Chen Ning Yang

Bei diesem chinesischen Namen lautet der Familienname Yang.

Yang Chen-Ning oder Chen-Ning Yang (chinesisch: 杨振宁; pinyin: Yáng Zhènníng; geboren am 1. Oktober 1922), auch bekannt als C. N. Yang oder unter dem englischen Namen Frank Yang, ist ein chinesischer theoretischer Physiker, der bedeutende Beiträge zur statistischen Mechanik, zu integrierbaren Systemen, zur Eichtheorie sowie zur Teilchenphysik und zur Physik der kondensierten Materie geleistet hat. Er und Tsung-Dao Lee erhielten 1957 den Nobelpreis für Physik für ihre Arbeit über die Nicht-Erhaltung der Parität bei der schwachen Wechselwirkung. Die beiden schlugen vor, dass eines der grundlegenden Gesetze der Quantenmechanik, die Paritätserhaltung, bei den so genannten schwachen Kernreaktionen verletzt wird, d. h. bei Kernprozessen, die zur Emission von Beta- oder Alphateilchen führen. Yang ist auch bekannt für seine Zusammenarbeit mit Robert Mills bei der Entwicklung der nicht-abelschen Eichtheorie, die allgemein als Yang-Mills-Theorie bekannt ist.

Frühes Leben und Ausbildung

Yang wurde in Hefei, Anhui, China, geboren. Sein Vater, Ko-Chuen Yang (楊克純; 1896-1973), war Mathematiker, und seine Mutter, Meng Hwa Loh Yang (羅孟華), war Hausfrau.

Yang besuchte die Grundschule und das Gymnasium in Peking, und im Herbst 1937 zog seine Familie nach dem Einmarsch der Japaner in China nach Hefei. Im Jahr 1938 zogen sie nach Kunming, Yunnan, wo sich die National Southwestern Associated University befand. Im selben Jahr bestand Yang als Student im zweiten Jahr die Aufnahmeprüfung und studierte an der Nationalen Südwestlichen Assoziierten Universität. Er erhielt 1942 einen Bachelor of Science mit einer Arbeit über die Anwendung der Gruppentheorie auf Molekülspektren unter der Leitung von Ta-You Wu.

Yang setzte sein Studium dort zwei Jahre lang unter der Leitung von Wang Zhuxi fort und beschäftigte sich mit statistischer Mechanik. Im Jahr 1944 erhielt er einen Master of Science von der Tsinghua-Universität, die während des Chinesisch-Japanischen Krieges (1937-1945) nach Kunming verlegt worden war. Anschließend erhielt Yang ein Stipendium im Rahmen des Boxer Indemnity Scholarship Program, das von der Regierung der Vereinigten Staaten mit einem Teil der Gelder eingerichtet wurde, die China nach dem Boxeraufstand hatte zahlen müssen. Seine Ausreise in die Vereinigten Staaten verzögerte sich um ein Jahr, in dem er als Lehrer an einer Mittelschule unterrichtete und Feldtheorie studierte.

Yang nahm im Januar 1946 sein Studium an der University of Chicago auf und studierte bei Edward Teller. Er erhielt 1948 einen Doktor der Philosophie.

Karriere

Yang blieb ein Jahr lang an der Universität von Chicago als Assistent von Enrico Fermi. Im Jahr 1949 wurde er eingeladen, am Institute for Advanced Study in Princeton, New Jersey, zu forschen, wo er eine fruchtbare Zusammenarbeit mit Tsung-Dao Lee begann. 1952 wurde er zum ständigen Mitglied des Instituts ernannt, 1955 zum ordentlichen Professor. Im Jahr 1963 veröffentlichte die Princeton University Press sein Lehrbuch Elementarteilchen. 1965 wechselte er an die Stony Brook University, wo er zum Albert-Einstein-Professor für Physik und zum ersten Direktor des neu gegründeten Instituts für Theoretische Physik ernannt wurde. Heute ist dieses Institut unter dem Namen C. N. Yang Institute for Theoretical Physics bekannt.

Yang ging 1999 von der Stony Brook University in den Ruhestand und erhielt den Titel Emeritus Professor. Im Jahr 2010 ehrte die Stony Brook University Yangs Verdienste um die Universität, indem sie ihr neuestes Wohnheimgebäude C. N. Yang Hall nannte.

Yang wurde zum Fellow der American Physical Society, der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, der Academia Sinica, der Russischen Akademie der Wissenschaften und der Royal Society gewählt. Er war gewähltes Mitglied der American Academy of Arts and Sciences, der American Philosophical Society und der United States National Academy of Sciences. Die Princeton University (1958), die Staatliche Universität Moskau (1992) und die Chinesische Universität Hongkong (1997) verliehen ihm die Ehrendoktorwürde.

Yang besuchte das chinesische Festland 1971 zum ersten Mal nach dem Tauwetter in den Beziehungen zwischen China und den USA und hat sich in der Folgezeit dafür eingesetzt, der chinesischen Physikgemeinde zu helfen, die durch die radikalen politischen Bewegungen während der Kulturrevolution zerstörte Forschungsatmosphäre wiederherzustellen. Nach seiner Pensionierung in Stony Brook kehrte er als Ehrendirektor an die Tsinghua-Universität in Peking zurück, wo er Huang Jibei-Lu Kaiqun Professor am Center for Advanced Study (CASTU) ist. Er ist außerdem eines der beiden Gründungsmitglieder des Shaw-Preises und ein angesehener Professor an der Chinesischen Universität von Hongkong.

Persönliches Leben

Yang heiratete 1950 Chih-li Tu (pinyin: Dù Zhìlǐ), eine Lehrerin, mit der er zwei Söhne und eine Tochter hat: Franklin Jr., Gilbert und Eulee. Sein Schwiegervater war der Kuomintang-General Du Yuming. Einige Wissenschaftler vermuten, dass Du in eine hochrangige Position in der Politischen Konsultativkonferenz des chinesischen Volkes befördert wurde, um Yang zur Rückkehr nach China zu bewegen, nachdem er in den USA Zuflucht gesucht hatte. Tu starb im Oktober 2003, und im Dezember 2004 sorgte der damals 82-jährige Yang für Aufsehen, indem er die damals 28-jährige Weng Fan (chinesisch: 翁帆; pinyin: Wēng Fān) heiratete und Weng als "letzten Segen Gottes" bezeichnete. Yang verzichtete Ende 2015 formell auf seine US-Staatsbürgerschaft. Am 1. Oktober 2022 wurde Yang hundert Jahre alt.

Akademische Leistungen

Yang hat sich mit statistischer Mechanik, Theorie kondensierter Materie, Teilchenphysik und Eichtheorie/Quantenfeldtheorie beschäftigt.

An der Universität von Chicago arbeitete Yang zunächst zwanzig Monate lang in einem Beschleunigerlabor, stellte aber später fest, dass er als Experimentator nicht so gut war und wechselte zurück zur Theorie. In seiner Doktorarbeit befasste er sich mit der Winkelverteilung in Kernreaktionen.

Yang ist bekannt für seine Zusammenarbeit mit Robert Mills im Jahr 1953 bei der Entwicklung der nichtabelschen Eichtheorie, die allgemein als Yang-Mills-Theorie bekannt ist. Die Idee wurde im Allgemeinen von Yang entwickelt, und der unerfahrene Wissenschaftler Mills unterstützte ihn bei diesem Unterfangen, wie Mills sagte,

"Während des akademischen Jahres 1953-1954 war Yang zu Besuch am Brookhaven National Laboratory...Ich war auch in Brookhaven...und wurde demselben Büro wie Yang zugeteilt. Yang, der bei vielen Gelegenheiten seine Großzügigkeit gegenüber Physikern, die ihre Karriere beginnen, unter Beweis gestellt hat, erzählte mir von seiner Idee, die Eichinvarianz zu verallgemeinern, und wir diskutierten ausführlich darüber... Ich konnte etwas zu den Diskussionen beitragen, insbesondere im Hinblick auf die Quantisierungsverfahren und in geringem Maße bei der Ausarbeitung des Formalismus; die Schlüsselideen waren jedoch die von Yang."

In den letzten drei Jahrzehnten haben dann viele andere prominente Wissenschaftler wichtige Durchbrüche zu dem entwickelt, was heute als Eichtheorie bekannt ist.

Später arbeitete er an der Teilchenphänomenologie; eine bekannte Arbeit war das Fermi-Yang-Modell, das das Pion-Meson als gebundenes Nukleon-Antinukleon-Paar behandelt. 1956 schlugen er und Tsung Dao (T.D.) Lee vor, dass in der schwachen Wechselwirkung die Paritätssymmetrie nicht erhalten bleibt. Das Team von Chien-shiung Wu am National Bureau of Standards in Washington verifizierte diese Theorie experimentell. Yang und Lee erhielten 1957 den Nobelpreis für Physik für ihre Theorie der Paritätsverletzung, die einen revolutionären Wandel in der Teilchenphysik bewirkte. Yang arbeitete auch an der Neutrinotheorie mit Tsung Dao (T.D.) Lee, 1957, 1959, der CT-Nichterhaltung (mit Tsung Dao (T.D.) Lee und R. Oheme, 1957), der elektromagnetischen Wechselwirkung von Vektormesonen (mit Tsung Dao (T.D.) Lee, 1962) und der CP-Nichterhaltung mit Tai Tsun Wu (1964).

In den 1970er Jahren beschäftigte sich Yang mit den topologischen Eigenschaften der Eichtheorie und arbeitete mit Wu Tai-Tsun zusammen, um das Wu-Yang-Monopol aufzuklären. Im Gegensatz zum Dirac-Monopol gibt es hier keinen singulären Dirac-String. Die Yang-Mills-Theorie, für die auch das Wu-Yang-Wörterbuch entwickelt wurde, bildete die Vorlage für das Standardmodell und die moderne Physik im Allgemeinen sowie für die Arbeit an einer Großen Vereinheitlichten Theorie. Sie wurde von The Scientist als "die Grundlage für das heutige Verständnis der Wechselwirkung subatomarer Teilchen, ein Beitrag, der die moderne Physik und Mathematik neu strukturiert hat" bezeichnet. Yang hat seit seiner Studienzeit ein großes Interesse an der statistischen Mechanik. In den 1950er und 1960er Jahren arbeitete er unter anderem mit Tsung Dao (T.D.) Lee und Kerson Huang zusammen und beschäftigte sich mit statistischer Mechanik und der Theorie kondensierter Materie. Er untersuchte die Theorie des Phasenübergangs und erläuterte das Lee-Yang-Kreis-Theorem, die Eigenschaften der Quantenbosonenflüssigkeit, das zweidimensionale Ising-Modell, die Flussquantisierung in Supraleitern (mit N. Byers, 1961) und schlug das Konzept der Off-Diagonal Long-Range Order (ODLRO, 1962) vor. Im Jahr 1967 fand er eine konsistente Bedingung für ein eindimensionales faktorisiertes streuendes Vielteilchensystem. Die Gleichung wurde später als Yang-Baxter-Gleichung bezeichnet, spielt eine wichtige Rolle bei integrierbaren Modellen und hat mehrere Zweige der Physik und Mathematik beeinflusst.

Auszeichnungen und Ehrungen

Nobelpreis für Physik (1957)

Zehn herausragende junge Amerikaner (1957)

Rumford-Preis (1980)

Nationale Medaille für Wissenschaft (1986)

Oskar-Klein-Gedächtnisvorlesung und Medaille (1988)

Benjamin-Franklin-Medaille für herausragende Leistungen in den Wissenschaften der Amerikanischen Philosophischen Gesellschaft (1993)

Bower-Preis (1994)

Albert-Einstein-Medaille (1995)

Lars Onsager-Preis (1999)

Internationaler König-Faisal-Preis (2001)

C.N. Yang Hall, ein Studentenwohnheim und Freizeitzentrum an der Stony Brook University, wurde 2010 eingeweiht.

Ausgewählte Veröffentlichungen

Gesammelte Werke

Yang, C. N. (1983). Ausgewählte Papiere, 1945-1980, mit Kommentar. San Francisco, CA: W. H. Freeman & Co. ISBN 978-0-7167-1406-4.

Yang, Chen-Ning (2005) [1983]. Ausgewählte Papiere, 1945-1980, mit Kommentar. World Scientific Series in 20th Century Physics. Vol. 36 (2005 ed.). Singapur: World Scientific. ISBN 981-256-367-9.

Yang, Chen-Ning (2013). Selected Papers of Chen Ning Yang II: With Commentaries. Singapore: World Scientific. ISBN 978-981-4449-00-7.

Yang-Mills-Theorie

Yang, C. N.; Mills, R. L. (1954). "Conservation of Isotopic Spin and Isotopic Gauge Invariance". Physical Review. 96 (1): 191-195. Bibcode:1954PhRv...96..191Y. doi:10.1103/PhysRev.96.191.

Mills, R. L.; Yang, C. N. (1966). "Treatment of Overlapping Divergences in the Photon Self-Energy Function". Progress of Theoretical Physics Supplement. 37: 507. Bibcode:1966PThPS..37..507M. doi:10.1143/PTPS.37.507.

Yang, C. N. (2005). "Erinnerung an Robert Mills". In 't Hooft, Gerardus (ed.). 50 Jahre Yang-Mills-Theorie. Singapur: World Scientific. ISBN 978-981-238-934-3.

Verletzung der Parität

Lee, T. D.; Yang, C. N. (1956). "Question of Parity Conservation in Weak Interactions". Physical Review. 104 (1): 254-258. Bibcode:1956PhRv..104..254L. doi:10.1103/PhysRev.104.254. S2CID 2044624.

Lee-Yang-Theorem

Lee, T. D.; Yang, C. N. (1952). "Statistical Theory of Equations of State and Phase Transitions. II. Lattice Gas and Ising Model". Physical Review. 87 (3): 410-419. Bibcode:1952PhRv...87..410L. doi:10.1103/PhysRev.87.410. ISSN 0031-9007.

Byers-Yang-Theorem

Byers, N.; Yang, C. N. (1961). "Theoretical Considerations Concerning Quantized Magnetic Flux in Superconducting Cylinders". Physical Review Letters. 7 (2): 46-49. Bibcode:1961PhRvL...7...46B. doi:10.1103/PhysRevLett.7.46.