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休·戴維·波利策(HughDavidPolitzer,1949年8月31日紐約),美國(guó)物理學(xué)家,2004年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
Template:諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者(2001年-2025年)
2004年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予美國(guó)科學(xué)家戴維·格羅斯(DavidJ.Gross)、戴維·波利策(H.DavidPolitzer)和弗蘭克·維爾切克(FrankWilczek),以表彰他們對(duì)量子場(chǎng)中夸克漸近自由過程中的開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn),他們發(fā)現(xiàn)量子場(chǎng)中夸克漸近自由現(xiàn)象,構(gòu)建適用于所有物質(zhì)的“萬有理論”。
構(gòu)成世界的最小單位是什么?自然中的各種作用力是通過什么形式相互作用的?這些作用力如何產(chǎn)生?這些貫穿了整個(gè)20世紀(jì)的問題至今仍然困擾著理論物理和實(shí)驗(yàn)物理學(xué)。就是他們?nèi)粚?duì)夸克漸近自由現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)為上述問題找到答案提供了可能。一方面他們的研究成果為量子色動(dòng)力學(xué)(QCD)創(chuàng)建了基礎(chǔ),同時(shí)也有助于創(chuàng)建關(guān)于夸克結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的標(biāo)準(zhǔn)模型。標(biāo)準(zhǔn)模型描述了與電磁力、強(qiáng)作用力、弱作用力有關(guān)的所有物理現(xiàn)象。通過過去幾屆諾貝爾獎(jiǎng)得主在這方面的貢獻(xiàn),標(biāo)準(zhǔn)模型已經(jīng)具有了很強(qiáng)的理論立足點(diǎn),因?yàn)樗俏┮灰环N能夠兼顧愛因斯坦相對(duì)論和量子力學(xué)的理論模式。
夸克將質(zhì)子和中子束縛在一起
三位科學(xué)家早在1973年就通過一個(gè)完善的數(shù)學(xué)模型揭示了夸克漸近自由。根據(jù)瑞典皇家科學(xué)院發(fā)布的聲明,諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)必須授予那些使全人類都受益的物理方面的重大發(fā)明或發(fā)現(xiàn)。諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)委會(huì)認(rèn)為他們?nèi)说难芯砍晒麑?duì)微觀世界的研究作出了重大貢獻(xiàn),將他們的發(fā)現(xiàn)描述成“夸克世界一項(xiàng)精彩的發(fā)現(xiàn)”。瑞典皇家科學(xué)院說,由于三位科學(xué)家的發(fā)現(xiàn),物理學(xué)朝著偉大的夢(mèng)想又前進(jìn)了一步,最終將形成一種涵蓋包括重力在內(nèi)的解釋一切物理現(xiàn)象的理論體系。
夸克被認(rèn)為是質(zhì)子、中子的組成單位。強(qiáng)作用力存在于夸克之間,它是原子核內(nèi)起維系作用的力量,它將質(zhì)子和中子中的夸克束縛在一起,并將原子中的質(zhì)子和中子束縛在一起?淇酥g越接近,強(qiáng)作用力越弱。當(dāng)夸克之間非常接近時(shí),強(qiáng)作用力是如此之弱,以至于它們完全可以作為自由粒子活動(dòng)。這種現(xiàn)象叫作“漸近自由”,即漸近不縛性。與此相反,當(dāng)夸克之間的距離越大時(shí),強(qiáng)作用力就越強(qiáng)。
漸近自由最大的作用是有可能對(duì)自然界各種作用力有一個(gè)統(tǒng)一的描述方式。QCD這一理論在最近幾年歐洲粒子研究中心的實(shí)驗(yàn)中得到了很好的證實(shí)。但是專家認(rèn)為,要想能夠統(tǒng)一認(rèn)識(shí)自然界中的各種作用力,可能還要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)模型進(jìn)行一些修改,一種可能就是引入一種新的粒子概念。
對(duì)于自然界的四種作用力,其中最為大家熟知的就地心引力。比如蘋果落地、太空飛船升空等都直接涉及地心引力問題。有時(shí)候地心引力作用力非常強(qiáng)大,如彗星撞擊地球表面造成巨大的隕石坑;但有時(shí)在微觀世界中,比如在電子和質(zhì)子間的作用力往往就非常微弱。物理學(xué)家在“標(biāo)準(zhǔn)模型”理論中提到了另外三種交互作用力:電磁作用力,弱作用力,強(qiáng)作用力。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模型,認(rèn)為夸克構(gòu)成原子核中的質(zhì)子和重子,加上遠(yuǎn)離原子核的電子共同構(gòu)成原子。擴(kuò)展之,原子構(gòu)成分子,分子構(gòu)成物質(zhì),這樣宇宙萬物就能夠完整地表述了。
三位美國(guó)科學(xué)家30余年前發(fā)表的研究成果,讓他們榮膺2004年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。此前,戴維·格羅斯、戴維·波利策和弗蘭克·維爾切克這三人已經(jīng)得到的物理學(xué)大獎(jiǎng)無數(shù),獨(dú)缺分量最重的諾貝爾獎(jiǎng)。1973年,維爾切克正在普林斯頓大學(xué)讀研究生,師從格羅斯。師徒倆1973年發(fā)表論文,揭示了粒子物理強(qiáng)相互作用理論中的漸近自由現(xiàn)象。當(dāng)時(shí)他們分別只有32歲和22歲。同年,波利策也獨(dú)立發(fā)表了相關(guān)論文。
戴維·波利策1974年獲得哈佛大學(xué)的物理學(xué)博士學(xué)位,在加利福尼亞理工學(xué)院物理系擔(dān)任教授,同時(shí)也是該校粒子物理研究領(lǐng)域的學(xué)術(shù)帶頭人之一。