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1、从断臂维纳斯谈起——2008年诺贝尔物理学奖华中科技大学张端明2008.12.07一、2008年诺贝尔物理学奖2008年１０月７日瑞典皇家科学院宣布，美国籍科学家南部阳一郎和日本科学家小林诚、益川敏英获得２００８年诺贝尔物理学奖。亚原子物理学中自发对称性破缺机制（"thediscoveryofthemechanismofspontaneousbrokensymmetryinsubatomicphysics"）有关对称性破缺的起源，预言自然界存在三代夸克（"thediscoveryoftheoriginofthebrokensymmetrywhichpredic
2、tstheexistenceofatleastthreefamiliesofquarksinnature"）奖金总额为１０００万瑞典克朗（约合１４０万美元）南部阳一郎获得诺贝尔物理学奖的一半小林诚和益川敏英分享另外一半奖金南部阳一郎（YoichiroNambu）1921年出生于日本芝加哥大学教授南部-戈德斯通（Goldstone）定理自发对称破缺的开创性工作首先把凝聚态物理方法运用于粒子物理理论，提出了著名的南部-Jona-Lasinio模型。Jona-Lassinio,G.andNambu,Y(1961a).Phys.Rev.,122,345Jona-Las
3、sinio,G.andNambu,Y(1961b).Phys.Rev.,124,246小林诚（MakotoKobayashi）1944年出生于日本现就职于日本筑波高能加速器研究社。益川敏英（ToshihideMaskawa）1940年出生于日本京都大学名誉教授，京都产业大学物理学部教授1972年名古屋大学小林诚和益川敏英在标准模型的框架CP破坏的起源预言存在三代夸克（c、t、b）引入弱电相互作用的cabibo·小林·益川矩阵M.KobayashiandT.Maskawa,ProgressofTheoret.Phys.49(1973)652引用率高达5920次4
4、次4次1次28次20次8次粒子物理(高能物理)凝聚态物理天体物理原子分子物理光学等离子体物理1946-2008年62次Nobel物理学奖说明其中有的年份是两个物理领域合得例1978年物理学奖凝聚态物理和天体物理低温He-4超流研究发现宇宙3K背景辐射诺贝尔物理学奖各领域分布粒子物理(高能物理)1/3强凝聚态物理1/3左右其他领域1/3左右——粒子物理的重要成果越来越少大的加速器越来越难造二、对称性自发破缺(spontaneousbrokensymmetry)几何对称性1.对称性几何对称内禀对称宇称对称——镜像对称（P对称）电荷共轭对称（C变换）电磁相互作用过程
5、遵从C变换对称++++++------e-------++++++e+2.对称性的破缺明显的破缺弱相互作用宇称不对称P变化下左旋的中微子变成右旋的中微子自然界不存在镜子里是右旋中微子，是现实世界没有的弱相互作用的CP对称性自发破却——隐藏的对称性（Hiddensymmetry）能量磁化强度S极N极（a）能量N极磁化强度S极基态（b）铁磁体磁化曲线（a）高温磁化强度曲线（b）低温磁化强度曲线基态对称性自发破缺——萨拉姆的宴会中传餐巾纸三、高能物理的标准模型1.宇宙最小的砖石——夸克和轻子夸克构成中子和质子氦原子2.标准模型夸克轻子传递力的粒子基本粒子家族四种力是
6、如何传递的“富态”的W粒子步履艰难的穿梭在弱相互作用粒子之间3.标准模型的成员夸克物质粒子轻子m≠0胶子mg=0规范粒子光子mr=0中间玻色子mw≠04.标准模型和杨-米尔斯理论杨-米尔斯理论（1954）现代量子理论发展的最高峰杨振宁与杜致礼杨振宁5.规范原理要求：规范粒子质量为0对称性自发破缺（Higgs机制）四、南部与Higgs机制对称性自发破缺LandauAnderson（凝聚态物理：铁磁性、超导）D.TerHear(ed.),CollectedPaperofL.D.Landau,PergamonPress,NewYerk(1965)P.W.Anders
7、on,BosicNotionsofCondensedMatterPhysics,Benjami-Cummings,MenloPark(1984)对称性自发破缺：仅仅观测到局部的有序扰动库柏对液体平滑地流动南部的贡献应用到量子论南部-Goldstone定理ε(φ)Im(φ)Re(φ)ε(φ)Re(φ)Im(φ)复φ’场论的真空Goldstone定理Higgs机制一部分Goldstoe粒子消失中间玻色子“吃掉”另一部分Goldstone粒子获得质量保有规范对称性P.W.Higgs,(1964a)，Phys.Lett.,12,132P.W.Higgs,(1964b)
8、，Phys.Rev.Lett.,13,
