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希格斯和恩格勒同获2013年物理学诺贝尔奖 精选

已有 16870 次阅读 2013-10-8 18:36 |个人分类:生活点滴|系统分类:海外观察| 物理学, 诺贝尔奖

F. Englert and P. HiggsF. Englert and P. Higgs

2013 Nobel Prize in Physics

The Nobel Prize in Physics 2013 was awarded jointly to François Englert and Peter W. Higgs "for the theoretical discovery of a mechanism that contributes to our understanding of the origin of mass of subatomic particles, and which recently was confirmed through the discovery of the predicted fundamental particle, by the ATLAS and CMS experiments at CERN's Large Hadron Collider"


2012年7月4日两个科学家第一次见面的情况

François Englert and Peter Higgs meet for the first time, at CERN when the discovery of a Higgs particle was announced to the world on 4 July 2012.

下面三个重要文件非常值得阅读:科普版和学术版的都有,图片也非常精彩,今天比预计公布时间迟了1个小时,也许是有一些文件没弄好。

popular-physicsprize2013.pdf

press.pdf

advanced-physicsprize2013.pdf


         弗朗索瓦·恩格勒(Franois Englert)和彼得·希格斯(Peter W. Higgs)因预测希格斯玻色子存在而获2013年诺贝尔物理学奖。


彼得·威尔·希格斯可以说是众望所归,早就有人预测今年的诺贝尔奖金非希格斯玻色子的研究莫属。

1964年,恩格勒和罗伯特·布绕特(Robert Brout,已故)共同提出希格斯机制与希格斯玻色子理论。同年,彼得·希格斯也在《物理快报》发表文章,提出希格斯机制理论。另一组研究者,汤姆·基博尔、卡尔·哈庚杰和拉德·古拉尼也在同一年独立提出类似的结果。

彼得·威尔·希格斯

Peter Ware Higgs,生于1929529日。英国理论物理学家,爱丁堡大学荣誉退休教授,他以希格斯机制与希格斯粒子而闻名于世。彼得·希格斯出生在英格兰泰恩河畔纽塞,他在1960年毕业于伦敦国王学院,1980年到1996年期间曾在爱丁堡大学任教。

201274日,CERN宣布LHC的紧凑μ子线圈探测到质为125.3±0.6GeV的新粒子 (超过背景期望值4.9个标准差),超环面仪器测量到质量为126.5GeV的新粒子。而在2013314日,欧洲核子研究组织发布新闻稿表示,先前探测到的新粒子是希格斯玻色子。希格斯机制广泛被视为粒子物理学标准模型的重要理论基础,彼得·希格斯获得过许多奖项,包括1997年获得狄拉克奖章及英国物理学会理论物理杰出贡献奖、2004年获得沃尔夫物理学奖和2010年荣获樱井奖。2012年,史蒂芬·霍金在被访问时表示,彼得·希格斯应该获得诺贝尔物理学奖。

彼得·希格斯出生在英格兰泰恩河畔纽塞,父亲曾在BBC担任声音工程师。希格斯童年时患有气喘,后来因为父亲工作的缘故,全家在第二次世界大战期间搬离泰恩河畔纽塞,他也因此没有继续在学校接受教育。希格斯的父亲后来居住在贝德福德,希格斯与母亲则留在布里斯托。他后来进入可安文法学校就读,并受到校友保罗·狄拉克在物理方面的影响。

希格斯17岁时进入伦敦市立中学就读,专研数学。彼得·希格斯后来获得伦敦国王学院物理学位,并成为爱丁堡大学研究员,也曾在伦敦帝国学院及伦敦大学学院任职。希格斯在1960年返回爱丁堡大学担任讲师,然后在1980年成为爱丁堡大学教授。他在1983年成为英国皇家学会会员,并在1984年获得卢瑟福奖。希格斯在1991年成为英国物理学会会员,然后在1996年退休成为爱丁堡大学荣誉教授。他在2008年成为斯旺西大学荣誉教授。

希格斯在爱丁堡大学期间首先对质量研究感兴趣,并逐渐发展出希格斯场理论。因为希格斯场遍布于宇宙中,某些带质量的基本粒子与希格斯场相互作用而获得其质量,而相互作用的副产品为希格斯玻色子。

希格斯机制的起始原先来自于芝加哥大学日本物理系教授南部阳一郎,他发现亚原子物理学的自发对称性破缺机制,提出南部-戈德斯通定理,认为连续对称性被自发破缺后必存在额外的零质量玻色子,称为戈德斯通玻色子。1963年,菲利普·安德森发表论文指出,类似戈德斯通玻色子的准粒子也可以在其它物理学领域找到,他猜测,对于相对论性模型,假若正确应用规范不变性理论,戈德斯通玻色子问题应该可以迎刃而解。

希格斯在1964年于苏格兰高地健行时突然获得灵感,随后在美国物理学会《物理快报》发表论文解决南部-戈德斯通定理留下的难题。希格斯在论文里提出希格斯机制理论,但是遭到《物理快报》退回。于是他将论文转投到《物理评论快报》,同时有另外五位科学家也获得相同的结论,包括弗朗索瓦·恩格勒、罗伯特·布绕特、杰拉德·古拉尼、卡尔·哈庚和汤姆·基博尔。这六位物理学者分别发表的三篇论文在《物理评论快报》50周年庆祝文献里被公认为里程碑论文。

2011年底,大型强子对撞机的两个实验分别独立在质量为125GeV附近,侦测到希格斯玻色子可能出现过的迹象[18]20127月,CERN宣布发现新玻色子,符合希格斯玻色子的质量与性质。2013314日,欧洲核子研究组织发布新闻稿表示,先前探测到的新粒子是希格斯玻色子。


弗朗索瓦·恩格勒

François Englert, 19321106日-)是比利时理论物理学者,在粒子物理学做出重要贡献。

1964年,恩格勒和罗伯特·布绕特共同提出希格斯机制与希格斯玻色子理论。另外还有两个研究小组也在同年独立地提出类似结果,一组为杰拉德·古拉尼、卡尔·哈庚、汤姆·基博尔,另一组为彼得·希格斯。六位物理学者分别发表的三篇论文,在《物理评论快报》50周年庆祝文献里被公认为里程碑论文。恩格勒的主要研究领域为统计力学、粒子物理学、宇宙学。

1955年,恩格勒从法语布鲁塞尔自由大学毕业,获得学士学位。毕业后,他选择留在学校继续攻读博士。1959年,得到博士学位。同年他成为康乃尔大学的副研究员,上司是助教授罗伯特·布绕特。他们成为好朋友与密切工作伙伴。1960年,恩格勒升任为助教授。1961年,恩格勒返还比利时,布绕特全家也跟着一起去法语布鲁塞尔自由大学,布绕特在那里担任正教授。1964年,恩格勒擢升为正教授。1980年,布绕特与恩格勒共同领导理论物理组。1998年,恩格勒成为荣誉退休教授。

19646月,布绕特团队发表了三页论文,他们指出,假定在量子真空(quantum vacuum)里标量场的振幅不等于零,则会引起自发对称性破缺,从而促使某些规范玻色子获得质量。由于电磁相互作用的光子与传递弱相互作用的WZ玻色子都是规范玻色子,这结果是统一弱相互作用与电磁相互作用的关键。稍后,希格斯独立发表论文概述怎样能够应用局域规范不变性来回避戈德斯通定理。不久之后,希格斯发表第二篇论文,他将上述回避方法加以延伸应用于一种非常简单模型,借以描述规范矢量场怎样获得质量。在这篇论文里,希格斯给出后来知名为“希格斯玻色子”的假定量子的方程。希格斯的1966年论文又推导出希格斯玻色子的衰变机制;只有带质量玻色子衰变,假若找到衰变的迹象,就可以证实希格斯玻色子存在。

古拉尼团队论文提到了布绕特团队与希格斯分别独立于1964年发表的论文。这论文也推导出希格斯玻色子的存在,但是希格斯的希格斯玻色子具有质量,而古拉尼团队的希格斯玻色子不具有质量,这结果令人疑问两种希格斯玻色子是否相同。在2009年与2011年发表的两篇论文中,古拉尼解释,在古拉尼团队给出的模型里,取至最低阶近似,玻色子的质量为零,但是这质量的数值没有被任何理论限制;取至较高阶,玻色子可以获得质量;另外,只有古拉尼团队论文明白写出模型里没有零质量戈德斯通玻色子,这论文是唯一对于整个希格斯机制给出完整分析的论文。

1971年,正在乌特勒支大学攻读博士的杰拉德·特·胡夫特与他的论文指导教授马丁纽斯·韦尔特曼共同将杨-米尔斯理论加以重整化。他们表示,假若按照希格斯机制来实现杨-米尔斯理论的对称性破缺,则杨-米尔斯理论可以重整化。这是二十世纪理论物理学的重要成就之一。由于这贡献,希格斯机制开始得到理所当然的重视。1999年,胡夫特与韦尔特曼共同因此获得诺贝尔物理学奖。




2013年诺贝尔奖
http://blog.sciencenet.cn/blog-41174-731142.html

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