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诺奖预测!今年物理学奖花落谁家? 精选

已有 9296 次阅读 2019-10-3 20:42 |系统分类:科研笔记

作者:施郁(复旦大学物理学系教授)

按照我以前总结的规律[1],今年的诺贝尔物理学奖可能会授予粒子物理领域。


具体来说,可能会授予历史上对认识强相互作用和夸克做出重要贡献的理论物理学家。


可能性最大的是比约肯(James Bjorken,斯坦福大学)。


比约肯


1967年,比约肯预言了电子-核子非弹性碰撞中的标度行为。


核子是指质子或中子。标度行为是说,决定碰撞概率分布的结构函数取决于能量和动量之比。


比约肯的预言一年后被斯坦福直线加速器(SLAC)的实验证实。


不久,费曼在此标度行为基础上,提出核子由点状的部分子组成[2]


后来,部分子被认为是夸克和胶子的高能近似。


做出实验的三位实验物理学家Jerome I. Friedman, Henry W. Kendall 和 Richard E. Taylor已经获得1990年诺贝尔物理学奖。


另外,比约肯还曾和格拉肖(Sheldon Glashow)于1964年提出粲夸克。


比约肯还与德雷尔(Sidney Drell)合写过《相对论量子力学》和《相对论量子场》教科书。


比约肯关于标度行为的预言是在阿德勒(Stephen Adler)的求和规则基础上做出的。



阿德勒


阿德勒求和规则是说,正反中微子和核子散射的结构函数之差是一个常数。


阿德勒此前还有一个π介子与核子散射的求和规则(Weisberger也独立发现)。


这些都是流代数理论的成果,流代数理论是盖尔曼1964年提出,通过各种“流”的对称性,研究夸克的性质。


阿德勒还阐明了手征反常(意思是,经典上因为违反守恒律而不能发生的过程,因为量子效应而可以发生)。


在阿德勒之前,贝尔(John Bell)和贾基夫(Roman Jackiw)已发现了手征反常。


外,贾基夫在拓扑孤子(Jackiw-Rebbi模型)、有限温度量子场论等方面的工作对于粒子物理和凝聚态物理都是重要的。


贾基夫


1972年,在流代数、深度非弹性散射、标度等理论和实验进展的基础上,盖尔曼和弗里兹希(Harald Fritzsch)提出夸克的色自由度,并将非阿贝尔规范理论(又叫杨-米尔斯理论)用在上面,以胶子作为规范场,这就是量子色动力学 [3]


盖尔曼今年5月去世。 


我在一篇文章里写道:“由于诺贝尔奖一般不会授予已经得过诺奖的人,盖尔曼的去世或许增加了弗里兹希与他人分享诺奖的可能性。”[4] 

弗里兹希


阿德勒(普林斯顿高等研究院)、贾基夫(麻省理工学院)、弗里兹希(慕尼黑大学)也有可能获奖。


关于粲夸克的GIM机制也很重要。GIM是指格拉肖、伊利波洛斯(Jean Iliopoulos)和玛雅尼(Luciano Maiani)。


1970年,他们用电弱理论表明,粲夸克的存在可以解释在弱相互作用下,奇异数的改变不超过1 [3]


1974年,丁肇中组和里希特(B.Richter)组发现J/ψ粒子,确认了粲夸克的存在乃至夸克模型的真实性,因此丁肇中和里希特分享了1976年诺贝尔物理学奖。


但是,得过诺奖的格拉肖还健在,又不大可能得第二次,因此伊利波洛斯和玛雅尼目前也不大会得奖。


参考文献:

[1] 施郁. 科学网博客,2009-9-11,2012-10-9,2015-9-29,2016-9-25,2017-9-29,2018-10-1;诺贝尔奖几点回顾,现代物理知识,2018,30(6):66-68

[2] 施郁. 费曼百年,知识分子,2018-11-11,2018 -11-18;永远的少年:诞辰百年,逝世卅年,费曼的影响为何长盛不衰,科学,2018,70(6):1-10

[3] 施郁. 规范理论一百年,知识分子,2019年3月31日; 科学,2019,71(3): 54-58 ; 71(4): 49-53

[4] 施郁. 纪念盖尔曼,知识分子,2019年5月26日


(原文首发于科学网公众号)




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