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1、從斷臂維納斯談起——2008年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)華中科技大學(xué)張端明2008.12.07一、2008年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)2008年１０月７日瑞典皇家科學(xué)院宣布，美國(guó)籍科學(xué)家南部陽(yáng)一郎和日本科學(xué)家小林誠(chéng)、益川敏英獲得２００８年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。亞原子物理學(xué)中自發(fā)對(duì)稱性破缺機(jī)制（"thediscoveryofthemechanismofspontaneousbrokensymmetryinsubatomicphysics"）有關(guān)對(duì)稱性破缺的起源，預(yù)言自然界存在三代夸克（"thediscoveryoftheoriginofthebrokensymmetrywhichpredic
2、tstheexistenceofatleastthreefamiliesofquarksinnature"）獎(jiǎng)金總額為１０００萬(wàn)瑞典克朗（約合１４０萬(wàn)美元）南部陽(yáng)一郎獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的一半小林誠(chéng)和益川敏英分享另外一半獎(jiǎng)金南部陽(yáng)一郎（YoichiroNambu）1921年出生于日本芝加哥大學(xué)教授南部-戈德斯通（Goldstone）定理自發(fā)對(duì)稱破缺的開創(chuàng)性工作首先把凝聚態(tài)物理方法運(yùn)用于粒子物理理論，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小林誠(chéng)（MakotoKobayashi）1944年出生于日本現(xiàn)就職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學(xué)名譽(yù)教授，京都產(chǎn)業(yè)大學(xué)物理學(xué)部教授1972年名古屋大學(xué)小林誠(chéng)和益川敏英在標(biāo)準(zhǔn)模型的框架CP破壞的起源預(yù)言存在三代夸克（c、t、b）引入弱電相互作用的cabibo·小林·益川矩陣M.KobayashiandT.Maskawa,ProgressofTheoret.Phys.49(1973)652引用率高達(dá)5920次4
4、次4次1次28次20次8次粒子物理(高能物理)凝聚態(tài)物理天體物理原子分子物理光學(xué)等離子體物理1946-2008年62次Nobel物理學(xué)獎(jiǎng)?wù)f明其中有的年份是兩個(gè)物理領(lǐng)域合得例1978年物理學(xué)獎(jiǎng)凝聚態(tài)物理和天體物理低溫He-4超流研究發(fā)現(xiàn)宇宙3K背景輻射諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)各領(lǐng)域分布粒子物理(高能物理)1/3強(qiáng)凝聚態(tài)物理1/3左右其他領(lǐng)域1/3左右——粒子物理的重要成果越來(lái)越少大的加速器越來(lái)越難造二、對(duì)稱性自發(fā)破缺(spontaneousbrokensymmetry)幾何對(duì)稱性1.對(duì)稱性幾何對(duì)稱內(nèi)稟對(duì)稱宇稱對(duì)稱——鏡像對(duì)稱（P對(duì)稱）電荷共軛對(duì)稱（C變換）電磁相互作用過(guò)程
5、遵從C變換對(duì)稱++++++------e-------++++++e+2.對(duì)稱性的破缺明顯的破缺弱相互作用宇稱不對(duì)稱P變化下左旋的中微子變成右旋的中微子自然界不存在鏡子里是右旋中微子，是現(xiàn)實(shí)世界沒有的弱相互作用的CP對(duì)稱性自發(fā)破卻——隱藏的對(duì)稱性（Hiddensymmetry）能量磁化強(qiáng)度S極N極（a）能量N極磁化強(qiáng)度S極基態(tài)（b）鐵磁體磁化曲線（a）高溫磁化強(qiáng)度曲線（b）低溫磁化強(qiáng)度曲線基態(tài)對(duì)稱性自發(fā)破缺——薩拉姆的宴會(huì)中傳餐巾紙三、高能物理的標(biāo)準(zhǔn)模型1.宇宙最小的磚石——夸克和輕子夸克構(gòu)成中子和質(zhì)子氦原子2.標(biāo)準(zhǔn)模型夸克輕子傳遞力的粒子基本粒子家族四種力是
6、如何傳遞的“富態(tài)”的W粒子步履艱難的穿梭在弱相互作用粒子之間3.標(biāo)準(zhǔn)模型的成員夸克物質(zhì)粒子輕子m≠0膠子mg=0規(guī)范粒子光子mr=0中間玻色子mw≠04.標(biāo)準(zhǔn)模型和楊-米爾斯理論楊-米爾斯理論（1954）現(xiàn)代量子理論發(fā)展的最高峰楊振寧與杜致禮楊振寧5.規(guī)范原理要求：規(guī)范粒子質(zhì)量為0對(duì)稱性自發(fā)破缺（Higgs機(jī)制）四、南部與Higgs機(jī)制對(duì)稱性自發(fā)破缺LandauAnderson（凝聚態(tài)物理：鐵磁性、超導(dǎo)）D.TerHear(ed.),CollectedPaperofL.D.Landau,PergamonPress,NewYerk(1965)P.W.Anders
7、on,BosicNotionsofCondensedMatterPhysics,Benjami-Cummings,MenloPark(1984)對(duì)稱性自發(fā)破缺：僅僅觀測(cè)到局部的有序擾動(dòng)庫(kù)柏對(duì)液體平滑地流動(dòng)南部的貢獻(xiàn)應(yīng)用到量子論南部-Goldstone定理ε(φ)Im(φ)Re(φ)ε(φ)Re(φ)Im(φ)復(fù)φ’場(chǎng)論的真空Goldstone定理Higgs機(jī)制一部分Goldstoe粒子消失中間玻色子“吃掉”另一部分Goldstone粒子獲得質(zhì)量保有規(guī)范對(duì)稱性P.W.Higgs,(1964a)，Phys.Lett.,12,132P.W.Higgs,(1964b)
8、，Phys.Rev.Lett.,13,
