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2020年狄拉克奖公布,三位弦理论先驱获奖

作者: 墨子沙龙

时间: 2020-08-12 14:59

近日,ICTP在意大利Trieste宣布了2020年狄拉克奖,三位对弦理论的建立作出先驱性贡献的物理学家获此殊荣。华人物理学家李雅达、张首晟、文小刚曾获得狄拉克奖。

狄拉克奖是国际理论物理中心(International Centre for Theoretical Physics,ICTP)为纪念理论物理学家狄拉克而在 1985 年设置的奖项,被视为理论和数学物理领域的最高荣誉之一。近日,ICTP 在意大利 Trieste 宣布了 2020 年狄拉克奖,三位对弦理论的建立作出先驱性贡献的物理学家获此殊荣。

华人物理学家李雅达、张首晟、文小刚曾获得狄拉克奖。

作者 | ICTP,Marina Menga

翻译原文 | ICTP官网

https://www.ictp.it/about-ictp/media-centre/news/2020/8/ictp-dirac-medal-2020-announced.aspx.

(2020年8月10日,意大利Trieste)

国际理论物理中心(ICTP)将 2020 年狄拉克奖授予三位杰出物理学家——蒙彼利埃大学的安德烈·内沃(André Neveu),佛罗里达大学的皮埃尔·拉蒙(Pierre Ramond),以及罗马第一大学的米格尔·维拉宿(Miguel Virasoro),以表彰他们“对弦理论的创立和形式化表述所作的先驱性贡献,将新的玻色和费米对称性引入物理学”。

弦理论是基础物理的一种理论框架,其将物质描述为由一维的微观客体——弦所组成。这些弦可以被视为能量的微丝,它们以不同的模式振动。就像琴弦的不同振动模式产生不同的音符一样,弦的不同振动状态产生不同的基本粒子(通过赋予其质量、电荷等性质),如电子、中微子。

弦理论是物理学家提出的物理学大统一理论方案,试图将描述引力的爱因斯坦广义相对论和描述物质基本组成的量子力学结合起来。弦理论在解决基础物理中的一些问题上发挥了十分重要的作用,并已应用于其他各种领域,如黑洞、早期宇宙、凝聚态物理,等等,而且促进了纯数学的重大发展。

弦理论的最早发展出现在 20 世纪 60 年代末,当时它立即成为引力量子理论的一个有前途的候选理论。其最早版本是玻色弦理论,也就是说,它只描述了一类叫作“玻色子”的粒子。玻色子是自旋为整数(0,1,2,……,以普朗克常量为单位)的粒子,如光子、引力子、希格斯玻色子。另一方面,费米子是自旋为半整数(1/2,3/2,5/2,……,以普朗克常量为单位)的粒子,比如电子、质子、夸克。

20 世纪 60 年代末,Miguel Virasoro 在理论物理学领域开始一项雄心勃勃的工作,最初是和 Gabriele Veneziano 合作,后来是独自一人。这项工作主要集中在所谓的“Veneziano 模型”的发展上,这是一种由一些特性来表征的数学模型,后来成为了第一个被认可的弦模型。受 Veneziano“开弦”工作的启发,Virasoro 发展了他自己的模型,后来被公认为“闭弦”模型。在进行这些研究的时候,弦的理论还没有完全、清晰地发展起来,几年后,这些模型才被认为完美地描述了弦的物理学。

研究这些模型的数学特性,并注意到这些模型具有的一些对称性特征,Virasoro 继续为该领域作出重要贡献。他确认并形式化表述了这些对称性,现在被称为“Virasoro 代数”,这是一种在二维共形场论和弦论中广泛运用的复李代数。在纯数学家看来,这项工作也很有意义,因为它是无限维李代数,而在此之前李代数通常是有限维的。

“这项工作非常重要,因为它让我们可以完成在那之前不可能完成的计算,”意大利猞猁之眼国家科学院(Accademia dei Lincei)主席、狄拉克奖评选委员会成员 Giorgio Parisi 教授说:“有了一个模型却不知道其对称性让研究显得漫无目的,正如在黑暗中行走。这就是为什么发现这些对称性是一个真正的转折点。”

另一方面,André Neveu 和 Pierre Ramond 把费米子自由度引入理论模型。事实上,Virasoro 所做的大部分工作都致力于研究玻色弦,这是弦理论领域中最早被研究的弦。Neveu 和 Ramond 扩展了这些工作,将计算扩展到包括物质的另外部分——由费米子组成的物质。

“这些工作的共同之处在于:它们都是弦理论中至关重要的工作,在科学家们意识到这些表述可以真正描述弦之前的很多年,这些工作就已经进行了”,Parisi 说:“只有在很多年后,由于 Leonard Susskind、Yōichirō Nambu 和其他人的工作,科学家们才真正开始谈论弦。”

Andrè Neveu 在 20 世纪 70 年代早期与 John Schwarz 合作完成的这项工作,也由 Pierre Ramond 独立完成,现在被称为“RNS 形式(RNS formalism)”,以其三位创始人的姓氏首字母命名。这是超弦理论的最早进展,将描述玻色弦的对称代数——Virasoro 代数,推广到同样可以描述费米子的代数。这一构想可以将宇宙中所有的粒子和基本力都表述为微小的超对称弦的振动,因此得名“超弦”理论,它同时解释了费米子和玻色子。

“作为 ICTP 的新主任,宣布 2020 年狄拉克奖让我倍感荣幸和高兴。”ICTP 主任 Atish Dabholkar 说:“狄拉克一直是理论物理学一个启迪人心的人物,对于 ICTP 更是如此。今年,一个非常杰出的评选委员会将奖项颁发给弦理论领域的三位先驱,他们在某种程度上继承了狄拉克思考和做物理的方式。”

获奖者介绍

André Neveu,出生于法国巴黎,理论物理学家,研究领域包括弦理论和量子场论。他发展了第一个可以描述玻色子和费米子的弦理论,从而开启了超对称的想法(当时由几个研究小组独立发展),被认为是弦理论的先驱。

Neveu 曾就读于巴黎高师,自 1989 年起工作于蒙彼利埃大学理论物理研究所(现在的 L2C,即查尔斯·库仑实验室)。他曾任加州大学伯克利分校访问教授。因对理论物理的贡献,他荣获多个奖项,包括 Paul Langevin 奖(1973 年)和 Gentner-Kastler 奖(1988 年)。

Pierre Ramond,出生于法国塞纳河畔纳伊市,被认为是超弦理论发展的发起人。1970 年代早期,通过将 Virasoro 代数推广为一种超共形代数(被称为超 Virasoro 代数),他完成了玻色弦理论的推广,使其同样适用于费米弦。他是佛罗里达大学的物理学杰出教授。

他曾是费米实验室的博士后,随后成为耶鲁大学的讲师和助理教授。他曾作为 R. A. Millikan Senior Fellow 在加州理工学院度过一段时光。因对理论物理的贡献,他获得了多项奖项,包括 Boris Pregel 奖(1992 年)和享有盛誉的 Dannie Heineman 数学物理学奖(2015 年)。他是美国物理学会会士。

Miguel Virasoro,出生于阿根廷布宜诺斯艾利斯,因其在理论物理和数学物理领域的研究而闻名。他的大部分工作在意大利完成,现在是罗马第一大学教授,在那里他教授电磁学。他因对无限维李代数的巨大贡献而闻名,这是弦理论中一个至关重要的工具。

与 Giorgio Parisi 和 Marc Mezard 合作,Virasoro 在统计力学领域,特别是在无限维自旋玻璃态方面,作出了巨大贡献。

从 1995 年到 2002 年,他担任 ICTP 主任。

关于 ICTP 狄拉克奖

ICTP 狄拉克奖是为纪念 P.A.M. 狄拉克而设立的,第一次颁发于 1985 年。狄拉克是 20 世纪最伟大的物理学家之一,也是 ICTP 忠实的朋友。每年的 8 月 8 日(狄拉克的生日),该奖项被授予对理论物理学作出重大贡献的科学家。狄拉克奖获得者都是世界顶级物理学家,其中很多人后来获得了诺贝尔奖、菲尔兹奖和沃尔夫奖。由杰出科学家组成的国际委员会从提名候选人名单中选出获奖者。本次颁奖典礼将于 2021 年举行,三位获奖者将就他们的工作发表演讲。

本文经授权转载自“墨子沙龙”微信公众号,感谢原作者的分享。

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