ジェームズ・ビョーケン

ジェームズ・ダニエル「BJ」ビョルケン（1934年6月22日 - 2024年8月6日）はアメリカの理論物理学者。1954年にパトナム・フェロー^{[ 1 ]}に選ばれ、1956年にMITで物理学の学士号を取得し、 1959年にスタンフォード大学で博士号を取得した。ビョルケンは1962年秋に高等研究所の客員研究員を務めた^{[ 2 ]。}また、スタンフォード線形加速器センターのSLAC理論グループの名誉教授であり、フェルミ国立加速器研究所の理論部門のメンバーでもあった（1979年 - 1989年）。

ビョルケンは2004年にICTPのディラックメダルを、2015年には物理学のウルフ賞 とEPS高エネルギー・素粒子物理学賞を受賞した。^{[ 3 ]}

ジェームズ・ビョルケンの父、J・ダニエル・ビョルケンは、スウェーデンのシルヤン湖近くからの移民でした。彼はアメリカに到着すると姓を「ビョルケン」から「ビョルケン」に変え、電気技師として働くためにシカゴに移り住み、そこで将来の妻となるエディスと出会いました。ジェームズ・ビョルケンはシカゴで育ち、数学、化学、フレンチホルン、そしてリグレー・フィールドでシカゴ・カブスの試合を観戦することを楽しんでいました。1952年にメイン・イースト高校を卒業後、彼はシカゴ大学ではなくマサチューセッツ工科大学（MIT）に進学することを決意しました。シカゴ大学に進学すればより多くの奨学金が受けられるという申し出があったにもかかわらず、両親は彼に自立するためにはもっと遠くへ行くべきだと助言しました。^{[ 4 ]}

MITでは、彼はすぐに物理学を専攻することに決めた。主な理由の一つは、ハンス・ミュラーの講義が面白かったからである。MITで彼に影響を与えたもう一人の人物は、後に彼の指導者となるシドニー・ドレルである。1956年に卒業後、スタンフォード大学に進学し、1959年に博士号を取得、その後数年間ポスドク研究員として在籍した。^{[ 4 ]}

ビョルケンは1968年に、光円錐スケーリング（またはビョルケンスケーリング）として知られる現象を発見した。これは、ハドロン（陽子や中性子など）と呼ばれる強く相互作用する粒子による光の深非弾性散乱における現象である。実験的に観測されたハドロンは、高エネルギーで探査されると、事実上独立した点状の構成要素の集合体として振る舞う。

これらのハドロンの特性はスケーリングする。つまり、実験の絶対エネルギーではなく、散乱角やエネルギーと運動量伝達の比といった無次元の運動学的量によって決定される。エネルギーの増加は空間分解能の向上につながる可能性があるため、スケーリングは絶対分解能スケールに依存しないことを意味し、したがって実質的に点状の微細構造となる。

この観察は、クォークが（単なる便利な理論的構成物ではなく）実際の素粒子であることを認識させる上で極めて重要であり、量子色力学として知られる強い相互作用の理論へとつながり、そこでは漸近的自由性という性質によって理解された。ビョルケンの描像では、クォークはハドロンの大きさよりも小さい、非常に短い距離（高エネルギー）で点状の観測可能な物体となる。

ビョルケンはまた、典型的なQCDスピン和則であるビョルケン和則[5][6]を発見した。これは、ビョルケンスケーリング領域において、陽子^{のスピン構造関数の積分}から中性子のスピン構造関数の積分を引いた値が、核子の軸電荷に比例すると述べている。具体的には、${\displaystyle \int _{0}^{1}dx(g_{1}^{p}(x)-g_{1}^{n}(x))=g_{A}/6}$、 どこ${\displaystyle x}$はビョルケン尺度変数であり、${\displaystyle g_{1}^{p(n)}(x)}$は陽子（中性子）の最初のスピン構造関数であり、${\displaystyle g_{A}}$は中性子β崩壊を特徴づける核子の軸電荷である。和則は10%以上の精度で実験的に検証されている。^{[ 7 ]}

ビョルケンは、1982年に重イオン衝突におけるジェットクエンチング現象を最初に指摘した人物の一人でもあった。

リチャード・ファインマンはその後、この概念をパートンモデルに再定式化し、高エネルギーにおけるハドロンのクォーク構成を理解するために使用した。^{[ 8 ]}ビョルケン・スケーリングの予測は、1960年代後半のSLACでの電気生成実験で確認され、そこで初めてクォークが観測された。この一般的な考え方は、小さな対数修正を加えることで、量子色力学では「漸近的自由」によって説明される。

ビョルケンは、シドニー・ドレルと共著で、相対論的量子力学と量子場に関する古典的な教科書を執筆した。

1967年、ビョルケンはジョーン・ゴールドスウェイトと結婚した。二人の間には2人の子供が生まれ、1983年に彼女が亡くなるまで結婚生活を続けた。 ^{[ 9 ]}彼はカリフォルニア州スカイ・ロンダに住んでいた。^{[ 9 ]}

ビョルケンは2024年8月6日、カリフォルニア州レッドウッドシティの介護施設で90歳でメラノーマにより死去した。^{[ 9 ] [ 10 ]}

• 2020年4月1日、アメリカ物理学会ニールス・ボーア図書館・アーカイブズにてジェームズ・ビョルケン氏へのオーラルヒストリーインタビューの記録。
• SLACバイオ
• APSバイオ
• Wu-Ki Tung、「ビョルケン・スケーリング」、Scholarpedia（2009）。
• ウルフ賞

ウィキメディア・コモンズにあるジェームズ・ビョルケン関連のメディア

• ジェームズ・ビョルケンがINSPIRE-HEPについて語る