南部 陽一郎(南部 陽一郎、Nanbu Yoichirō、1921年1月18日 - 2015年7月5日)は、日系アメリカ人の物理学者であり、シカゴ大学の教授であった。
理論物理学への画期的な貢献で知られる南部信介は、素粒子物理学に革命をもたらした自発的対称性の破れ理論の提唱者であった。彼はまた、量子色力学(QCD)の先駆者であり、弦理論の創始者の一人であり、南部力学の提唱者でもあった。さらに、 核子の質量の動的な起源を説明する南部・ヨナ・ラシニオ模型の共同研究者でもあった。
彼は、1960年に発見した素粒子物理学における自発的対称性の破れのメカニズム、当初は強い相互作用のカイラル対称性に関連し、後に電弱相互作用とヒッグス機構に関連するメカニズムの発見により、2008年のノーベル物理学賞の半分を受賞した。[ 1 ]残りの半分は、 「自然界に少なくとも3つのクォーク族が存在することを予測する、対称性の破れの起源の発見」により、小林誠と益川俊英に均等に分配された。[ 1 ]
南部陽一郎は1921年1月18日、大日本帝国の東京で生まれた。[ 2 ] [ 3 ] 1923年、関東大震災で東京が壊滅的な被害を受けた際、南部一家は父親の故郷である福井県に移住した。 [ 4 ]南部は残りの幼少期を福井県で過ごし、17歳で高校を卒業した。
彼は若い頃、自分で鉱石ラジオを作った。後に、その装置で野球の生中継を聞くことができた時の感動を回想しており、それは科学技術への初期の興味の瞬間だった。[ 5 ]
南部は高校卒業後、日本の名門大学進学準備校である一高高等学校に入学した。後に理論物理学で大きな業績を残すことになるが、この時期は物理学に苦労した。特にエントロピーの概念を理解するのに苦労し、熱力学の授業で落第した。[ 6 ]
彼は東京帝国大学(現在の東京大学)に進学し、そこで後に天体物理学の基礎研究で知られる林忠四郎と同級生となった。[ 7 ]大学4年生の時、南部は素粒子の研究に興味を示し、湯川秀樹と友永慎一郎に指導を求めた。しかし、最初は「素粒子物理学を理解できるのは天才だけだ」と言われて断られた。[ 8 ]
南部は1942年に理学士号を取得した後、[ 1 ] 1942年に大日本帝国陸軍に徴兵された。技術中尉として1年間勤務し、塹壕掘りやボートの運搬などの任務に従事した後、短波レーダー開発を専門とする研究部隊に配属された。 [ 4 ]この期間中、南部は陸軍から友永晋一郎が書いたレーダー理論に関する極秘海軍文書を入手するよう命じられた。南部はスパイ行為に頼るのではなく、友永に直接接触し、彼の協力を得て資料を入手した。[ 6 ]
戦後、1945年から1949年まで南部は東京大学物理学部で研究を行った。この間、彼は朝永の量子電磁力学の研究と久保良吾の凝縮系物理学の研究から強い影響を受けた。彼は1952年に理学博士号を取得した。[ 1 ]
1949年、南部は大阪市立大学(現大阪大学)の准教授に任命され[ 9 ]、翌年29歳で教授に昇進した[ 1 ]。 1952年、ニュージャージー州プリンストンの高等研究所に招かれ、米国に移住した。滞在中、アルバート・アインシュタインと2度会った。2度目の会談で、アインシュタインは量子力学に対する自身の深い懐疑心を南部に熱心に説明しようとした[ 10 ]。
1954年、南部はシカゴ大学に加わり、1958年に正教授に昇進した。[ 11 ] 1974年から1977年まで物理学科長を務めた。1970年に米国市民権を取得し、2015年に亡くなるまで米国市民権を保持した。[ 12 ]
南部の研究は、量子電磁力学、素粒子物理学、量子場理論、散乱理論、結晶統計、超伝導理論に焦点を当てていた。教授として50年以上務めた後、シカゴ大学物理学科およびエンリコ・フェルミ研究所のヘンリー・プラット・ジャドソン特別功労教授の称号を得た。[ 13 ] [ 14 ]
1960年、彼は自発的対称性の破れという概念を提唱した(これは、超伝導のBCS理論で知られているボゴリューボフ・ヴァラティン方程式とディラック方程式との間に彼が観察した形式的な類似性に基づいている)。また、ハドロンの弱い軸電流の部分的保存の仮説も提唱した。
この概念は、最終的に標準模型におけるヒッグス機構となるものの基本的な理論的基盤を提供し、物理学者が場の理論における質量と相転移の起源を理解する方法に影響を与えた。
1961年、南部はイタリアの物理学者ジョヴァンニ・ジョナ・ラシニオと共著した2つの論文[ 15 ] [ 16 ]で、自発的カイラル対称性の破れのメカニズムを通して核子質量の起源を説明しようとする理論モデル(現在では南部-ジョナ・ラシニオモデルとして知られている)を提案した。後に、このモデルは他の研究者によってハドロン構造のクォーク理論の枠組みの中で再定式化された。これは低エネルギーハドロン物理学を記述するための効果的な計算ツールであることが判明し、特に、メソン九重項の基底状態の質量スペクトルと崩壊の記述、および高温高密度媒体におけるハドロンの挙動の研究(例えば、クォーク-グルーオンプラズマの研究に関連する)を可能にした。[ 17 ]
NJLモデルは後に他の研究者によってクォークに基づくハドロン構造理論の枠組みに組み込まれた。そして、中間子の質量スペクトル、崩壊モード、クォークグルーオンプラズマのような高温高密度媒体における挙動など、低エネルギーハドロン物理学を記述するための強力な計算ツールであることが証明された。
1964年、南部はゴールドストーン定理の一般的な数学的証明を提供した。自発的対称性の破れを伴う場の理論で生じる質量ゼロのボソンは、南部-ゴールドストーンボソンと呼ばれることがある。[ 15 ] [ 16 ]
この定理は、多くの量子場理論や自発的対称性の破れのモデルにおいて中心的な特徴となった。

1965年、短期間のうちに3つの論文が発表された。ニコライ・ボゴリュボフ、ボリス・ストルミンスキー[ 18 ]、アルバート・タヴヘリゼによるプレプリント、宮本米二[ 19 ]による論文、そして韓武英と南部[ 20 ]による論文である。これらの論文で、著者らはクォーク理論のさまざまな問題を分析して、クォークがこれまで知られていなかった量子数( 1971年にマレー・ゲルマンとハラルド・フリッチュによって「カラーチャージ」と名付けられた[ 21 ] )を持つという考えにそれぞれ独立して到達した。彼らはまた、整数電荷を持つ3つのクォークのトリプレットに基づく強い相互作用のモデルを開発した[ 22 ]。南部は、素粒子物理学における自発的対称性の破れに関する以前の研究に基づいて、量子色力学の「カラーチャージ」のアイデアを提案した[ 23 ] 。 [ 24 ]
標準模型の後のバージョンでは分数電荷が採用されたものの、南部が提唱した色を量子自由度として捉える考え方は、強い相互作用の現代理論である量子色力学(QCD)の発展のための概念的な基礎を築いた。
1970年代初頭、南部は、もともとハドロン散乱振幅を記述するために導入された双対共鳴モデルが、量子化された相対論的弦の理論として再解釈できることを独自に発見した。この洞察は、点粒子ではなく、拡張された一次元物体を用いて基本相互作用の振る舞いを説明する最初の理論的枠組みを提供した。[ 25 ] [ 26 ]彼の再定式化はボソン弦理論の発展の基礎を築き、彼は弦理論の創始者の一人として広く認められている。[ 27 ]
彼の重要な貢献の一つは、弦の作用原理(現在では南部・後藤作用として知られている)の導入であり、これは相対論的弦のダイナミクスを時空におけるワールドシートの掃引面積として記述するものである。この形式は現代の弦理論の中心的な要素となり、その後の超弦理論、M理論、そして量子力学と一般相対性理論の統一の試みに影響を与えた。
1973年、南部はハミルトン力学の一般化を提案し、現在では南部力学として知られている。[ 28 ]この定式化は、複数のハミルトン関数と南部括弧と呼ばれる高次の構造を導入することで、古典力学を拡張した。単一のハミルトンとポアソン括弧を使用する従来のハミルトンシステムとは異なり、南部力学では、複数の保存量を持つ3項(またはそれ以上)の括弧を使用して物理システムの進化を記述することができる。
南部力学は当初は見過ごされていたものの、後に非線形システム、流体力学、高次元理論の分野で注目を集めるようになった。量子南部括弧や一般化可積分系といった分野に影響を与え、弦理論やM理論の文脈において、膜のような拡張物体を支える潜在的な数学的構造として議論されてきた。
南部武治郎の初期の研究は、後の彼の画期的な業績の重要な基礎を築いた。
1994年、南部陽一郎は立命館大学の客員教授および立命館アジア太平洋大学の学術顧問に任命された。同年、両大学は南部陽一郎研究奨励基金を設立した。1996年には大阪大学から初の名誉博士号を授与され、2006年には同大学の特任教授となった。大阪大学豊中キャンパスに研究室を構えた。[ 30 ]
2010年11月12日、南部氏は、2010年のノーベル化学賞を受賞したパデュー大学の根岸栄一教授の祝賀会に特別ゲストとして出席した。両氏はともにアメリカ中西部在住の日本人ノーベル賞受賞者で、東京大学の卒業生である。[ 31 ]
2011年、南部は日本に帰国し、大阪府豊中市に定住した。彼は大阪大学との関係を継続した。 2017年には、大学院理学研究科J棟2階に南部ホールが開設された。 [ 32 ]
南部陽一郎は大阪市立大学(現大阪府立大学)の名誉教授および特別教授の称号も保持していた。同大学はその後、 2018年11月1日に南部陽一郎理論実験物理学研究所(NITEP)を設立した。 [ 33 ]
南部吉郎(なんぶきちろう)の父は福井県出身で、立命館中学校を経て早稲田大学文学部へ進学した。卒業論文はイギリスの詩人、画家、版画家であるウィリアム・ブレイクを題材としたものだった。翌年の1921年、吉郎は東京で生まれた。しかし、 1923年の関東大震災の後、一家3人は福井県に戻り、吉郎は福井女子高等学校で英語教師の職に就いた。
有名な日本のアニメ「科学忍者隊ガッチャマン」の主人公の一人である南部光三郎博士の名前は、南部陽一郎からインスピレーションを得たものです。[ 34 ]
南部は2015年7月5日、大阪の病院で心不全のため94歳で死去し、12日後にその死が発表された。[ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]葬儀と追悼式は近親者のみで行われた。[ 36 ]
南部は妻の千恵子と息子のジョンを残して亡くなった。[ 36 ]

2008年、南部はノーベル物理学賞を受賞したが、授賞式に出席するためストックホルムには行かなかった。彼の要請により、かつての同僚であるジョバンニ・ヨナ=ラシニオが代わりにストックホルムへ行き、快くノーベル賞受賞講演を行った。[ 39 ]
超対称性の創始者の一人であるブルーノ・ズミノはかつてこう述べた。
「彼はいつも私たちの10年先を行っていたので、10年後に発展する分野に貢献するために、彼の研究を理解しようと努めました。しかし、予想に反して、彼が何をしたのかを理解するのに10年もかかってしまいました。」[ 40 ]
ノーベル物理学賞受賞者の益川俊英氏はかつてこう述べた。
「南部陽一郎教授は、日本が生んだ最高の物理学者です。湯川秀樹氏や朝永晋一郎氏よりも優れていると私は信じています。」[ 41 ]「日本のノーベル賞受賞物理学者は皆優秀で、私は彼らをよく知っていますが、真の『天才』を挙げるとすれば、南部陽一郎氏でしょう。」[ 42 ]
{{cite web}}: CS1メイン: bot: オリジナルURL 状況不明 (リンク) 2015年8月11日閲覧