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粒子物理学界“三剑客”齐聚李政道图书馆 谢耳朵原型也是诺奖得主

2019年10月30日 09:25:08 来源: 新民晚报

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  图说:约翰·伊利奥普洛斯 采访对象供图(下同)

    当物理学家仰望星空时,他们的大脑可以感受世界的规律和混乱。百年来,理论物理学家和实验物理学家互相博弈、成就,他们组成了物理学的“两条腿”,交错、大步,迈向世界的探索,从宏观到微观,无限接近“世界究竟是什么样”的谜题解答。

    世界顶尖科学家论坛在沪召开之际,坐落在上海交通大学闵行校区的李政道图书馆今天也很热闹,一场超级大牛物理学家相聚的朋友圈“聚会”在此进行,提出GIM机制的“三剑客”到齐了,共同纪念这一弱相互作用基石模型发现50周年,讨论当前粒子物理研究的下一步突破。

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  图说:1979年诺贝尔物理学奖得主谢尔顿·李·格拉肖

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  图说:鲁加诺·马亚尼(右一)

    物理学界真有“谢耳朵”

    上世纪60年代起,科学家们发现物质世界是由夸克和轻子这两种截然不同的基本粒子组成,夸克间和轻子间有着相互独立的对称性。可是物理学家在实验中观察到一种特殊而稀有的衰变,这暗示着或许存在新的对称性,而对具体机制,一时间理论家们众说纷纭。

    1969年,当时在哈佛大学的谢尔顿·李·格拉肖(Sheldon Lee Glashow)、约翰·伊利奥普洛斯(John Iliopoulos)和鲁加诺·马亚尼(Luciano Maiani)在《物理评论D》发表一篇题为《弱相互作用中的轻子-强子对称性》的论文。他们在理论上提出了一种类似于上夸克的新的夸克(粲夸克),从而使夸克和轻子在弱相互作用有优美的对称性。而中性K0介子到双缪子的衰变之所以稀有,是因为上夸克和粲夸克的贡献由于对称性完美抵消。这个机制被后人以3位物理学家的名字首字母集合,称为GIM机制。

    有意思的是,谢尔顿·李·格拉肖(Sheldon Lee Glashow)据称就是美剧《生活大爆炸》的主角谢耳朵——谢尔顿·李·库伯(Sheldon Lee Cooper)的原型。谢耳朵在剧中的人设也是一位理论物理学家,也获得了诺奖。

    理论物理与实验物理跨界协奏

    《生活大爆炸》中,谢耳朵的室友莱纳德是一位实验物理学家,据称原型来自1981年诺奖得主、美国物理学家阿瑟·伦纳德·肖洛(Arthur Leonard Schawlow)。理论物理学家和实验物理学家的友谊以特别的方式成就了剧情的出彩,而现实中,这两类物理学家也相互成就着科学的进步。

澳门现场百家乐    GIM机制预言的粲夸克,于1973年在实验上被丁肇中和里克特(Richter)发现,两人也分享了1974年的诺奖。GIM机制和粲夸克的发现都是粒子物理标准模型建立过程中的重要里程碑。

澳门现场百家乐    上海交大物理与天文学院教授、李政道研究所兼职研究员刘江来说,上世纪60年代到70年代是物理学高速发展的黄金十年,谢尔顿等人的发现也是基于在实验中发现了“不寻常”,才创新了新的模型机制,又快速被实验物理学家验证,他们的工作为粒子物理快速发展奠定了基础。

    “尽管物理学起源于实验科学,但理论和实验研究一直紧密相关互相促进。”上海交大物理与天文学院教授、李政道研究所粒子研究部副主任、兼职研究员何红建说,如牛顿、伽里略等早期的物理学大家都是实验物理与理论物理结合的,但随着人类认知和科学技术的发展,物理学也不断细分发展,“跨界”越来越难,但能够两者兼具的科学家一定非常伟大,例如高能物理泰斗、李政道的老师、1938年诺贝尔物理学奖得主费米。“应该看到,在我们身边也有优秀跨界者,领衔着PandaX实验的季向东教授就是一位理论物理学家,中国有这样的优秀物理学家产生,也是一种进步。”

    面对世界谜题,中国亦有机会解谜

    躺在草坪上,面对星空感受世界的规律和混乱,这浪漫的情景或许发生在很多科学家身上。但成功的关键,在于感受到规律和混乱之后,细致而严谨的计算、实验,敢于突破、经得起检验的合理创想。如今,谢尔顿·李·格拉肖是美国国家科学院院士、波士顿大学Metcalf数学与物理学教授;约翰·伊利奥普洛斯是法国国家科学院院士、巴黎高等师范学院教授;鲁加诺·马亚尼是意大利林琴科学院院士、罗马大学教授以及李政道研究所高级访问学者。“三剑客”今天在李所的分享很有默契。回顾往昔,50年前的突破正是基于发现海量数据中的“不寻常”,并且抓住疑问逐个突破。“Go and verify(去吧,证实它!)”谢尔顿说,当年发现异常衰变时,面对心中疑云,导师的这句话给了很大的激励。

    除了回忆往昔,“三剑客” 会同李所所长弗朗克·维尔切克(Frank Wilczek)教授等多位国内外知名学者在李政道研究所畅谈GIM机制下的粒子物理国际前沿研究动态。他们都在演讲的最后提出了多个粒子物理未解之疑,也寄语后生期待突破。

    “近十年,中国在世界最重要的科学问题上均有布局,我们在中微子、暗物质领域也有突破。还有很多未知需要解答,但这些大奥秘在全世界面前,我们也有好机会去解谜。”刘江来说。据了解,李政道研究所正是着眼于21世纪国际公认的最重要科学问题,将粒子与核物理、天文与天体物理、量子基础科学作为研究方向,明年竣工的张江实验楼将建设暗物质与中微子、实验室天体物理、拓扑超导量子计算三大实验平台。(记者 易蓉)

【纠错】 [责任编辑: 文星月 ]

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