2008年诺贝尔物理学奖

两名日本学者和一名美国籍日本科学家7日分享2008年诺贝尔物理学奖。3名物理学家分别在上世纪60年代和70年代通过数学模型“预言”了量子世界自发性对称破缺现象的存在机制和根源。然而，这些预言直到本世纪初才通过高能粒子实验验证。今年9月11日启动的世界最大强子对撞机探索的粒子世界正是这些科学家的“领地”。

研究“对称破缺”

瑞典皇家科学院说，美国芝加哥大学名誉教授南部阳一郎因发现亚原子物理学中的自发性对称破缺机制而获奖。他将获得诺贝尔物理学奖的一半奖金，即500万瑞典克朗（约合70万美元）。日本高能加速器研究机构名誉教授小林诚和京都大学名誉教授益川敏英则因有关对称性破缺起源的发现而获奖。他们两人将分享另外500万瑞典克朗。

对称破缺是量子场论的重要概念，对探索宇宙的本原有重要意义。它包含“自发对称破缺”和“动力学对称破缺”两种情形

预言三种夸克的存在

南部对自发性对称破缺机制的研究奠定了亚原子物理学的“标准理论”基础。

“早在1960年，南部阳一郎就阐明了基本粒子物理中自发对称破缺的数学描述。”瑞典皇家科学院在授奖评语中写道，“自发对称破缺机制隐藏着表面上杂乱无序的自然秩序。它被证明极其有用，南部的理论奠定了基本粒子物理学的标准模型。这一模型融合了所有物质最微小的组成部分，使4种自然力量中的3种在同一理论中得到解释。”

4种自然力量指电磁力、强核力、弱核力和重力。

小林诚和益川敏英的贡献体现在他们“在标准模型的框架内解释了对称破缺机制”，并据此“预言”了3种夸克的存在。

授奖评语说，自发对称破缺似乎早在宇宙诞生时就存在，但直到小林和益川于1964年通过粒子试验才向世人证实了这一“神秘存在”。“小林－益川理论”也因此成为支撑亚原子物理学标准理论的重要支柱。

　■ 名词解释

自发对称破缺机制

根据已知理论，大约137亿年前，宇宙在“大爆炸”中诞生。之后，夸克、电子等粒子和同样数量质量但电荷相反的反粒子构成了物质。粒子和反粒子一旦碰撞，将在释出光后“同归于尽”。因此，如果两者始终并存，宇宙中的物质最终将消失殆尽，但是，现在的宇宙中只有粒子“幸存”，没有发现反粒子。

科学家认为，反粒子幸存率不如粒子，是因为除电荷相反外，还存在其他微小差异，这种粒子和反粒子的性质差异被称为“对称破缺”，它的机制是亚原子物理学的一大谜团。

因此，南部对自发性对称破缺机制的研究奠定了亚原子物理学的“标准理论”基础。

根据他们的理论，只要存在6种以上夸克，对称破缺就能发生。发表这篇论文时，科学家只发现了3种夸克。另外3种夸克分别发现于1974年、1977年和1995年。此后再无夸克发现。

剩下的课题是通过实验确证对称破缺。2001年和2004年，美国斯坦福实验室和日本高能加速器研究机构的粒子探测器分别独立实现了对称性破缺。

来源新浪网