《从断臂维纳斯谈起》由会员分享，可在线阅读，更多相关《从断臂维纳斯谈起（63页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
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年月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、益川敏英获得年 诺贝尔物理学奖。 亚原子物理学中自发对称性破缺机制 （“ the discovery of the mechanism of spontaneous broken symmetry in subatomic physics“） 有关对称性破缺的起源，预言自然界存在三代夸克（“the discovery of the origin of the broken symmetry which pre
2、dicts the existence of at least three families of quarks in nature“）奖金总额为万瑞典克朗（约合 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 （Yoichiro Nambu） 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. and Nambu, Y (1961a). Phys. Rev., 122,
3、 345Jona-Lassinio, G. and Nambu, Y (1961b). Phys. Rev., 124, 246小林诚 （Makoto Kobayashi） 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 （Toshihide Maskawa） 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. Kobayashi and T. Maskawa, Progress of Theoret.
4、 Phys. 49 (1973) 652引用率高达5920次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 ( spontaneous broken symmetry) 几何对称性1.对称性几何对称 内
5、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（Hidden symmetry）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
6、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m0胶 子mg=0规范 粒子光 子mr=0中间 玻色子mw04. 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 Landau Anderson（凝聚态物理：铁磁性、超导）D. Ter Hear (ed.), Collected Paper
7、ofL. D. Landau, Pergamon Press, New Yerk(1965)P. W. Anderson, Bosic Notions of Condensed Matter Physics, Benjami-Cummings, Menlo Park(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()Im()Re()()Re()Im()复场论的真空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.
8、Higgs, (1964a)， Phys. Lett., 12,132 P. W. Higgs, (1964b)， Phys. Rev. Lett., 13, 508 P. W. Higgs, (1966)， Phys. Rev., 145,1156五、小林和益川理论与CP破坏 1964年 普林斯顿小组发现K介子衰变为3个介子 事例 荣获1980年诺贝尔物理学奖克罗宁 菲奇 1999年 美国费米国家实验室宣布 CP不守恒破坏参数为10-310-4 宇宙反物质与物质严重不对称要求：CP破坏 1964年A. D. Sakhanov 1972年 小林诚 益川敏英 构造CP破坏的标准模型 必须有三代（
9、六）夸克第一代 第二代 第三代Cabibo-小林-益川矩阵通常的Cabibo角additional Cabibo-like angles相参数四夸克标准模型（1972年）Cabibo矩阵 Cabibo角c（charm）夸克的发现11月革命 1974年 丁肇中（Sam Ting） 里希特（B. Richter） 粒子 1976年两人共同荣获诺贝尔物理学奖里希特 丁肇中b（bottom）夸克的发现 1977年 L. M. Lederman 发现b夸克 1988年荣获诺贝尔物理学奖t（top）夸克的发现 1995年 美国费米国家实验室 20年漫长的寻觅 100Gev 质子对撞机 t夸克反t夸克耦合体
10、 2008年8月5月 费米国家实验室 Lederman担任实验室主任 Ann Heinsin和他50人的研究小组 发现独立顶夸克60事例1015 1400 60事例 工作于2008年发表在物理评论D（ Physical Review D） 2007年 物理评论快报（Physical Review Letter） 报道初步推断发现两个独立顶夸克事件夸克家族欢迎在外漂泊的游子归来还会有更多代夸克出现吗？ W-S模型给出确定夸克“代”数的最佳方案结语 日本科学家近年基础研究创新突飞猛进 14位日本人曾获得诺贝尔奖 涉及领域包括： 诺贝尔物理学奖 6人 诺贝尔化学奖 4人诺贝尔文学奖 2人诺贝尔和平奖 1人诺贝尔医学、生理学学奖 1人创新要敢于走自己的路! Higgs文章的遭遇 益川敏英 外语
