彼得·希格斯(2013年诺贝尔物理学奖获得者)
人物背景
彼得·希格斯出生在英格兰泰恩河畔纽塞,父亲曾在BBC担任声音工程师。希格斯童年时患有气喘,后来因为父亲工作的缘故,全家在第二次世界大战期间搬离泰恩河畔纽塞,他也因此没有继续在学校接受教育。希格斯的父亲后来居住在贝德福德,希格斯与母亲则留在布里斯托。他后来进入可安文法学校就读,并受到校友保罗·狄拉克在物理方面的影响。彼得·希格斯是英国理论物理学家,爱丁堡大学荣誉退休教授,他以希格斯机制与希格斯粒子而闻名于世。彼得·希格斯出生在英格兰泰恩河畔纽塞,他在1950年毕业于伦敦大学国王学院物理学专业,1952年获得研究生学位,1954年获博士(分子物理学)学位,1980年到1996年期间曾在爱丁堡大学任教。此外,希格斯还被布里斯托大学,爱丁堡大学,格拉斯哥大学等多所英国名校授予荣誉学位。2012年7月4日,CERN宣布LHC的紧凑μ子线圈探测到质量为125.3±0.6GeV的新粒子(超过背景期望值4.9个标准差),超环面仪器测量到质量为126.5GeV的新粒子。而在2013年3月14日,欧洲核子研究组织发布新闻稿表示,先前探测到的新粒子是希格斯玻色子。 希格斯机制广泛被视为粒子物理学标准模型的重要理论基础,
个人经历
1946年,进入伦敦市立中学就读,专研数学。彼得·希格斯后来获得伦敦国王学院物理学位,并成为爱丁堡大学研究员,也曾在伦敦帝国学院及伦敦大学学院任职。希格斯在1960年返回爱丁堡大学担任讲师,然后在1980年成为爱丁堡大学教授。他在1983年成为英国皇家学会会员,并在1984年获得卢瑟福奖。希格斯在1991年成为英国物理学会会员,然后在1996年退休成为爱丁堡大学荣誉教授。他在2008年成为斯旺西大学荣誉教授。
个人成就
1997年获得狄拉克奖章及英国物理学会理论物理杰出贡献奖。2004年获得沃尔夫物理学奖。2010年荣获樱井奖。2012年,史蒂芬·霍金在被访问时表示,彼得·希格斯应该获得诺贝尔物理学奖。2013年10月8日,北京时间18时45分,诺贝尔委员会宣布,希格斯获得2013年度诺贝尔物理学奖。
学术理论
发现希格斯玻色子希格斯玻色子是粒子物理学标准模型预言的一种自旋为零的玻色子,至今尚未在实验中观察到。它也是标准模型中最后一种未被发现的粒子。英国物理学家希格斯(P.W.Higgs)提出了希格斯机制。在此机制中,希格斯场引起自发对称性破缺,并将质量赋予规范传播子和费米子。希格斯粒子是希格斯场的场量子化激发,它通过自相互作用而获得质量。希格斯机制是苏格兰物理学家彼得·希格斯和其他理论物理学家同时发现的一种物理机制。在规范场理论中,规范粒子的质量是为对称性所不允许的。这是杨-米尔斯理论的严重缺陷。随着对对称性破缺的深入研究,特别是南部-戈德斯通定理的发现,物理学家们发现在规范理论中零质量的南部-戈德斯通粒子能为零质量的矢量规范粒子提供纵向分量,从而赋予它们以质量。欧洲核子研究中心(CERN)昨日(2011年12月13日)公布来自大型强子对撞器(LHC)的重要数据,显示“可能看到”有“上帝粒子”之称的希格斯玻色子(Higgs boson)。该理论解释粒子为何拥有质量,从而演化为我们身边的万事万物,如果这一粒子被确认,那将是100年来人类最伟大的发现之一。2012年7月4日,欧洲原子中心(CERN)今天宣布发现新亚原子粒子,疑似上帝粒子。自然界中物体之间的相互作用力可以划分为4种,即引力(重力)、电磁力、强相互作用力和弱相互作用力。爱因斯坦的相对论解决了重力问题之后,理论物理学家开始尝试建立统一的模型,以期解释通过后3种力相互作用的所有粒子。物理学家建立了一套被称为标准模型的粒子物理学理论,该模型把基本粒子分为夸克、轻子和玻色子3大类,预言了62种基本粒子的存在,而这些粒子基本都已被实验所证实。但这个模型的致命缺陷是无法解释物质质量的来源。为了弥补这个缺陷,英国物理学家希格斯于1964年提出了希格斯场的存在,进而预言了希格斯玻色子的存在。他认为该玻色子是物质的质量之源,其他粒子在它构成的场中,受其作用而产生惯性,最终才有了质量。此后所有的粒子在除引力外的后3种力的框架内相互作用,统一在标准模型之下。这个理论看似完美和谐,但存在一个非常重要的问题——希格斯玻色子至今仍未被发现。
生活轶事
划时代论文曾被驳回在Cotham文法学校后,希格斯受到了一位校友的激励,走上了物理学的道路。这就是量子物理的奠基人之一、1933年的诺贝尔奖得主狄拉克(Pual Dirac)。希格斯拿到物理学博士学位,然后,他成为爱登堡大学的高级研究员。后来他在伦敦大学等学府担任讲师。1960年,希格斯回到爱丁堡大学做数学讲师,从此定居在这座城市。任教期间,希格斯对质量产生了兴趣,并且产生了一种想法:在宇宙大爆炸刚发生的时候,粒子是没有质量的。但在不到一秒的时间后,它们得到了质量。这是它们在一种场中相互作用的结果。希格斯假定这种场能渗透空间,给每一种和它互动的亚原子微粒以质量。虽然希格斯场会给夸克和轻子以质量,但它所给予的质量对其他亚原子粒子来说无足轻重,比如质子和中子。在这些粒子中,把夸克粘在一起的“胶子”给予了大部分的质量。1964年,希格斯写了一篇短小的论文,发表在欧洲核心子研究中心(CERN)办的刊物《物理学通信》上刊登。随后他又写了一篇论文投给《物理学通信》,描述一种自己设想的理论模型,就是现在被称为“希格斯机制”的模型,但被编辑打回。希格斯又在其中加了一个章节,把自己的论文发给顶尖物理学刊物《物理学评论》。次年论文被发表。差不多在同时,布罗特等数名物理学家也独立做出了类似的推测。《物理学评论》50周年大庆时,希格斯等6位科学家的类似论文都被评为“里程碑”。有信心找到上帝粒子在LHC用液氮冷却,让质子以99.99%光速穿过巨大圆环之前,希格斯曾经来到日内瓦看了看这个大到让人感觉变态的机器。他进入91米深的地下隧道,观看了LHC的两只“巨眼”———记录器CMS和Atlas。他说:“那个体积一下子就把我压倒了,人们解决的那些技术难题给我留下了很深的印象。”具有讽刺意义的是,当初正是在CERN供职的编辑枪毙了希格斯的论文。希格斯表示,他有90%的把握说LHC将会“撞”出希格斯玻色子。他希望能在2013年5月自己过84岁生日之前看到人类发现微观世界标准模型上的最后一个粒子。“如果我关于质量的预言是正确的,很快就能看到相关数据;但是你公布这些数据之前要分析它们,这需要一段时间。”记者问希格斯,如果LHC真的像大家期待的那样发现了“希格斯玻色子”,那他会做些什么?希格斯腼腆地说:“我应当会打开一瓶东西……”什么东西呢?“香槟。喝完一瓶威士忌的时间太长了。”那如果不成功呢?希格斯表示如果这次还是没有成功,他会感到困惑:“如果我是错的,我会非常伤心。如果没有找到它,我就会不再理解以前以为理解的东西。”