CO 2 . Podobno prehajan j e med pl i nasto i n t e kočo fazo (zaradi nazor nos t i smo iz pu- s t i l i t rdno fazo) opazimo tudi pr i nekaterih drugih snoveh. Se več: tudi na drugih pod ročj i h v fiziki' zasledimo k ri t i č no temperaturo. Tako je kos f epo- magnetne snovi (npr. železa) l ahko pri sobni temperaturi magneten ali pa nemagneten. če ga segrej emo nad 771 0 C (1044 K), ga pa ne moremo več spravi - ti v magnetno fazo . Temperatura 771 0 C j e za feromagnetno železo kritična t emperatu ra (rečemo ji t udi Cupiejeva tempe pat ur a ) . V bližin i kritične temperature opazimo tako imenova ne f lukt uaai j e: pr i CO2 so t o področja, kjer so pomešane kapljice CO 2 s pl i nom CO2 . Fl ukt uacije za- je majo različno vel ika področja . Od nekaj ato mov , ko smo prece j stran od kr itičn e temperature, do celo t ne pre i skovane snovi, ko smo dosegl i kritično temperaturo . Mikroskopska teo rija, ki naj opiše obnašanje snovi v bliž ini k r i t ič ne t em- pera t ure pri pre hodu iz ene faze v drugo, mora premagati velike t ežave . Upoštevat i mora sodel ovanje med iz redno vel ikim številom delcev (npr . med mo lekul ami CO 2 ) in mora vsebovati vse raz l ične vel ikosti področij, kjer se poja vlja jo flu kt uacij e . Wilsonovi t eori ji je t o uspel o. Matematično je i zra- zi l idejo L. Kadanof fa , da je smi seln o razdeliti celo t no pod ročje, kj er se dogaj a faz na sprememba, v ma njša področja , pois kat i-n a t eh ma njš ih področj ih povprečne vrednosti i skani h ko l ič i n in dobi t i tak o nove efektivne količine . Ta post opek se po korakih nadalj uj e . Tako l ahko na koncu, ko zajamemo celo t - ni vzorec , dobimo š tev i lčne rezultate, ki se zel o dobro uje maj o z eksperi- men t al nimi vrednostmi . Račun ski pr istop, ki ga j e uporabil Wilson, se ime- nuje penoPmalizaaijska grupa . Preds t avl ja vrsto transfo rmacij, ki spremene ko l ič ine , ki opis uj ej o obnašanj e s i s t ema . K. G. Wil son j e profes or f iz i ke na univerzi Cornel l v Ith aci, država New York, ZDA. Ko je dobi l nagrado, j e bi l star 46 let . St udi ra l j e na uni ver- zah Harward in Ca ltech, kjer je dokt or ira l 1961 . V doktorskem delu, ki spa- da v področje f iz ike osnovnih del cev, je prvič uporabil koncept renorma l i - zacij ske grupe . 2 15 Tokrat Je bi l a padel jena Hebel ova nagrada f i z i kd po u& letSh ziopet me- mu sdmeorr firiku, Ko je rvedel za nagradp, j e Wilsm izfavfl, da Je prctsene- &I. &? zlastf zato, ker j e doh41 nagrado sa. Prfhkovhl bi , da bi Jo do- b i l sku& z k. -bdmoffom fn M. F%sherjem. T i t r f je P i r fk i so ze preje do- bil i skupaf prlmmja 2a dele s podroEja f iz ike k r i t i h i h gojavov.