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诺贝尔物理学奖成果提升对宇宙认知

科普小知识2021-09-27 12:40:22
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一名日本科学家和一名加拿大科学家因对中微子振荡的研究获得了2015年诺贝尔物理学奖。

诺贝尔物理学奖评审委员会6日在瑞典皇家科学院会议厅宣布这一消息时,认定两位获奖者已经证明了中微子,无论多么小,都有质量。这一发现改变了人们对物质内部运作的理解,有助于增强人们对宇宙的理解。

《看不见的人》也有质量

两位获奖者是56岁的日本东京大学空间辐射研究所所长梶田隆章和72岁的加拿大金斯敦皇后大学教授亚瑟·麦克唐纳。诺贝尔物理学奖评审委员会在一份声明中称,在新千年之交,梶田隆章在中微子从宇宙到日本新冈探测器的过程中,引入了两种中微子特性的变化,而麦克唐纳也证明了太阳中微子在到达地球的过程中会相互改变种类。根据量子物理理论,中微子只有在有质量的情况下才能经历特征转换。

“两位获奖者的研究为实验证明中微子的特征转换做出了关键贡献。这种物理变形的实现需要中微子有质量……”声明说,“这是粒子物理学和我们对宇宙理解的突破。”

中微子是宇宙中最基本的粒子之一,以接近光速的速度运动。它不带电荷,可以*穿过地球。它与其他物质的相互作用非常弱。它被称为宇宙中的“隐形人”。很长时间以来,中微子被认为没有质量。

杨的理论受到挑战

陪审团认为,梶田隆章和麦克唐纳的发现是对美籍华裔物理学家、诺贝尔奖获得者杨振宁提出的标准模型理论的挑战。

标准模型理论是描述基本粒子的一套物理理论,属于量子场论范畴,与量子力学和狭义相对论兼容。这是自牛顿经典物理学以来最接近“统一”的一套自然哲学。“实验(由梶田隆章和麦克唐纳)揭示了经典模型理论的第一个明显的裂缝,”评审委员会说。“显然,标准模型理论不可能是一套完整的理论来描述宇宙的基本组成部分是如何工作的。”

目前,世界各地的科学家都在不断探索中微子的奥秘。“发现它们最深的秘密有望改变我们目前对宇宙历史、结构和未来命运的理解,”评审委员会说。

同一个团队的老师和学生都获得了诺贝尔奖。

麦克唐纳在与瑞典皇家科学院的电话直播中说,他很高兴在凌晨4点得知这个奖项。这是整个研究团队长期努力的结果。

说到他的研究方向,麦克唐纳说中微子研究将有助于解释宇宙的进化。

“中微子是我们不知道如何进一步细分的基本粒子之一,”他说。“探索它们有助于我们理解宇宙的演化,证明它们的质量将有助于我们揭开这些谜团。”

得知自己获奖后,梶田隆章同样兴奋,并坦率地表示这是“一个难以置信的惊喜”。值得一提的是,梶田隆章是小柴昌俊的学生,2002年诺贝尔物理学奖得主,东京大学的特别荣誉教授。同一研究团队的科学家两次获得诺贝尔物理学奖,这在日本还是第一次。