（節(jié)選）
中國(guó)科學(xué)院研究生院蘇剛教授在《2009科學(xué)發(fā)展報(bào)告》上發(fā)表了題為“揭開大自然隱藏對(duì)稱性的奧秘——2008年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)評(píng)述”的文章，對(duì)2008年諾貝爾物理獎(jiǎng)得主南部陽(yáng)一郎發(fā)現(xiàn)亞原子物理中對(duì)稱性自發(fā)破缺機(jī)制的過程、2008年諾貝爾物理獎(jiǎng)得主小林誠(chéng)和益川敏英發(fā)現(xiàn)對(duì)稱性破缺的起源進(jìn)行了評(píng)述。
文章首先介紹了對(duì)稱性破缺的概念。物理本質(zhì)是對(duì)稱的破缺。當(dāng)系統(tǒng)由于某種原因失去了原有的對(duì)稱性后，一定會(huì)進(jìn)入另一個(gè)與之前完全不同的狀態(tài)，這就是對(duì)稱性破缺的概念。對(duì)稱性破缺是貫穿物理學(xué)一個(gè)重要而基本的概念，對(duì)稱性破缺就意味著出現(xiàn)有序相。
超導(dǎo)態(tài)是一個(gè)對(duì)稱性自發(fā)破缺的態(tài)。1957年，美國(guó)三位物理學(xué)家巴丁、庫(kù)柏和施里弗提出了著名的BCS超導(dǎo)理論。南部陽(yáng)一郎在BCS超導(dǎo)理論提出以后，花了兩年時(shí)間去理解超導(dǎo)態(tài)中的規(guī)范對(duì)稱性如何破缺，從而發(fā)現(xiàn)了場(chǎng)論表述下的對(duì)稱性自發(fā)破缺。南部在1960年提出在基本粒子的量子場(chǎng)論中也存在著對(duì)稱性自發(fā)破缺，并通過引入某種未知場(chǎng)的真空期望值，建立了強(qiáng)相互作用理論。其后，南部及其合作者提出了基于SU(3)規(guī)范群的強(qiáng)相互作用的非阿貝爾規(guī)范理論。
1972年日本科學(xué)家小林誠(chéng)和益川敏英根據(jù)格拉肖-薩拉姆-溫伯格的電弱理論標(biāo)準(zhǔn)模型，研究了電荷宇稱破壞問題，最終在一個(gè)3X3的矩陣中找到了答案。小林-益川三十多年前的理論預(yù)言與實(shí)驗(yàn)驚人一致，表明自然界的基本組成來自于三個(gè)家族，同時(shí)發(fā)現(xiàn)了電荷宇稱破壞就是用于區(qū)分物質(zhì)與反物質(zhì)的基本物理規(guī)律。小林-益川理論之重要性，可能對(duì)宇宙起源的探索提供了深刻啟示。137億年前發(fā)生的大爆炸導(dǎo)致了宇宙的誕生，其根源可能來自于迄今尚不清楚的對(duì)稱性破缺。
文章最后指出，2008年諾貝爾物理獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)成就雖然從理論上揭開了大自然隱藏對(duì)稱性神秘的面紗，闡明了物質(zhì)粒子質(zhì)量的可能來源，但還面臨著許多未解之謎的挑戰(zhàn)，人類對(duì)大自然奧秘的探索仍然任重道遠(yuǎn)。（摘自中國(guó)科學(xué)院“科學(xué)發(fā)展報(bào)告”課題組撰寫的《2009科學(xué)發(fā)展報(bào)告》）
|
