2004年诺贝尔物理学奖简介.docxVIP

2004年诺贝尔物理学奖简介 瑞典皇家科学院于2004年获得美国科学家戴维格洛斯（j.g洛斯）、戴维波洛斯（h.大卫普罗利茨）和马克韦塞克（马克韦塞克），他们在粒子物理的强相互作用理论上发现了“逐渐自由”现象。他们的理论解释了为什么夸克在高能状态下有近乎自由粒子的行为。格罗斯、波利策2人与维尔切克相继完成了这一发现,格罗斯,波利策合写的论文与维尔切克的论文最初“背靠背地”发表在《Physical Review Letters》上。为QCD奠定了基础。近年来人们对QCD进行了深入研究,特别是在日内瓦的欧洲粒子物理研究所(CERN),QCD理论在大量实验中已经得到了证实。 1 中美研究工作的发展历程 1973年,维尔切克正在普林斯顿大学读研究生,师从格罗斯。师徒俩1973年发表论文,揭示了粒子物理强相互作用理论中的渐近自由现象。同年,波利策也独立发表了相关论文。 戴维·格罗斯1941年2月19日出生于美国首都华盛顿,1966年在著名的加利福尼亚大学伯克利分校获得物理学博士学位。之后,他曾在哈佛大学和普林斯顿大学工作,并于1972年被普林斯顿大学聘为教授。1997年1月担任加利福尼亚大学圣巴巴拉分校的卡夫利理论物理研究所所长。在从事物理学研究的几十年间,他曾获得美国国家科学院、美国物理学会、美国科学促进会和一些私人基金会的多项科学大奖。 戴维· 波利策1949年8月31日出生,1974年获得哈佛大学的物理学博士学位,目前在加利福尼亚理工学院物理系担任教授,同时也是该校粒子物理研究领域的学术带头人之一。 弗兰克· 维尔切克1951年5月15日出生在纽约的皇后区,1974年获普林斯顿大学物理学博士学位。毕业后在普林斯顿开始执教生涯。1988年前往美国西海岸的加利福尼亚大学圣巴巴拉分校担任教授。2000年秋天重回东海岸,担任麻省理工学院物理系教授。他被誉为美国最杰出的理论物理科学家之一。 2 qcd的“夸人”研究 什么是自然界中最小的物质?这些微粒是如何构成我们周围的世界的?大自然中的相互作用力来自何方?它们如何形成?这些贯穿了整个20世纪的问题至今仍然困扰着理论物理和实验物理学。而3位获奖者对夸克渐进自由现象的发现,奠定了QCD的基础,对微观世界的研究作出了重大贡献。 夸克是比质子和中子等亚原子粒子更基本的物质组成单位,夸克通过强作用力组成质子和中子,而这种强作用力主要通过另一种名为胶子的基本粒子来传递。但物理学家们至今还没有发现自由的单个夸克,只有2个或3个夸克的集合体才能处于自由状态,通常情况下夸克总是被约束在质子和中子内部。获得2004年诺贝尔物理学奖的格罗斯、波利策和维尔切克提出的“渐近自由”理论,为此提供了解释。 1964年美国物理学家盖尔曼提出了夸克模型,认为介子是由夸克和反夸克所组成,重子是由3个夸克组成。他因此获得了1969年诺贝尔物理奖。由于要用3个这种假设的粒子结合起来,才能构成1个已知的粒子,盖尔曼就想起了作家乔伊斯的《芬尼根斯·韦克》中的一句话:“3个夸克才顶得上1个马克。”因此,盖尔曼就把这些假设中的粒子命名为“夸克”。夸克的2个令人惊奇之处,就是它们应该带有非整数电荷。所有已知的电荷不外以下几种情况:或者等于电子的电荷(-1),或者等于质子的电荷(+1),再不然,就是正好等于这2种电荷的若干倍。但是,p夸克的电荷只有+2/3,n夸克和λ夸克的电荷只有-1/3。这样,1个质子将由1个n夸克和2个p夸克构成,一个中子则由2个n夸克和1个p夸克构成,余者依此类推。自从盖尔曼第一次提出存在夸克粒子以来,物理学家就一直千方百计想找到夸克存在的迹象,但却没有成功。 中国科学院院士、中国科学院理论物理所研究员、博士生导师何祚庥得知美国科学家凭借QCD的“夸克渐近自由”获得2004年度的诺贝尔物理学奖后,对美国同行表示祝贺与敬佩的同时,又感觉“非常之遗憾”…… 因为,“在这个领域里,我们的研究曾早于美国,成果也非常接近最后的结果”。在这个领域里我们曾与美国等科学家一样在国际前沿工作,取得了非常有意义的成果,发展势头非常好。我国在1965年率先提出了夸克模型(在我国也叫做“层子模型”)这一QCD中的关键理论,而且,当时提出的关于颜色的概念已经很接近最后的结果。按时间推算,这次获奖科学家的论文发表在1973年,主要的研究时间在1967～1969年,而在该课题的研究中,中国所取得的重大阶段成果是在1965年,在1965～1966年期间,中国科学家还在继续该课题的研究。“我们当时稍稍早于美国等一些国家”。但是,随之而来的“文革”使所有的科研工作被迫停止,丢失了一次“冲刺”诺贝尔奖的机会。 目前,虽然物理学家们还没有办法得到单独存在的夸克,但他们已经发现夸克共有6种:上夸克、下夸克、粲夸克、奇夸克、顶夸克和底夸克。上夸克、下夸克质量