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卡爾·哈庚
卡爾·哈庚(Carl Hagen,),美国物理学家,羅徹斯特大學粒子物理學教授,在標準模型與對稱性破缺領域有諸多貢獻。1964年,他與傑拉德·古拉尼、湯姆·基博爾共同提出希格斯機制與希格斯玻色子理論。另外還有兩個研究小組也在同年獨立地提出類似結果,一組為弗朗索瓦·恩格勒和羅伯特·布繞特,另一組為彼得·希格斯。六位物理學者分別發表的三篇論文,在《物理評論快報》50周年慶祝文獻裏被公認為里程碑論文。2010年,美國物理學會頒發理論粒子物理學櫻井獎給他們,因為他們「詳細闡述,在四維相對論性規範場論裏,自發對稱性破缺的性質與向量玻色子質量的持續守恆生成。」 哈庚教授的研究領域主要是理論粒子物理學,特別是量子場論,這包括較高自旋場(higher spin field theory)的表述與量子化理論。近期,他又專注於可解二維理論、陳-西蒙斯場論(Chern-Simons field theory)、阿哈諾夫-波姆效應、卡西米爾效應等等論題。.
希格斯場
希格斯場(Higgs field),以物理學家彼得·希格斯姓氏為名,是一種假定遍佈於全宇宙的量子場。按照標準模型的希格斯機制,某些基本粒子因為與希格斯場之間交互作用而獲得質量。希格斯玻色子是希格斯場的振動。假若能夠尋找到希格斯玻色子,則可以明確地證實希格斯場也存在於宇宙,就好像從觀察海面的波浪可以推論出大海的存在。連帶地,也可確認希格斯機制與標準模型基本無誤。 在標準模型裏,W玻色子與Z玻色子藉著應用希格斯機制於希格斯場而獲得質量,費米子藉著應用希格斯機制於希格斯場與費米子場的湯川耦合而獲得質量。只有希格斯玻色子不倚賴希格斯機制獲得質量。不过儘管希格斯機制已被證實,它仍舊不能給出所有質量,而只能將質量賦予某些基本粒子。例如,像質子、中子一類複合粒子的質量,只有約1%是歸因於將質量賦予夸克的希格斯機制,剩餘約99%是夸克的動能與強交互作用的零質量膠子的能量。.
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希格斯玻色子
希格斯玻色子(Higgs boson)是標準模型裏的一種基本粒子,是一種玻色子,自旋為零,宇稱為正值,不帶電荷、色荷,極不穩定,生成後會立刻衰變。希格斯玻色子是希格斯場的量子激發。根據希格斯機制,基本粒子因與希格斯場耦合而獲得質量。假若希格斯玻色子被證實存在,則希格斯場應該也存在,而希格斯機制也可被確認為基本無誤。 物理學者用了四十多年時間尋找希格斯玻色子的蹤跡。大型強子對撞機(LHC)是全世界至今為止最昂貴、最複雜的實驗設施之一,其建成的一個主要任務就是尋找與觀察希格斯玻色子與其它種粒子。2012年7月4日,歐洲核子研究組織(CERN)宣布,LHC的緊湊渺子線圈(CMS)探测到质量为125.3±0.6GeV的新玻色子(超過背景期望值4.9个标准差),超環面儀器(ATLAS)测量到质量为126.5GeV的新玻色子(5个标准差),这两種粒子极像希格斯玻色子。2013年3月14日,歐洲核子研究組織發表新聞稿正式宣布,先前探測到的新粒子暫時被確認是希格斯玻色子,具有零自旋與偶宇稱,這是希格斯玻色子應該具有的兩種基本性質,但有一部分實驗結果不盡符合理論預測,更多數據仍在等待處理與分析。 希格斯玻色子是因物理學者彼得·希格斯而命名。術語「玻色子」是為了紀念印度物理學者薩特延德拉·玻色而命名。玻色子的自旋为整数,其物理行為可以用玻色-愛因斯坦統計描述,不遵守泡利不相容原理,即處於單獨一個量子態上的粒子數目不受限制。他是於1964年提出希格斯機制的六位物理學者中的一位。2013年10月8日,因為“次原子粒子質量的生成機制理論,促進了人類對這方面的理解,並且最近由歐洲核子研究組織屬下大型強子對撞機的超環面儀器及緊湊緲子線圈探測器發現的基本粒子證實”,弗朗索瓦·恩格勒、彼得·希格斯榮獲2013年諾貝爾物理學獎。.
希格斯玻色子的探索历史
在本篇文章裏,希格斯玻色子簡稱為「希子」。所有實驗結果的「置信水平」都是使用方法計算求得。假若偵測到可能為新粒子的事件數量超過背景數量,則稱此為「超額事件」。任何發現新粒子的超額事件必需多過5個標準差才可算為正式發現。假若超額事件多過5個標準差,則偵測錯誤的機會是百萬分之一。.
希格斯机制
在標準模型裏,希格斯機制(Higgs mechanism)是一種生成質量的機制,能夠使基本粒子獲得質量。為什麼費米子、W玻色子、Z玻色子具有質量,而光子、膠子的質量為零?希格斯機制可以解釋這問題。希格斯機制應用自發對稱性破缺來賦予規範玻色子質量。在所有可以賦予規範玻色子質量,而同時又遵守規範理論的可能機制中,這是最簡單的機制。根據希格斯機制,希格斯場遍佈於宇宙,有些基本粒子因為與希格斯場之間交互作用而獲得質量。 更仔細地解釋,在规范场论裏,為了滿足定域規範不變性,必須設定规范玻色子的质量為零。由於希格斯場的真空期望值不等於零,希格斯場在最低能量態的平均值,就是「希格斯場的真空期望值」。費曼微積分(Feymann calculus)用來計算的是希格斯場在最低能量態的振動,即希格斯玻色子。造成自發對稱性破缺,因此規範玻色子會獲得質量,同時生成一種零質量玻色子,稱為戈德斯通玻色子,而希格斯玻色子則是伴隨著希格斯場的粒子,是希格斯場的振動。通過選擇適當的規範,戈德斯通玻色子會被抵銷,只存留帶質量希格斯玻色子與帶質量規範向量場。 費米子也是因為與希格斯場相互作用而獲得質量,但它們獲得質量的方式不同於W玻色子、Z玻色子的方式。在规范场论裏,為了滿足定域規範不變性,必須設定費米子的质量為零。通過湯川耦合,費米子也可以因為自發對稱性破缺而獲得質量。 本條目的數學表述內容需要讀者了解一些量子場論的知識。所有方程式都遵守愛因斯坦求合約定。按照粒子物理學慣例,採用CGS單位制為物理量的單位,並且設定光速與約化普朗克常數的數值為1。.
弗朗索瓦·恩格勒
弗朗索瓦·恩格勒(François Englert,),比利時理論物理學家,在粒子物理學做出重要貢獻。 1964年,恩格勒和羅伯特·布繞特共同提出希格斯機制與希格斯玻色子理論。另外還有兩個研究小組也在同年獨立地提出類似結果,一組為傑拉德·古拉尼、卡爾·哈庚、湯姆·基博爾,另一組為彼得·希格斯。六位物理學者分別發表的三篇論文, 在《物理評論快報》50周年慶祝文獻裏被公認為里程碑論文。 恩格勒的主要研究領域為統計力學、量子場論、宇宙學、弦理論、超引力,並且作出貢獻。恩格勒、希格斯與歐洲核子研究組織共同獲得2013年阿斯图里亚斯亲王科學技術奖。 因為「次原子粒子質量的生成機制理論,促進了人類對這方面的理解,近來經歐洲核子研究組織屬下大型強子對撞機的超環面儀器及緊湊緲子線圈探測器所發現基本粒子而獲得證實」,恩格勒、希格斯共同獲授2013年諾貝爾物理學獎。.
彼得·希格斯
彼得·威爾·希格斯,CH,FRS,FRSE(Peter Ware Higgs,),英國理論物理學家,愛丁堡大學榮譽退休教授Griggs, Jessica.
羅伯特·布繞特
羅伯特·布繞特(Robert Brout,),比利時理論物理學家,在粒子物理學領域做出重要貢獻。 1964年,布繞特和弗朗索瓦·恩格勒共同提出希格斯機制與希格斯玻色子理論。另外還有兩個研究小組也在同年獨立地提出類似結果,一組為傑拉德·古拉尼、卡爾·哈庚、湯姆·基博爾,另一組為彼得·希格斯。六位物理學者分別發表的三篇論文, 在《物理評論快報》50周年慶祝文獻裏被公認為里程碑論文。 布饒特的主要研究領域為統計力學、粒子物理學、宇宙學。.
量子電動力學
在粒子物理學中,量子電動力學(Quantum Electrodynamics,簡稱QED)是電動力學的相對論性量子場論。它在本質上描述了光與物質間的相互作用,而且它還是第一套同時完全符合量子力學及狹義相對論的理論。量子電動力學在數學上描述了所有由帶電荷粒子經交換光子產生的相互作用所引起的現象,同時亦代表了古典電動力學所對應的量子理論,為物質與光的相互作用提供了完整的科學論述。 用術語來說,量子電動力學就是電磁量子的微擾理論。它的其中一個創始人,理查德·費曼把它譽為「物理學的瑰寶」("the jewel of physics"),原因是它能為相關的物理量提供,例如電子的異常磁矩及氫原子能階的蘭姆位移。.
樱井奖
樱井奖(Sakurai Prize),全称“J.J.樱井理论粒子物理学奖”(J.),是一项旨在表彰粒子物理领域杰出成就的荣誉。樱井奖于1984年由樱井纯的家人和朋友出资设立,以纪念这位粒子物理学家。该奖项由美国物理学会评选,在每年4月份的美国物理学会会议上正式颁发。.
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沃特·吉爾伯特
沃特·吉爾伯特(Walter Gilbert,),美國物理學家與生物化學家,分子生物學的早期研究者之一,和諾貝爾獎得主。.
湯姆·基博爾
湯姆·基博爾(Tom Kibble,),英國物理學家,英國皇家學會院士,英國倫敦帝國學院布萊克特實驗室(Blackett Laboratory)的資深研究專家。他的專長是量子場論,在高能粒子物理學與宇宙學的交叉領域貢獻良多。他曾經研究對稱性破缺、相變、拓撲缺陷(topological defect,例如,拓撲單極(topological monopole)、宇宙弦(cosmic string)、磁疇等等)的機制,對於這些論題頗有建樹。他發表的一篇極具原創性的論文將宇宙弦的概念引入現代宇宙學。基博爾畢業於愛丁堡大學(文學碩士1955年,理學學士1956年,博士1958年)。 2016年,伦敦帝国学院宣佈了他的死訊,但沒有公佈死因。.