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汤川秀树

科普小知识2022-07-11 23:05:43
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汤川秀树(1907-1981),日本核物理学家。父亲小川奈那·奇奇吉是京都大学的地质学教授。秀树于1907年1月23日出生于东京。1932年,加入汤川家族后,他改名为汤川。他在1913年以优异的成绩进入小学。他喜欢数学和科学哲学。他受中国儒家经典、老子和庄子的影响。1926年,当新量子力学刚刚建立时,他被京都大学物理系录取。他和他的同学依靠自学熟悉丁雪·阿什、狄拉克和其他人的作品,并把它们作为毕业论文的主题。1938年,他获得了一所大型大学的科学博士学位。自1932年以来,他一直是京都大学、大阪大学和东京大学的讲师和教授。1948年,他被普林斯顿高等研究所聘为客座教授,1949年至1951年,他被哥伦比亚大学聘为教授。从1953年到1970年,他是京都大学基础物理研究所的第一任所长。

1949年,他因核力理论获得了诺贝尔物理学奖。他于1981年9月8日在京都去世。

1935年,汤川提出了核力中间场理论。当时,量子电动力学还处于初级阶段。人们逐渐意识到电磁相互作用可以被看作是带电粒子之间的光子交换。光子是电磁场的“量子”,它以光速运动,因此静止质量为零。根据这一理论,汤川认为核力是一个特定场的相互作用,势函数为U(x,y,z,t)。这个场导致了所谓的U量子,这是一种在强核相互作用中交换的粒子。它的静止质量大约是电子(后来被称为“介子”)的200倍,即质子和中子通过交换介子(在基本粒子的相互作用下)相互转化。他还预测介子可以在宇宙射线的高能粒子中找到。介子可以是正的、负的或中性的,介子可以转换成电子和不带电荷的轻子(中微子)。这些预测随后得到了证实。(见“μ子和∏介子的发现”)。自1947年以来,他进一步研究了与“非定域场”相关的普适性理论。

汤川喜欢沉思,不擅长交流,但他敢于探索并提出独到的见解。他的预测,像狄拉克的正电子预测一样,显示了理论证伪的巨大力量。汤川理论促进了介子物理学的发展。他的成就有助于日本物理学的发展。例如,他1942年的文章《场论基础》启发了晁永振一郎提出重正化理论。他领导的研究所已经成为生物物理学和宇宙学等新学科的中心。他还积极参加了反对核武器的世界和平运动。