1979年诺贝尔物理学奖
1979年诺贝尔物理学奖
1979年物理学奖,由三位物理学家分享,他们是美国的谢尔顿·格拉肖(Sheldon L.Glashow)、史蒂文·温伯格Steven Weinberg)和巴基斯坦的阿布杜斯·萨拉姆(Abdus Salam),以表彰他们关于基本粒子间弱相互作用和电磁作用的统一理论(电弱统一理论)的贡献,并预言了弱中性流的存在。
谢尔顿·李·格拉肖(Sheldon Lee Glashow,1932—),出生于美国纽约。父亲为了躲避沙俄对犹太人的迫害,年轻时从俄国移居到美国,当了一名管钳工。格拉肖有两个哥哥,比他大十几岁。父母和哥哥都很喜欢他,给他创造了较好的条件,让他学习科学。他在家里的地下室有自己的化学实验室,从小就对科学有强烈的兴趣。1947年格拉肖进纽约的布朗克斯理科中学,温伯格是他的同窗好友。格拉肖酷爱读书,并组织了一个科学幻想俱乐部,出版了中学科学幻想杂志。1950年格拉肖和温伯格一起进入康奈尔大学。格拉肖对那里的本科教学不大满意,因为有名的教授都去给研究生开课,于是就在三四年级时选修了经典电磁理论、量子场论之类的研究生课程他还经常参加学术报告会。和中学时一样,他喜欢和同学们讨论问题。1954年格拉肖大学毕业,进入哈佛大学,选择了著名物
理学家施温格当自己的导师。在施温格的指导下,格拉肖选择“基本粒子衰变中的矢量介子”作自己的博士论文题目1958年获博士学位。后得到一笔美国科学基金会资助,去丹麦的理论物理研究所那里做了两年的研究工作在这段时期,他发现了关于弱电统一理论的SU(2)×U(1)模型。
这项重要工作实际上在做博士论文时就已有准备,他在论文附录中就提到了电统一的思想,而这一思想正是他的导师施温格首先倡导的。1956年施温格就已开始考虑电统一理论。这件事的由来还应追溯到李政道和杨振宁对弱相互作用中宇称不守恒的发现。这一发现促使人们认识到弱相互作用是普适的V-A型理论,并使人们注意到弱相互作用和电磁相互作用之间有某种共同点,从而进一步考虑两者之间的统一性。1957年,施温格发表的论文中提出弱相互作用是由光子和两个矢量玻子传递的,这三种粒子应该组成三重态。这个理论因为本身的缺陷:是张量型的而不是V-A型的,又没有考虑到弱中性流,因此没有成功。1958年格拉肖把他的博士论文附录扩展为以“矢量介子相互作用的可重正性”为题的论文,他主张弱电统一理论应以杨振宁-米尔斯(R.L.Mills)的规范理论为基础。在这篇论文中他还试图证明杨-米尔斯理论是可重正的。这一年格拉肖英国就自己对电统一理论的看法作了一次学术报告,听众中有来自巴基斯坦的萨拉姆。萨拉姆也是
受施温格的启发正在研究统一电相互作用的问题,并对重正化大伤脑筋,因为他和他的合作者一时无法克服无穷大的问题。当他听格拉肖说到自己的理论是可重正化时,竟大为惊奇于是仔细研究了格拉肖的做法,结果发现格拉肖的论文有错误。
格拉肖并没有因为这件难堪事灰心,他继续进行电统一理论的研究。1960年,格拉肖发现描述电相互作用的规范必须大于SU(2)。由此他想出了一条通向可重正化的方案,即在SU(2)×U(1)中有两个电中性的传播子,一个是无质量的光子,另一个是有质量的中性矢量介子。格拉肖把这个想像中的中性矢量介子称为B。他把这些思想写成论文“弱相互作用的部分对称性”。这篇论文与1958年写成的那一篇不同之处在于,他假设弱电统一规范粒子是四个,而前一篇假设的是三个,即一个矢量玻子的三重态。他现在假设应该在三重态之外再引入一个中性矢量玻子。也就是说,还存在有一种全新的弱相互作用,是由假设中的中性矢量玻子传播的。这一矢量子B多年后才得到证实,人们称之为Z0
然而,格拉肖的理论仍然没有得到人们的认可,主要原因当然是他假设的B矢量介子一时得不到证实,而且他的理论仍然是不可重正的,他把量子电动力学和杨-米尔斯的规范诺贝尔为什么没有数学奖理论
这两种理论联合成一体,可是电磁作用力宇称守恒,而弱相互作用宇称不守恒,有点自相矛盾。格拉肖没有气馁,1961年又写了一篇论文讨论电统一理论。后来,他的同学温伯格和在英国的萨拉姆继续推进这项研究使之达到完善。
史蒂文·温伯格Steven Weinberg,1933—),与格拉肖一样出生于美国纽约,他比格拉肖小几个月。和格拉肖一样,温伯格也是从小热爱科学,后来两人一起念中学和大学,在他们的集体中还有一位物理学家,名叫费恩伯格(G.Feinberg)。费恩伯格和温伯格后来还一起研究过μ介子,并联名发表过几篇论文。三人从小要好,都是中学科学幻想俱乐部的成员,经常聚会,讨论科学问题。在大学期间,温伯格选定理论物理学作为自己的专业。1954年他拿到学士学位随后去哥本哈根的尼尔斯·玻尔研究所攻读研究生。1955年,他回到普林斯顿大学,在特雷曼(S.Treiman)教授指导下攻读博士学位,论文目为“强相互作用在衰变过程中的作用”,内容关于重正化理论在弱相互作用过程中强相互作用效应的应用。可见,重正化在他的研究中占有重要地位。1957年—1959年,温伯格在哥伦比亚大学当博士后,以后又到伯克利加州大学工作。1966年,温伯格离开伯克利,接受了哈佛大学提供的讲师职位。1967年他成为麻省理工学院的客座教授。1973年温伯格成为了哈佛大学的希金斯教授。1979年温伯格提出了对量子场论重整化的现代观点,认为所有的
量子场论都是有效理论,并且改变了对以往理论包括他自己在1967年文章中提出的理论的看法,提出合理的量子场论都应该是可重整的。这个观点开辟了一系列有效理论的发展,包括量子引力低能QCD和重夸克有效场论,它在目前的研究中仍然有相当的吸引力。1982年温伯格作为一个基金会的科学部主席来到德州大学奥斯汀分校,并且成立了该物理系的理论组。2008年,温伯格在1976年提出的一种新的强相互作用再度成为热点,因为LHC(大型强子对撞机)计划开始运行,它作为一个解决问题有可能被观测到。

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