2008年诺贝尔物理学奖得主主要成果介绍

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1、2008年诺贝尔物理学奖得主主要成果介绍瑞典皇家科学院诺贝尔奖委员会宣布将2008年度诺贝尔物理学奖授予授予美国科学家南部阳一郎和两位日本科学家小林诚、利川敏英。南部阳一郎因为发现次原子物理的对称性自发破缺机制而获奖，日本科学家小林诚、利川敏英因发现对称性破缺的来源获此殊荣。南部阳一郎是美国公民，1921年出生在日本东京，他1952年从东京大学获得科学博士学位，他是芝加哥大学恩里科-费米学院的名誉退休教授。小林诚是日本公民，他1944年出生在日本名古屋，1972年获得名古屋大学博士学位，他是日本筑波的高能加速器研究组织的名誉退休教授。利川敏英是日本公民，1940年出生，他1967年获

2、得名古屋大学博士学位，他目前是东京大学汤川理论物理研究所的名誉退休教授。南部阳一郎将获得一半的奖金。小林诚、利川敏英将分享另一半奖金。我们的世界并非以一种完美对称的方式运行，这归因于微观层面上对称性的“偏离”。早在1960年，南部阳一郎就给出了基础粒子物理中的对称性自发破缺的数学描绘。对称性自发破缺在一个显然很混杂的表面隐藏了自然的秩序。它被证实是非常有用的。南部阳一朗的理论渗透了基础粒子物理的“标准模型”。这一模型用一个单一的理论统一了所有物质的最小的构建单元和自然界四种自然力中的三种。南部阳一朗所研究的对称性自发破缺与小林诚、利川敏英所描述的对称性破缺存在不同。这些自发事件看起来

3、在宇宙开始出现就存在，当这一现象1964年首次出现在粒子实验时，人们对此感到非常震惊。科学家们近年才完全证实了小林诚、利川敏英1972年给出的解释，这是小林诚、利川敏英获得诺贝尔物理学奖的原因。他们在标准模型的框架下对对称破缺进行了解释，但是需要将模型扩展至三个夸克家族。他们所预言的这些表夸克最近才在物理实验中出现。美国斯坦福的BaBAR和日本筑波的Belle两个粒子探测器2001年晚些时候都发现了互相独立的对称破缺，这一结果正是小林诚、利川敏英三十年前所预言的那样。到目前为止，人们仍无法解释一种同类型的对称破称，它是140亿年前宇宙大爆炸时宇宙起源的幕后力量。如果宇宙大爆炸产生了相

4、同的物质和反物质，它们应当互相抵消，但这并没有发生，每100亿个反物质粒子就有一个额外的物质粒子发生了微小的偏移。这种对称破缺可能是使我们宇宙得以幸存的原因。这究竟是如何发生的仍待探索，也许，日内瓦的欧洲核子研究中心的新型粒子加速器将帮助解开一些仍在继续困扰我们的奥秘。对称性破缺对称性破缺是量子场论的重要概念，指理论的对称性为真空所破坏,对探索宇宙的本原有重要意义。它包含“自发对称性破缺”和“动力学对称性破缺”两种情形。symmetrybreaking　根据已知理论，大约137亿年前，宇宙在一次“大爆炸”中诞生。之后，夸克、电子等粒子和同样数量质量但电荷相反的反粒子构成了物质。粒子和

5、反粒子一旦碰撞，将“同归于尽”。因此，如果两者始终并存，宇宙中的物质最终将消失殆尽，但是，现在的宇宙中只有粒子“幸存”，没有发现反粒子。科学家认为，反粒子幸存率不如粒子，是因为除电荷相反外，还存在其他微小差异，这种粒子和反粒子的性质差异被称为“对称性破缺”，它的机制是亚原子物理学的一大谜团。它们在理论物理模型中都有重要应用。著名例子分别为标准模型中的希格斯机制和超导物理中的BCS理论。　　被真空解破坏的对称性可以是整体或局域对称性，对称群可以是分立或连续的。　　中国科学院物理研究所研究员、博士生导师曹则贤说，“这是一个涉及基础物理和群论的概念，现在已被广泛应用到许多物理领域的研究中。

6、”　　什么是对称性破缺？曹则贤举了一个简单的例子：水和水蒸气在各个不同空间方向上都是一样的，具有球对称性。将水慢慢冷却，在冰点的时候水会结成冰，而冰中的水分子是有择优取向的。这时，它的对称性变低了。“我们说在水结成冰的过程中发生了对称性破缺。”曹则贤说，如果这个例子还嫌抽象的话，可以观察一下我们的手——手掌是连续的，往前则分出5个分立的手指，这也可以表述为发生了对称性破缺。　　“自发对称性破缺在物理理论中指的是真空态比描述体系的拉格朗日量具有更低对称性的情形。”曹则贤说，“这是关于基本粒子物理的一个概念，在日常生活层面很难找到一个恰当的比喻来描述它。”　　曹则贤介绍，南部阳一郎在20

7、世纪60年代最先在超导研究中引入了自发对称性破缺的概念，后将之应用到粒子物理的研究，发展了自发对称性破缺模型以揭示重子质量的起源。小林诚和益川敏英则在上世纪七十年代引入了描述夸克质量的ＣＭＫ矩阵，特别是认识到在矩阵的夸克三角形区中的电荷－宇称对称性破缺要求至少三代，即获奖理由中所谓的三族不同的夸克。　　曹则贤说，自发对称性破缺、夸克和基本粒子质量的起源都是近代物理学的重要概念，此前美国科学家盖尔曼就因夸克概念的提出而于１９６９年获得了诺贝尔物理学奖，3位美