超引力理论提出者获300万美元基础物理学特别突

来源:返朴       ID:fanpu2019

当地时间2019年8月6日,奖金高达300万美元的基础物理学特别突破奖(  Special Breakthrough Prize in Fundamental Physics)宣布授予超引力理论的提出者,物理学家Sergio Ferrara、Daniel Z。 Freedman和Peter Van Nieuwenhuizen。

广义相对论将引力相互作用视作物质对时空的弯曲作用,而基本粒子理论将相互作用视作物质对量子场的作用。这两种矛盾的描述长久困扰着物理学家,而超引力理论将描写空间弯曲的引力与描写基本粒子的量子场结合了起来。我们知道时空的坐标一般都是用实数来描写的。在超引力理论中,人们假设时空还有一种费米性,因此引入了反对易数,并利用实数和反对易数一起来描写这种有费米性的时空。

当地时间2019年8月6日,基础物理学突破奖评选委员会(The Selection Committee of the Breakthrough Prize in Fundamental Physics)宣布,奖金高达300万美元的2020年基础物理学特别突破奖授予超引力的提出者,物理学家Sergio Ferrara(CERN)、Daniel Z。 Freedman(MIT和斯坦福大学)和Peter van Nieuwenhuizen(纽约州立大学石溪分校)。这三位科学家因提出了超引力理论而获此殊荣。在超引力理论中,描写基本粒子量子变量成为描述时空几何的一部分。

此前该奖获得者包括首次发现射电脉冲星的约瑟琳·贝尔·伯奈尔(Jocelyn Bell Burnell)、斯蒂芬·霍金、在发现希格斯玻色子的实验中发挥主导作用的欧洲核子研究中心(CERN)的七名科学家,以及探测引力波的LIGO合作团队。

评选委员会主席爱德华·威滕(Edward Witten)说:“超引力的发现是在描述时空动力学时引入量子变量的开始。引人注目的是,爱因斯坦方程可以被推广成为所谓的超引力理论。”

突破奖的设立者之一Yuri Milner说:“当我们想到人类想象力的伟大作品时,我们通常指的是艺术、音乐和文学。但一些最为深刻而美丽的作品是科学家创造的。过去几十年来,超引力一直激励着物理学家,这个理论中可能蕴含着关于现实本质的深刻真理。”

01  超引力

Ferrara、Freedman和Van Nieuwenhuizen是超引力的构建者。超引力是1976年提出的一个极为有影响力的理论,它成功地将引力整合到一种特定的量子场论当中。量子场论是用符合量子力学定律的场来描述自然界中基本粒子和相互作用的理论。

上世纪60年代和70年代初建立的标准模型是一种量子场论,至今仍是物理学中得到最精确验证的理论,其成果包括预言希格斯玻色子的存在。然而,一个很明显的事实是,标准模型并不完备。特别是它只描述了自然界的三种作用力:它没有考虑引力,而引力属于爱因斯坦广义相对论的领域。此外还有许多谜题无法解答,比如一些粒子的质量比预期值低许多个数量级,也没有任何粒子可以解释暗物质这种遍布整个宇宙的不可见物质。

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