主题：【分享】美日3名科学家荣获诺贝尔物理学奖

南部阳一郎




小林诚



益川敏英



　　两名日本学者和一名美国籍日本科学家7日分享2008年诺贝尔物理学奖。3名物理学家分别在上世纪60年代和70年代通过数学模型“预言”了量子世界自发性对称破缺现象的存在机制和根源。然而，这些预言直到本世纪初才通过高能粒子实验验证。今年9月11日启动的世界最大强子对撞机探索的粒子世界正是这些科学家的“领地”。

可喜可贺！
期待中国人早日站在领奖台上。

研究“对称破缺”

　　瑞典皇家科学院说，美国芝加哥大学名誉教授南部阳一郎因发现亚原子物理学中的自发性对称破缺机制而获奖。他将获得诺贝尔物理学奖的一半奖金，即500万瑞典克朗（约合70万美元）。

　　日本高能加速器研究机构名誉教授小林诚和京都大学名誉教授益川敏英则因有关对称性破缺起源的发现而获奖。他们两人将分享另外500万瑞典克朗。

　　对称破缺是量子场论的重要概念，对探索宇宙的本原有重要意义。它包含“自发对称破缺”和“动力学对称破缺”两种情形。

　　预言三种夸克的存在

　　南部对自发性对称破缺机制的研究奠定了亚原子物理学的“标准理论”基础。

　　“早在1960年，南部阳一郎就阐明了基本粒子物理中自发对称破缺的数学描述。”瑞典皇家科学院在授奖评语中写道，“自发对称破缺机制隐藏着表面上杂乱无序的自然秩序。它被证明极其有用，南部的理论奠定了基本粒子物理学的标准模型。这一模型融合了所有物质最微小的组成部分，使4种自然力量中的3种在同一理论中得到解释。”

　　4种自然力量指电磁力、强核力、弱核力和重力。

　　小林诚和益川敏英的贡献体现在他们“在标准模型的框架内解释了对称破缺机制”，并据此“预言”了3种夸克的存在。

　　授奖评语说，自发对称破缺似乎早在宇宙诞生时就存在，但直到小林和益川于1964年通过粒子试验才向世人证实了这一“神秘存在”。“小林－益川理论”也因此成为支撑亚原子物理学标准理论的重要支柱。

　　这是2002年小柴昌俊获诺贝尔物理学奖以来，事隔5年日本学者再度摘得物理学奖；也是1949年汤川秀树以来，日本学者第5次获得诺贝尔物理学奖。

■ 名词解释

　　自发对称破缺机制

　　根据已知理论，大约137亿年前，宇宙在“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。粒子和反粒子一旦碰撞，将在释出光后“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“对称破缺”，它的机制是亚原子物理学的一大谜团。

　　因此，南部对自发性对称破缺机制的研究奠定了亚原子物理学的“标准理论”基础。

　　对称破缺产生根源

　　小林诚和益川敏英1972年发表论文，解释了对称破缺的起源。值得一提的是，当时两人分别只有29岁和33岁。

　　根据他们的理论，只要存在6种以上夸克，对称破缺就能发生。发表这篇论文时，科学家只发现了3种夸克。另外3种夸克分别发现于1974年、1977年和1995年。此后再无夸克发现。

　　剩下的课题是通过实验确证对称破缺。2001年和2004年，美国斯坦福实验室和日本高能加速器研究机构的粒子探测器分别独立实现了对称性破缺。

　　“结果与小林、益川30年前的预测一致，”评语特意点出。

　　1921年出生在日本东京。1952年，他从东京大学获得科学博士学位，并移居美国，前往普林斯顿大学研习。1958年，南部阳一郎被芝加哥大学聘为教授。南部阳一郎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，并由此获得了1994/95年度的沃尔夫奖。

　　1944年出生在日本名古屋，1972年获得名古屋大学博士学位。他长期致力于基本粒子理论研究，目前是日本筑波的高能加速器研究机构的名誉退休教授。1973年，小林诚和益川敏英共同发表了“CP对称性破缺”理论的论文，提出了“小林－益川理论”，预言存在6种夸克。这篇论文的引用率高达4920次。

　　1940年出生在日本爱知县，1962年，他从名古屋大学毕业，并于1967年获得该大学博士学位，益川敏英专攻量子场论，目前是东京大学汤川理论物理研究所的名誉退休教授。益川敏英曾和小林诚共同获得2007年“欧洲物理学会高能与粒子物理学奖”等诸多奖项。

专家解读诺贝尔物理学奖获奖研究奠基意义

　　从事粒子理论研究的清华大学物理系教授邝宇平表示，获得今年诺贝尔物理学奖的3位科学家的研究成果为粒子物理学起到了奠基性的作用，不久前启动的强子对撞机实验就涉及南部阳一郎几十年前提出的理论。

　　南部阳一郎因为发现亚原子物理的自发性对称破缺机制而获奖，他的理论涉及广泛领域，如今年9月欧洲核子研究中心启动“大型强子对撞机”实验，就和自发性对称破缺机制有联系，其基本理论模型就包括南部阳一郎的研究。

　　邝宇平教授解释说，对撞机实验的主要目的是寻找质量的起源。通俗地讲，目前科学家已经知道，“真空”并不完全是空的，有人假设其中存在一种叫玻色子的粒子。根据自发性对称破缺机制，真空中有并非玻色子的物质，它和粒子发生作用后产生了质量。因此南部阳一郎的理论研究为今天的粒子对撞机实验奠定了理论基础。此外，小林诚和益川敏英的研究也同样起到了铺垫作用，他们对夸克家族的解释和预测后来都得到了验证。

　　邝宇平教授说，粒子物理学是对比原子核更深层次的微观世界的探索，它对推动人类科技发展有着重大意义。虽然就目前来看，还很难说粒子物理研究可以被具体利用在哪些方面，但是，当未来科学家掌握可以操控微观世界的技术后，这一领域研究成果就能发挥作用。他同时还指出，日本是一个较早开展粒子物理学研究的国家，在这一领域的投入很大，日本科学家也在该学科取得了较大成绩。

　　粒子物理学，是对比原子核更深层次的微观世界中物质的结构、性质，和在很高能量下这些物质相互转化及其产生原因和规律研究的物理学分支，也是当代物理学发展的前沿。

近年诺贝尔物理学奖得主及主要成就介绍

　　2008年，南部阳一郎因为发现了亚原子物理学中的自发对称性破缺机制而获奖。小林诚、益川敏英则因有关对称性破缺起源的发现而获奖。

　　2007年，法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔因发现“巨磁电阻”效应而获诺贝尔物理学奖。

　　2006年，美国科学家约翰·马瑟和乔治·斯穆特因发现了宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性而获奖。

　　2005年，美国科学家罗伊·格劳伯、约翰·霍尔和德国科学家特奥多尔·亨施因为“对光学相干的量子理论的贡献”和对基于激光的精密光谱学发展作出了贡献而获奖。

　　2004年，诺贝尔物理学奖归属美国科学家戴维·格罗斯、戴维·波利策和弗兰克·维尔切克。他们发现了粒子物理强相互作用理论中的渐近自由现象。

　　2003年，拥有俄罗斯和美国双重国籍的科学家阿列克谢·阿布里科索夫、俄罗斯科学家维塔利·金茨堡以及拥有英国和美国双重国籍的科学家安东尼·莱格特因在超导体和超流体理论上作出了开创性贡献而获奖。

　　2002年，美国科学家雷蒙德·戴维斯、日本科学家小柴昌俊和美国科学家里卡尔多·贾科尼获得诺贝尔物理学奖。他们在天体物理学领域作出了先驱性贡献，其中包括在“探测宇宙中微子”和“发现宇宙X射线源”方面取得的成就。

　　2001年，美国科学家埃里克·康奈尔、卡尔·维曼和德国科学家沃尔夫冈·克特勒分享诺贝尔物理学奖。他们根据玻色-爱因斯坦理论发现了一种新的物质状态——“碱金属原子稀薄气体的玻色-爱因斯坦凝聚”。

　　2000年，俄罗斯科学家泽罗斯·阿尔费罗夫、美国科学家赫伯特·克勒默和杰克·基尔比因“在信息技术方面进行的基础性工作”获奖。

呵呵，好像人类还在梦想着伟大的大一统理论啊~~

可惜没有中国人.

没中国人。

恭喜他们！