南部、小林和益川榮獲諾貝爾物理學獎

關於所謂對稱性破缺的研究有助於塑造標準模型,並解釋了為什麼物質勝過反物質

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三位研究所謂對稱性破缺的研究人員獲得了今天的2008年諾貝爾物理學獎,他們的研究有助於解釋宇宙最小組成部分的複雜運作方式。一半獎金授予芝加哥大學的南部陽一郎,另一半由日本筑波市高能加速器研究機構的小林誠和京都大學湯川理論物理研究所的益川敏英分享。

這三位男性都因數十年前完成的工作而獲獎:南部因其在 20 世紀 60 年代對“自發對稱性破缺”的描述,以及小林和益川因其在 20 世紀 70 年代對對稱性和被稱為夸克的粒子的研究而獲獎。

諾貝爾委員會表示,1960 年,南部描述了自發對稱性破缺,這種破缺“將自然的秩序隱藏在看似混亂的表面之下”。(委員會用橙子來說明這一原理——雖然將水果描述為球體很有用,但實際上,當近距離觀察時,它會在細微的方式上偏離球形。)南部的工作有助於為粒子物理學的標準模型提供資訊,該模型描述了基本粒子的行為以及支配自然的四種基本力中的三種。(引力,第四種力,尚未在標準模型中找到位置——物理學家希望大型強子對撞機一旦明年開始執行,將有助於解決這個問題。)

具體而言,南部的工作描述了這些基本力如何如此不同,以及基本粒子,包括那些介導這些力的粒子,如何具有如此不同的質量——根據諾貝爾委員會的說法,頂夸克的質量是電子的 300,000 多倍,而光子根本沒有質量。

美國物理學會 (APS) 副主席、普林斯頓大學的柯蒂斯·卡倫在 APS 的一份宣告中說:“南部深刻地加深了我們對質量的理解。”“他 60 年代早期的有先見之明的工作今天使我們能夠解釋質子和中子(以及,透過延伸,原子核)如何由幾乎沒有質量的夸克組成,但卻非常重。”(ScientificAmerican.com 試圖透過電話聯絡南部,但沒有成功,他辦公室的答錄機已滿。)

小林和益川在他們的工作中預測了三類夸克的存​​在——當時只知道兩類——這一預測在後來的粒子加速器實驗中得到了證實。這項工作有助於解釋為什麼所有粒子並不總是對稱的,包括區分粒子和反粒子。這種區分對於宇宙的存在至關重要——物質和反物質在接觸時會湮滅,因此在某種程度上,物質必須比其對應物更具優勢才能形成我們今天居住的宇宙。(兩者都在大約 140 億年前的大爆炸中等量產生。)

卡倫在他的宣告中說,這兩位男性“開發了一個描述夸克固有質量的框架,該框架已在壯觀的實驗細節中得到驗證”。“他們的工作為理解為什麼物質在我們宇宙中大大超過反物質提供了一個框架。”(小林機構的公共關係辦公室在新聞釋出時無法聯絡到。)

在會後網路直播採訪中,瑞典皇家理工學院的佩爾·卡爾森表示,2008 年諾貝爾獎獲得者的工作“使我們能夠理解粒子物理學的標準模型”。瑞典皇家科學院秘書長貢納爾·厄奎斯特在宣佈該獎項時說:“多虧了對稱性破缺,我們才坐在這裡。”

去年的獎項頒給了阿爾伯特·費爾和彼得·格林貝格,因為他們在 20 世紀 80 年代後期發現了巨磁阻效應,這種效應使硬碟容量大幅擴充套件成為可能。

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