諾貝爾物理獎得主「夸克之父」默裡·蓋爾曼去世

2020-12-03 圖說光影

2019年5月25日消息,被人譽為「夸克之父」和1969年獲得諾貝爾物理學獎得主默裡·蓋爾曼5月24日辭世,享年89歲。

默裡·蓋爾曼在1963年提出了夸克模型,並於1964年2月在歐洲《物理快報》上發表了關於夸克模型的論文「重子和介子的一個簡略模型」。該文雖然只有兩頁長和很少的公式,但卻是現代物理學的一個重要裡程碑。它非常簡潔地闡述了夸克模型。蓋爾曼在文中開頭寫道:「如果我們假設破缺的八重法理論能正確描述重子和介子的強作用,那麼我們試圖尋找這種情況的基本解釋。」他進而指出,「如果我們允許電荷為非整數值,那麼可以構造一個簡單而優美的方案」。他指出SU(3)基本表示的三重態應為三種夸克:上夸克u(up)、下夸克d(down)和奇異夸克s(strange),且電荷分別為2/3,-1/3,-1/3。並指出,重子由三個夸克組成,介子由一個夸克和一個反夸克組成。

關於「夸克」一詞,蓋爾曼取自J·喬埃斯的小說《芬尼根徹夜祭》的詞句「為馬克檢閱者王,三聲夸克」。夸克在該書中具有多種含義,其中之一是一種海鳥的叫聲。蓋爾曼認為,這適合他最初想給這些奇怪的分數荷亞單位一個奇特的發音的想法。同時,他也指出,這只是一個笑話,這是對矯飾的科學語言的反抗。

蓋爾曼在文中最後還指出,尋找穩定的電荷為-1/3和2/3的夸克,將使我們進一步確信真實夸克是不存在的。這使許多人認為蓋爾曼並不相信夸克是真實的。對這點蓋爾曼後來解釋到,「我這裡的意思是說,它們(分數荷夸克)將永久地禁閉在強子內部」。同時,他並不關心本體論問題。他所說的真實粒子是指實驗上能觀察到的粒子。

上世紀70年代隨著高能物理實驗的進行,特別是J/ψ 粒子的發現(1974年)以及弱電統一規範理論的成功,使人們確信了夸克的存在。現在人們認識到夸克有六味三色,除了u,d,s三味夸克外,還有粲夸克c(charm)、底夸克b(bottom)和頂夸克t(top)(1995年3月美國費米實驗室宣布已從實驗上證實了最後一種夸克——頂夸克的存在。至此,六種夸克的存在已全部被實驗證實)。每種夸克具有三種顏色(紅、黃、綠)的自由度。現今人們已確信夸克和輕子層次是目前人們達到的一個基本物質結構層次,這無疑顯示了蓋爾曼夸克模型的重要地位。

1972年蓋爾曼和弗裡茲還發展了夸克的「顏色」量子數概念。這是繼Y·南部和韓提出夸克具有另外荷思想的重要發展。蓋爾曼對倡導和發展量子色動力學理論也作出了許多必要的工作。量子色動力學(簡稱QCD)的命名就是出自蓋爾曼。

蓋爾曼在1969年「因關於基本粒子的分類及其相互作用方面的貢獻和發現」獲得了諾貝爾物理學獎。瑞典皇家科學院的I·沃勒教授在授獎儀式上,高度評價了蓋爾曼的科學工作,並指出「十幾年來蓋爾曼在粒子物理學中一直扮演著重要的角色」;他所引進的方法是「進一步研究粒子物理學的最強有力的手段之一」。整個國際物理學界對蓋爾曼獲得此項殊榮都表示了熱情的接受。

此外,蓋爾曼還是一個鳥類學家和語言天才。他和語言學家John Hawkins 合著有The evolution of human languages《人類語言的演化》。

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    2、穿著破舊的大皮鞋讀完學業:威廉·亨利·布拉格(勞倫斯·布拉格之父、1915年諾貝爾物理學獎得主之一)費曼是20世紀最偉大的物理學家之一,是一位獨闢蹊徑的思考者、保險柜破譯高手、瑪雅文字破譯者、原子彈之父,以及更廣為人知的諾貝爾物理學獎得主。物理學家弗裡曼·戴森初見費曼時,評價他:「半是天才,半是滑稽演員。」深入了解之後,他把評價修改為:「完全是天才,完全是滑稽演員」。
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    2 穿著破舊的大皮鞋讀完學業:威廉·亨利·布拉格(勞倫斯·布拉格之父、1915年諾貝爾物理學獎得主之一)亨利·布拉格小時候因為學習刻苦,成績優良,被保送到威廉皇家學院,同學大都是富家子弟,衣著講究,而布拉格家中很窮,連買一本書都非常困難,更不用說買新衣服了。
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    默裡·蓋爾曼蓋爾曼本人要知道這些文章對他的描述,真是不知道該是開心還是難過。依照他所提出的思路,他預言了許多粒子的存在,其中也包括了無法被觀測到的夸克粒子,他也因此被稱為「夸克之父」、「20世紀的門捷列夫」。可以說,蓋爾曼的工作讓粒子物理學邁進了全新的領域。
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    但這些亞原子粒子本身是由一些更小的粒子組成的,這些粒子叫做夸克。圖:夸克是所有物質的基本成分,但似乎沒有任何結構,似乎不可分割。「好吧,我認為最簡單的表述方式是夸克是物質的基本組成部分,是我們周圍所有物質的基本組成部分,」傑弗裡韋斯特解釋說,他是一位理論物理學家,是洛斯阿拉莫斯國家實驗室高能物理小組創始人,現在是聖達菲研究所的沙南傑出教授。
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    華中科技大學1986年諾貝爾物理學獎得主海因裡希羅勒1996年諾貝爾經濟學獎得主詹姆斯·莫裡斯1999年諾貝爾化學獎得主艾哈邁德·澤維爾2000年諾貝爾化學獎得主艾倫·黑格2000年諾貝爾經濟學獎得主詹姆斯·赫克曼2003年諾貝爾經濟學獎得主羅伯特·恩格爾2007年諾貝爾經濟學獎得主裡奧尼德·赫維茨2007年諾貝爾物理學獎得主彼得·格林貝格爾2012年諾貝爾化學獎得主布萊恩·
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    然而2008年的諾貝爾物理學獎卻頒給了南部陽一郎(Yoichiro Nambu)、小林誠和益川敏英這三位日本理論物理學家,這讓卡比堡和許多業內人士大跌眼鏡。斯德哥爾摩為什麼要把卡比堡教授撇下而選擇了看起來不太相干的南部教授?難道小林和益川僅僅因為將著名的「卡比堡角」(Cabibbo angle)擴展為含有一個不平庸CP破壞相位的3×3么正矩陣就值得獲獎嗎?
  • 排隊五年,今年的諾貝爾物理獎會是TA嗎?
    2015年開始,諾貝爾物理學獎先後頒給了這些研究領域:2015是粒子物理學,2016年是凝聚態物理學,2017年是宇宙天體物理學,2018年是原子分子及光物理學範疇,2019年諾貝爾物理學獎的獲獎成果是宇宙天體物理學範疇。