À propos de Gagnant du prix Nobel Yoichiro Nambu
Yoichiro Nambu, physicien américain d’origine japonaise (prix Nobel 2008) 
J’ai eu la chance de rencontrer Yoichiro Nambu au début de mon activité scientifique. L’expérience de travailler avec lui a influencé mes recherches ultérieures et dans ce qui suit je vais essayer de transmettre ce qu’il m’a transmis. C’était aussi une amitié qui s’est poursuivie pendant des décennies malgré les rares occasions de se retrouver après notre collaboration.
(1). Chicago, rupture spontanée de symétrie, analogies
Je suis arrivé à Chicago en septembre 1959 en tant qu’associé de recherche dans le groupe de théorie de l’Institut Fermi. J’ai reçu une invitation d’Herbert Anderson, alors directeur de l’Institut, qui avait passé un an à Rome, où il avait donné un cours sur la physique des particules élémentaires. J’avais rédigé, avec Ugo Amaldi, les notes de ce cours et c’est ainsi que je l’ai rencontré. Au cours de l’été 1959, Nambu, en route pour la conférence de Kiev, avait donné un séminaire à Rome sur ses travaux sur les fonctions de Green dans la théorie quantique des champs. J’ai assisté au séminaire et dans ma réponse à Anderson j’ai exprimé le souhait de travailler avec Nambu. 
Heisenberg a probablement été le premier à considérer la brisure de symétrie spontanée (SSB) comme un concept éventuellement pertinent en physique des particules, mais il a choisi la mauvaise symétrie à briser spontanément. C’est l’intuition de Nambu qui lui a permis de saisir l’analogie entre la symétrie chirale et l’invariance de jauge dans la théorie de la supraconductivité de Bardeen, Cooper et Schrieffer (BCS). La préhistoire de ce tournant a été relatée par Nambu dans l’introduction de son recueil d’articles. Il dit: J’ai été très perturbé par le fait que leur fonction d’onde (BCS) ne conservait pas le nombre d’électrons. Cela n’avait pas de sens, pensais-je, de discuter des propriétés électromagnétiques des supraconducteurs avec une telle approximation. En même temps, j’étais impressionné par leur audace et j’essayais de comprendre le problème. J’ai fini par devenir captif de la théorie BCS.
L’article de Nambu sur la supraconductivité a été une étape clé car il a reformulé la théorie BCS dans un langage théorique des champs dans lequel l’analyse de l’invariance de jauge est devenue particulièrement transparente et l’analogie avec l’invariance chirale a pu être formulée clairement. De plus, simplement sur la base d’arguments d’invariance, Nambu s’est rendu compte que les particules de masse nulle, plus tard appelées bosons de Nambu–Goldstone, étaient associées à la SSB .
Nambu et moi avons rapporté à plusieurs reprises comment notre modèle, maintenant connu sous l’acronyme NJL, s’est développé. Je ne répéterai pas l’histoire ici mais me référerai, par exemple, j’élabore sur la fertilisation croisée et les analogies en physique théorique.
Pour comprendre l’impact de travailler avec Yoichiro, je dois souligner que ma formation en physique à Rome avait été orientée phénoménologique alors que mes inclinations me poussaient vers une approche théorique plus formalisée. Les types de questions qui m’intéressaient avaient un caractère plus fondamental et j’avais parfois le sentiment que la phénoménologie n’était pas mon habitat naturel malgré l’excellent enseignement que j’avais reçu. Yoichiro a en quelque sorte légitimé mes inclinations. J’ai appris de lui deux principes importants : ne jamais avoir peur de penser de manière non conventionnelle ; et les analogies sont une puissante source d’idées.
Nous avons travaillé ensemble intensément pendant quinze mois mais à la fin de 1960, je suis revenu en Italie principalement pour des raisons familiales, malgré une offre de rester à l’Institut Fermi. Le directeur m’a dit : « Pour ton travail, ce serait bien mieux de rester ici. Je crois que Yoichiro était derrière la proposition ; nous nous sommes compris très vite et j’avais développé une sorte d’affinité élective pour sa façon de penser. Interrompre la collaboration avec Yoichiro a été très frustrant et m’a rendu très malheureux. Rétrospectivement, cela m’a cependant poussé à acquérir une plus grande indépendance dans mes recherches, à partir des nouveaux horizons qui s’étaient ouverts à Chicago.
De retour à la maison, j’ai essayé de faire bon usage de ce que j’avais appris. A ce propos, je mentionne trois ouvrages dans lesquels les analogies ont été le fil conducteur. Avec deux de mes anciens étudiants, nous avons fait une analyse de l’invariance de jauge dans des systèmes de bosons non relativistes comme l’hélium superfluide, également un cas de SSB, inspiré de l’article de Yoichiro sur la supraconductivité, obtenant de nouvelles règles de somme intéressantes. Ensuite, j’ai essayé d’exploiter dans une série d’articles la similitude formelle de structure de la théorie quantique des champs et de la mécanique statistique. Dans le premier de ces articles, j’ai introduit l’action dite effective, la fonctionnelle génératrice des amplitudes irréductibles à une particule, qui est devenue populaire et un outil standard dans l’étude de la brisure spontanée de symétrie. Dans un travail en collaboration avec Carlo Di Castro, nous avons importé le groupe de renormalisation théorique des champs dans l’étude des phénomènes critiques, un travail particulièrement apprécié des physiciens russes. C’était deux ans avant les célèbres articles de Ken Wilson. Dans ces années-là, les années 1960, Yoichiro était en permanence dans mon esprit et la question était toujours de savoir ce qu’il penserait de mon travail.(2). Un long entracte
Pendant plusieurs décennies après Chicago, Yoichiro et moi nous sommes rencontrés très rarement mais nous avons continué à correspondre. Du fait de mon virage progressif vers la mécanique statistique nous n’assistions pas aux mêmes conférences et notre relation reposait essentiellement sur un sentiment d’amitié plutôt que sur des échanges scientifiques. Il a visité Rome en 1962 en vacances avec sa famille et son fils John m’a dit récemment qu’il avait encore des souvenirs vifs et agréables de ce voyage. Puis nous nous sommes revus en Italie en 1963 et à Chicago en 1967, que j’ai visités en revenant d’un été au SLAC. A cette époque, il travaillait sur les équations de fonctions d’onde à composantes infinies tandis que j’exploitais encore les analogies entre la théorie quantique des champs et la mécanique statistique.
L’occasion importante suivante fut son 65e anniversaire en 1986. Peter Freund et Reinhard Oehme organisèrent une réunion en l’honneur de Yoichiro et sollicitèrent des contributions pour un numéro de Progress of Theoretical Physics. J’ai pensé que je devrais contribuer quelque chose en rapport avec SSB. A cette époque, je m’intéressais à l’explication de l’existence de molécules chirales, le soi-disant paradoxe de Hund, et j’avais montré en collaboration avec Pierre Claverie qu’une explication, cohérente avec les données expérimentales, pouvait être la SSB. En fait, on n’observe jamais de molécules isolées, donc des effets collectifs sont possibles. La contribution que nous avons soumise ont montré que l’argument pouvait être étendu pour expliquer plusieurs autres phénomènes moléculaires qui se produisent dans une limite semi-classique une fois que l’on prend en compte l’interaction d’un système quantique avec l’environnement. Ces idées ont ensuite été appréciées par Arthur Wightman et le sujet en est un sur lequel je reviens par intermittence en raison de son importance générale pour la théorie de la mesure quantique également. C’est la longue queue de ma collaboration avec Yoichiro.
À cette occasion, avec Yoichiro et sa femme, nous nous sommes souvenus de l’ancien temps de Chicago et il a fait une déclaration surprenante : « À cette époque, j’étais très peu sûr de moi dans mon travail. » C’est un aperçu intéressant de l’itinéraire intellectuel de Yoichiro.
Je suis retourné à Chicago dix ans plus tard en 1996 lors d’une tournée aux États-Unis. Je me souviens d’avoir parlé avec Oehme de la possibilité d’un prix Nobel pour Yoichiro et il m’a expliqué qu’il y avait une certaine opposition de la part des physiciens de la matière condensée, qui considéraient la SSB comme un phénomène courant dans leur domaine, de sorte qu’elle ne pouvait pas être considérée comme une nouvelle Découverte. Apparemment, ils ignoraient le fait qu’en physique des particules, cela avait été un tournant majeur et que ce n’est qu’après le transfert en physique des particules que la généralité et le rôle clé de ce concept avaient été reconnus.
J’avais espéré voir Yoichiro à Rome pour mon 70e anniversaire. Il devait assister à une réunion organisée par mes amis pour l’occasion mais au dernier moment il n’a pas pu venir. Cependant, il a contribué un article important à un numéro du Journal of Statistical Physics consacré à cet événement et a envoyé une lettre chaleureuse à lire publiquement, ce dont je lui étais très reconnaissant.
(3). Les dernières années
Le prix Nobel, trop tardif selon moi, a finalement été décerné à Yoichiro en 2008. Suite à cet événement, notre relation est redevenue très étroite et intense, puisqu’il m’a demandé de le représenter à Stockholm. L’histoire s’est déroulée comme suit. Évidemment, je lui ai immédiatement envoyé un message de félicitations mais il n’a pas répondu pendant deux semaines. Puis il m’a envoyé le court message suivant : Cela me fait mal que votre nom n’apparaisse que dans les journaux qu’ils ont cités. Je ne vais pas à Stockholm à cause de l’état de santé de ma femme et du mien. Mais j’espère vous voir plus.
Quelques jours plus tard, il a envoyé un nouveau message avec la proposition de le remplacer pour la conférence Nobel mais en soulignant que je devrais être libre de dire non, et qu’il comprendrait. J’ai beaucoup apprécié les messages et je me suis senti honoré par la proposition ; mon admiration pour Yoichiro était inconditionnelle. De plus, ce fut pour moi l’occasion de revisiter mon passé en physique des particules. Yoichiro a dit qu’il enverrait un texte pour la conférence mais ce qu’il m’a en fait envoyé était du matériel qu’il avait utilisé lors de conférences précédentes et un début pour la conférence Nobel consacrée principalement à sa biographie. Ce matériel était très hétérogène et pas facile à utiliser dans une conférence de trente minutes qui devrait illustrer l’impact de la SSB dans l’évolution de la physique des particules. Heureusement, il a dit « utilisez-le à votre façon ». J’ai donc préparé les slides « à ma manière », proposé un titre, et les lui ai soumis.
Un an plus tard, nous nous sommes rencontrés à Kyoto pour une réunion en son honneur et nous avons eu l’occasion de parler longuement. Lors de cette réunion, j’ai présenté quelques exemples moins conventionnels de SSB, parmi lesquels se trouvait le SSB dans les systèmes statistiques hors d’équilibre. En particulier, j’ai discuté d’un modèle de jouet très simple qui montrait que le SSB pouvait avoir lieu hors d’équilibre même s’il était impossible à l’équilibre. Ce modèle était connu des physiciens statisticiens comme modèle d’embouteillage mais aussi, dans une interprétation appropriée, comme cas de violation spontanée de CP. J’ai suggéré que le comportement différent de SSB hors d’équilibre pourrait être intéressant en cosmologie en relation avec le problème d’asymétrie matière-antimatière. J’ai envoyé à Yoichiro un article que j’ai écrit après la réunion et voici sa réaction concise : Le problème des embouteillages est intéressant. Récemment, j’ai pensé au problème de circulation en conduisant sur les autoroutes de Chicago.
À cette époque, il passait une partie de l’année au Japon, où sa femme recevait des soins médicaux, mais le trajet vers Chicago était très fatigant pour lui. Plus tard, il décide de vivre définitivement au Japon, près d’Osaka. Sa santé se détériorait, en raison de problèmes rénaux héréditaires dans sa famille mais qui ne l’avaient pas dérangé auparavant, et il avait besoin de dialyses fréquentes.
Yoichiro Nambu était un physicien hors du commun. Lorsqu’il proposait une idée, une réaction naturelle fréquente du public était « Comment a-t-il pensé à cela? » Il avait un esprit associatif avec un goût mathématique remarquable et un sens particulier pour les structures algébriques. Un exemple remarquable est fourni par la mécanique dite de Nambu formulée en 1973 dans un article intitulé « Dynamique hamiltonienne généralisée » . Dans ses dernières années, il est revenu à ce sujet, qui était entièrement sa création, avec un suivi récent à la fois en mathématiques et en physique.
Permettez-moi de donner quelques détails, car ce travail n’est peut-être pas aussi connu que ses autres contributions. Supposons que vous ayez un triplet de variables canoniques |$(x_1,x_2,x_3)$| c’est un en plus de l’habituel |$(p,q)$| et les équations du mouvement de la forme
Cette structure peut être généralisée à n’importe quel nombre de variables |$x_1,\ldots ,x_n$| et les fonctions |$H_1,\ldots ,H_{n-1}$| et c’est ce que Nambu appelle une dynamique hamiltonienne généralisée. Il fournit une extension des algèbres de Poisson associées à la mécanique hamiltonienne. Pour le cas de trois variables, il donne l’exemple des équations d’Euler pour le corps rigide où les variables |$(x_1,x_2,x_3)$| sont identifiés avec les composantes du moment cinétique, |$H_1$| est le carré du moment cinétique, et |$H_2$| l’énergie cinétique. Il discute ensuite de la quantification, qui conduit à des structures algébriques non associatives.
Dans ses dernières années, Yoichiro s’est intéressé à la formulation de l’hydrodynamique dans ce cadre. Cela impliquait une généralisation à la dimension infinie de son schéma original. Il m’a envoyé les diapositives de deux séminaires qu’il avait donnés à Osaka, « Le point de vue d’un physicien des particules sur la dynamique des fluides » (sous-titré « Un vieux saké dans une nouvelle tasse ») et « Un nouveau regard sur la dynamique des fluides ». Peu avant le deuxième séminaire à l’automne 2013, j’avais assisté à un atelier à Cambridge, au Royaume-Uni, où j’avais découvert que des physiciens de l’atmosphère, apparemment de manière indépendante, avaient fait le lien entre l’hydrodynamique et la mécanique Nambu et avaient développé des algorithmes numériques efficaces basés sur il. J’ai communiqué la nouvelle à Yoichiro, qui a été très satisfait de ce développement concret et a cité leur travail dans la présentation. Son commentaire sur ce séminaire était Je viens de donner une conférence lors d’un symposium international sur la physique, les sciences de la Terre et de l’Espace. Je voulais dire que c’était la dernière conversation de ma vie, et je suis détendu maintenant.
Comme je l’ai dit, la mécanique de Nambu a un impact sur les mathématiques, et sur l’algèbre en particulier. Je peux me référer à un article récent sur les algèbres de Nambu, qui traite de la situation de dimension finie de l’article original de 1973. Pour la situation de dimension infinie, les experts me disent qu’il y a des difficultés, initialement inattendues, à développer une théorie générale.J’ai rencontré Yoichiro pour la dernière fois à l’été 2013 à Osaka, où j’ai eu l’honneur d’inaugurer le tout nouveau Nambu Colloquium. A cette occasion, nous avons parlé de divers sujets scientifiques et il était très animé pendant que la chaîne de télévision japonaise NHK filmait notre discussion. L’un des sujets que nous avons abordés était la loi Titius-Bode des orbites planétaires, à laquelle il réfléchissait de sa manière originale habituelle. Ensuite, nous avons continué pendant un certain temps par courrier.
Le dernier jour de ma visite, je l’ai vu chez lui à Toyonaka près d’Osaka. Il ne se sentait pas bien et ne pouvait pas venir à l’Université. Ce fut un moment émouvant pour nous deux. Peut-être avons-nous eu le pressentiment que c’était la dernière fois. Dans un message que j’ai reçu peu de temps après, il a écrit
ce fut un moment émouvant de vous revoir. J’ai eu de la chance de vous connaître. Je dois avouer que tu es la personne la plus proche de moi en termes de pensée physique et la plus à l’aise avec qui parler |$\ldots $|.C’est l’ami que j’ai perdu.
Biographique Yoichiro Nambu (1921-2015) ; Le prix Nobel de physique 2008
Je suis né en 1921 à Tokyo et a grandi dans la ville provinciale de Fukui. J’ai étudié la physique à l’Université impériale de Tokyo de 1940 à 1942, obtenant un diplôme de maîtrise. Puis j’ai été enrôlé dans un laboratoire radar de l’armée. Après la fin de la guerre, en 1946, je suis retourné à l’Université de Tokyo comme une sorte d’associé de recherche. J’ai obtenu un doctorat en 1952. En 1950, je suis devenu professeur dans une nouvelle université de la ville d’Osaka, poste que j’ai occupé jusqu’en 1956. Mais de 1952 à 1954, je suis resté à l’Institute for Advanced Study de Princeton, aux États-Unis, en tant que membre, et de 1954 à 1956 à l’Université de Chicago en tant qu’associé de recherche. J’ai été nommé professeur associé à Chicago en 1956, professeur en 1958 et professeur du service distingué en 1971. De 1973 à 1976, j’ai été président du département de physique.
J’ai épousé Chieko Hida en 1945 et j’ai un fils, Jun-ichi. Je suis citoyen des États-Unis d’Amérique depuis 1970. Je suis titulaire de diplômes honorifiques de l’Université de la ville d’Osaka (1980), de l’Université Northwestern (1985) et de l’Université d’Osaka (1997). Je suis membre de l’Académie nationale des sciences des États-Unis et de l’Académie américaine des arts et des sciences depuis 1971, et membre honoraire de l’Académie du Japon depuis 1984.
Une liste partielle des prix que j’ai reçus dans le passé est :
• Prix Dannie Heineman, Société américaine de physique (1970)
• Ordre de la culture, Gouvernement du Japon (1978)
• Médaille nationale des sciences des États-Unis (1982)
• Médaille Max Planck, Société allemande de physique (1985)
• Médaille Dirac, Centre international de Physique théorique, Trieste (1986)
• Prix Sakurai, American Physical Society (1994)
• Prix Wolf, Gouvernement d’Israël (1995)
• Médaille Gian Carlo Wick, Fédération mondiale des scientifiques, Lausanne (1996)
• Prix Bogoliubov, Joint Institute for Nuclear Recherche, Dubna (2003)
• Médaille Benjamin Franklin, Franklin Inst., Philadelphie (2005)
• Prix Pomeranchuk, Inst. Théorique. et exper. Physique, Moscou (2007) 
Mes intérêts en physique ont été principalement du côté théorique. L’Université de Tokyo était bonne en physique de la matière condensée, mais j’étais plus attirée par la physique nucléaire et des particules où des noms comme Nishina, Tomonaga, et Yukawa dans d’autres institutions apportaient de grandes contributions. En tant qu’étudiant, j’ai été exposé aux rayons cosmiques et à la physique des particules en assistant à des séminaires organisés par Nishina et Tomonaga dans leur laboratoire voisin. J’ai commencé ma carrière de chercheur au moment où Tomonaga développait sa théorie de la renormalisation, pour laquelle il allait recevoir le prix Nobel. J’ai pu approcher son groupe et commencer à travailler sur sa théorie et d’autres sujets en physique des particules. Sur sa recommandation, j’ai obtenu le poste à l’Université d’Osaka et plus tard j’ai été invité à l’Institute for Advanced Study. Je dois mon déménagement à Chicago à ML Goldberger.
Mes travaux sur la brisure spontanée de symétrie (SSB), pour lesquels je reçois le prix Nobel, ont commencé vers 1959. Ils sont le résultat de mon expérience à la fois en matière condensée et en physique des particules. La théorie BCS de la supraconductivité en 1957 m’a conduit à l’idée de la SSB en tant que phénomène général en physique. Mon travail sur son application spécifique à la physique des particules en tant que mécanisme de génération de la masse du nucléon et du pion a été publié pour la première fois en 1960. Depuis lors, j’ai poursuivi le sujet dans divers domaines.
Affiliation au moment de l’attribution : Enrico Fermi Institute, University of Chicago, Chicago, IL, USA
Motivation du prix : « pour la découverte du mécanisme de la symétrie brisée spontanée en physique subatomique »
Ses travaux : Pendant longtemps, les physiciens ont supposé que diverses symétries caractérisaient la nature. Dans une sorte de « monde miroir» où la droite et la gauche étaient inversées et où la matière était remplacée par l’antimatière, les mêmes lois physiques s’appliqueraient, ont-ils postulé. Cependant, il a été prouvé que les symétries étaient parfois violées. En 1960, Yoichiro Nambu a formulé une théorie mathématique pour comprendre les violations spontanées de symétrie, fournissant une base pour mieux comprendre les particules élémentaires et leurs interactions.
À propos de Gagnant du prix Nobel Yoichiro Nambu (1921-2015)
Yoichiro Nambu, un physicien théoricien qui a jeté les bases d’une grande partie de la physique des particules, est décédé d’une crise cardiaque le 5 juillet à Osaka, au Japon, selon une annonce faite le 17 juillet par l’Université d’Osaka.
Yoichiro Nambu, lauréat du prix Nobel, membre à vie, récipiendaire du prix et membre de l’APS. Nambu, 94 ans, membre à vie, récipiendaire du prix et membre de l’APS, a reçu une part du prix Nobel de physique 2008 , pour « la découverte du mécanisme de la symétrie brisée spontanée en physique subatomique », le partageant avec Makoto Kobayashi et Toshihide Maskawa Nambu était professeur émérite à l’Université de Chicago et professeur distingué à l’Université d’Osaka.
Alors qu’il étudiait la supraconductivité dans les années 1960, Nambu s’est rendu compte qu’elle avait des liens avec d’autres disciplines, inspirant son développement de la théorie de la rupture spontanée de symétrie en physique des particules. Ses recherches, publiées dans Physical Review et Physical Review Letters , ont inspiré la formulation de la théorie du mécanisme de Higgs dans les années 1960. Ce travail lui-même a valu un prix Nobel en 2013 à François Englert et Peter Higgs, après la découverte du boson de Higgs. Nambu a également contribué au développement de la théorie des cordes et du modèle tricolore des quarks.
Profil : Yoichiro Nambu en 1995
Cordes et gluons – Le voyant, lauréat du prix Nobel de physique de cette année, les a tous vus
J’ai vu Yoichiro Nambu pour la première fois il y a près de 10 ans, au dernier rang d’un séminaire de troisième cycle en physique à l’Université de Chicago. Un petit homme dans un costume soigné, il dessinait de longs tubes serpentant sur le tableau noir. Parfois, il disait qu’il s’agissait de lignes de vortex, trouvées dans les supraconducteurs ; d’autres fois, il les appelait des chaînes, connectant des quarks. Mystifié, et pourtant fasciné par un pont entre des domaines aussi disparates, je lui ai ensuite demandé d’être mon directeur de thèse.
Face à face, Nambu était toujours difficile à comprendre. Je n’étais clairement pas le premier à essayer. Bruno Zumino de l’Université de Californie à Berkeley a un jour raconté ses propres tentatives : « J’ai eu l’idée que si je peux découvrir ce à quoi Nambu pense maintenant, j’aurai 10 ans d’avance dans le jeu. Alors je lui ai parlé pendant longtemps. Mais au moment où j’ai compris ce qu’il disait, 10 ans s’étaient écoulés. Edward Witten de l’Institute for Advanced Study de Princeton, NJ, explique : « Les gens ne le comprennent pas, parce qu’il est tellement clairvoyant. »
Nambu a été le premier à voir que lorsqu’un système physique tel qu’un supraconducteur – ou un océan de quarks – défie la symétrie imposée par les lois physiques, une nouvelle particule est née. Avec Moo-Young Han, alors étudiant diplômé à l’Université de Syracuse, il a proposé l’existence de gluons, les objets qui maintiennent les quarks ensemble. Il s’est également rendu compte que les quarks agissent comme s’ils étaient reliés par des cordes, une idée qui est devenue le fondement de la théorie des cordes. « Au fil des ans », remarque Murray Gell-Mann du Santa Fe Institute, « vous pouviez compter sur Yoichiro pour fournir des informations profondes et pénétrantes sur de très nombreuses questions. »
Les racines de l’originalité de Nambu résident peut-être dans une enfance singulière dans le Japon d’avant-guerre. Né à Tokyo en 1921, il avait deux ans lorsque la ville fut détruite par un tremblement de terre. (Il a encore un vague souvenir des flammes.) Kichiro Nambu, son père, s’était enfui de chez lui pour aller à l’université et y avait rencontré sa femme, Kimiko. Le tremblement de terre l’a forcé à retourner dans sa ville natale de Fukui, près de Kyoto, avec sa femme et son jeune fils.
Le fils prodigue a été pardonné (bien que sa femme ne l’ait jamais été). Gardant des traces de défi, Kichiro Nambu est devenu instituteur et a construit sa maison à la périphérie de la ville – un acte qui devait plus tard le sauver des bombes alliées. De Tokyo, il avait ramené une bibliothèque éclectique. En naviguant là-bas, son garçon grandissant a appris des idées qui lui ont permis de fuir, au moins mentalement, le régime atroce de l’école locale.
Fukui, à cette époque, se vantait d’avoir l’école la plus militariste du Japon. Les garçons portaient des uniformes militaires rugueux et ont appris à marcher, à tirer et à saluer. « Si vous ne voyiez pas un garçon senior et que vous ne le saluiez pas, il vous frapperait », se souvient Nambu. « Il fallait garder un œil sur chaque personne. » À 4 heures du matin au milieu de l’hiver, il marchait un mile jusqu’à l’école pour apprendre le combat à l’épée de samouraï, pieds nus sur des sols nus dans des couloirs non chauffés. Pour l’enfant frêle, l’école se révéla aussi éprouvante que, plus tard, la véritable armée impériale.
L’école n’a pas non plus négligé l’esprit. Des actes héroïques, notamment celui d’un instituteur qui mourut en sauvant le tableau de l’empereur d’un incendie, embellirent le programme. Nambu était protégé de tels enseignements par les diatribes anti-establishment de son père. Pourtant, ils l’ont également empêché de s’intégrer. « J’avais envie d’être comme les autres garçons », sourit-il tristement. En grandissant, il s’est rendu compte que les opinions de son père étaient dangereuses dans un Japon de plus en plus belliqueux.
Ainsi, Nambu a appris à garder ses pensées pour lui. Ce trait lui a bien servi plus tard, pendant des années dans l’armée – et peut-être même en tant que physicien. Son originalité pourrait provenir du fait qu’il doit tout réfléchir par lui-même, qu’il est conscient des idées du monde extérieur mais qu’il les ignore.
Passant à une université de premier plan à Tokyo en 1937, Nambu a découvert une atmosphère intellectuelle plus libre et des camarades de classe intelligents qui ont impressionné le garçon de la campagne. Parmi ses cours, la physique lui causait des ennuis particuliers : « Je ne comprenais pas l’entropie et j’ai raté la thermodynamique. Pourtant, peut-être inspiré par Hideki Yukawa, le pionnier qui a réalisé que les particules transmettent la force, Nambu a choisi de viser une maîtrise en physique à l’Université de Tokyo.
Parmi ses nouveaux camarades de classe, il a trouvé des radicaux clandestins. Le Japon combattait la Chine. « On nous a parlé des victoires », dit Nambu, « mais ces communistes, d’une manière ou d’une autre, étaient également au courant des massacres et des défaites. » Le programme académique s’est avéré court: la classe a obtenu son diplôme six mois plus tôt afin que ses membres puissent être rédigés.
Dans l’armée, Nambu a creusé des tranchées et transporté des bateaux. « Physiquement, c’était dur, » il hausse les épaules, « mais à l’intérieur j’étais libre. Au bout d’un an, il a été chargé d’aider à développer un radar à ondes courtes. La marine avait déjà un tel radar, mais l’armée n’avait aucune confiance dans cet équipement. L’équipe de Nambu n’a pas non plus été particulièrement efficace : « Pour tester notre système, je l’ai installé au sommet d’une colline et j’ai loué un bateau pour emmener une tige de métal dans l’océan. Vous pouviez le voir à l’œil nu, mais pas avec notre radar. »
Il reçut alors l’ordre de voler un document secret de la marine, un article sur la théorie des champs de Sin-Itiro Tomonaga, qui appliquait ses découvertes sur les ondes de particules aux guides d’ondes radar. (Les publications de Werner Heisenberg sur la théorie des champs étaient arrivées d’Allemagne peu de temps auparavant, après avoir voyagé en sous-marin pendant un an.) En obtenant ces articles – simplement en demandant à un professeur – Nambu s’est familiarisé avec certaines des idées les plus récentes en physique.
La vie était assez facile. L’unité était logée dans un club de golf et une romance naissait entre Nambu et son assistante, Chieko Hida. Pour la plupart, la guerre semblait loin. Pourtant, une nuit, Nambu a vu une flotte de B-29 survoler Osaka. Pour changer, ils n’ont pas largué leurs bombes sur la ville mais se sont dirigés vers Fukui. Nambu a perdu ses grands-parents; ses parents ont été épargnés.
Après la guerre, Nambu et Hida se sont mariés, après quoi il est parti pour Tokyo pour occuper un poste de recherche promis depuis longtemps. (Hida est restée à Osaka pour s’occuper de sa mère.) Les logements étaient rares et Nambu a emménagé dans son laboratoire pendant trois ans. Le gaz et l’électricité étaient gratuits et il pouvait se baigner dans le bassin d’eau destiné à éteindre les incendies aériens. Mais son collègue de bureau, Ziro Koba, un jeune homme diligent (il s’est rasé la tête une fois pour avoir raté un calcul), arrivait tôt et gênait souvent Nambu, qui dormait en travers de leurs deux bureaux.
« J’avais faim tout le temps », dit Nambu. Trouver de la nourriture a occupé la majeure partie de la semaine. Pour le reste, il pensa à la physique, calculant sur des rouleaux de papier de caisse. Koba, un élève de Tomonaga, tenait Nambu au courant des travaux de ce dernier. Un groupe de physiciens du solide dans un bureau voisin a également fourni une compagnie stimulante.
Tout ce que ces chercheurs savaient des développements scientifiques en Occident provenait de numéros sporadiques du magazine Time . Plus tard, les journaux d’une bibliothèque mise en place par les forces d’occupation ont contribué à combler les lacunes. Pourtant, beaucoup de choses ont dû être réinventées par les physiciens japonais. Parfois, ils sont arrivés les premiers. Après avoir déménagé à l’Université de la ville d’Osaka en 1949, Nambu a publié une formule décrivant comment deux particules se lient, maintenant connue sous le nom d’équation de Bethe-Salpeter. Avec d’autres, il a également prédit que des particules étranges devraient être créées par paires, une découverte généralement attribuée à Abraham Pais.
Décrivant les premiers travaux de Nambu, Laurie M. Brown de l’Université Northwestern écrit sur son « sens du jeu exubérant ». En tant qu’élève, j’ai apprécié le pur plaisir de Nambu dans les idées et son rire facile (même si je n’ai pas toujours compris la blague). Convaincu que trop de travail est nocif, il m’a exhorté à assister à des matchs de baseball et à lire les exploits de VI Warshawski, le détective fictif de Chicago.
En 1952, Nambu a été invité à visiter l’Institute for Advanced Study. Il y trouva de nombreux jeunes hommes brillants et agressifs. « Tout le monde semblait plus intelligent que moi. Je n’ai pas pu accomplir ce que je voulais et j’ai fait une dépression nerveuse », m’a écrit Nambu des décennies plus tard, essayant de me réconforter pendant mes propres difficultés en tant que stagiaire postdoctoral. En 1957, après avoir déménagé à Chicago, il proposa une nouvelle particule et rencontra le ridicule. (« Dans un œil de cochon ! » cria Richard Feynman à la conférence, se souvient Brown. L’oméga fut découvert l’année suivante, dans un accélérateur.) Entre-temps, Nambu avait entendu J. Robert Schrieffer décrire la théorie de la supraconductivité qu’il venait d’élaborer avec John Bardeen et Leon N. Cooper. La conversation dérangea Nambu : le fluide supraconducteur ne conservait pas le nombre de particules, violer une symétrie essentielle de la nature. Il lui a fallu deux ans pour résoudre le puzzle.
Imaginez un chien face à deux bols de nourriture tout aussi alléchante. Étant identiques, les bols présentent une double symétrie. Pourtant, le chien choisit arbitrairement un bol. Incapable d’accepter que la symétrie soit entièrement perdue, Nambu a découvert que le chien, en effet, ne peut pas se décider et passe constamment d’un bol à l’autre. Selon les lois de la physique quantique, l’oscillation prend vie sous la forme d’une nouvelle particule, un boson.
![PDF] Stabilizing Arrays of Photonic Cat States via Spontaneous Symmetry Breaking. | Semantic Scholar](https://d3i71xaburhd42.cloudfront.net/b7f2e06dbce3b380603c9605487e613dc122b6e8/2-Figure1-1.png)
Jeffrey Goldstone, alors postdoctorant au CERN, le laboratoire européen de physique des particules, s’est rendu compte de la portée de ces travaux et en a rapidement publié une dérivation plus simple, notant que le résultat était général. Par la suite, la nouvelle particule a été surnommée le boson de Goldstone. (« À tout le moins, il devrait s’appeler le boson de Nambu-Goldstone », commente Goldstone.) Lorsque Nambu a finalement publié ses calculs en 1960, son article a également montré comment la particule initialement sans masse se mélange avec un champ magnétique dans un supraconducteur pour devenir lourd. Reconnu par Anderson, Peter Higgs, alors à l’Institute for Advanced Study, et d’autres comme un phénomène général, il est devenu plus tard le mécanisme de Higgs du modèle standard de la physique des particules.
« Il a un pouvoir incroyable pour créer des images », déclare Peter GO Freund, un collègue de Chicago. En travaillant avec Nambu, j’ai remarqué qu’il regardait un problème de plusieurs points de vue différents, mais simultanés. C’était comme si au lieu d’un œil mental, il en avait au moins deux, lui donnant une vision stéréoscopique des systèmes physiques. Là où quelqu’un d’autre voyait une étendue plate de points sans signification, il pouvait percevoir des formes vives et tridimensionnelles jaillir.
Au fil du temps, Nambu est devenu connu comme un voyant, quoique timide. « Je ne connais personne qui donne de si bons conseils », déclare Witten. Pierre M. Ramond de l’Université de Floride observe que les directions de la physique des particules étaient souvent prédites par les articles de Nambu – cryptés dans les notes de bas de page.
De nos jours, Nambu se demande comment les quarks acquièrent leurs diverses masses. Il suggère qu’ils pourraient provenir d’accidents historiques, tels que les quarks nés à différents stades de l’univers primitif. Ses pensées se sont également tournées vers la biologie et vers un vieux fléau, l’entropie. Nambu calcule que les particules de la taille d’un virus, lorsqu’elles sont placées dans un récipient en forme de pointe, semblent violer la gravité et l’entropie. Peut-être cachent-ils un indice sur la façon dont les formes de vie défient l’entropie et deviennent de plus en plus organisées. Prophétie ou fantaisie donquichotte ? Dans dix ans, on le saura peut-être.
Yoichiro Nambu (1921-2015)
https://academic.oup.com/ptep/article/2016/7/07B102/2330172?login=false
https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2008/nambu/biographical/
https://www.aps.org/publications/apsnews/updates/nambu.cfm
https://www.scientificamerican.com/article/profile-yoichiro-nambu/