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杰拉德·特·胡夫特

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杰拉德·特·胡夫特1999年诺贝尔物理学奖得主
Gerard 't Hooft
Gerard 't Hooft.jpg
出生 (1946-07-05) 1946年7月5日74岁)
荷兰登海尔德
国籍 荷兰
母校乌得勒支大学
知名于量子场论
量子引力
奖项丹尼·海涅曼数学物理奖(1979年)
沃尔夫奖(1981年)
洛仑兹奖章(1986年)
斯宾诺莎奖(1995年)
富兰克林奖章(1995年)
Nobel prize medal.svg诺贝尔物理学奖(1999年)
罗蒙诺索夫金质奖章(2010年)
科学生涯
研究领域理论物理学
机构乌得勒支大学
博士导师马丁纽斯·韦尔特曼Nobel prize medal.svg
博士生罗贝特·戴克赫拉夫
赫尔曼·弗尔林德

杰拉德·特·胡夫特荷兰语Gerard 't Hooft ,1946年7月5日),荷兰理论物理学家,乌得勒支大学教授,于1999年因为“阐明物理学弱电相互作用量子结构”与其指导教授马丁纽斯·韦尔特曼一同获得诺贝尔物理学奖[1]二十世纪中后期最重要的理论家之一。

生平

早年

1946年7月5日,杰拉德·特·胡夫特出生在荷兰登海尔德,但主要在海牙长大。在家中三个孩子里排行第二。特·胡夫特生长在一个充满学者的家庭,他的外祖母是诺贝尔奖得主弗里茨·泽尔尼克的姊妹,外祖父是莱登大学知名的动物学教授。舅舅尼可·范坎彭英语Nico van Kampen乌特勒支大学担任物理学教授。虽然他的母亲作为一名女性,并未从事科学事业,但她嫁给了一位海洋工程师。[2]在父亲的影响下,特·胡夫特很早就展现对科学的兴趣。念小学时当学校老师问起未来志向时,他表示要成为一位“知晓一切事物的人”。[2]

小学毕业之后,特·胡夫特进入道尔顿学园(Dalton Lyceum)就读。这是一间实行道尔顿计划英语Dalton Plan的教育机构,这套教学方法相当适合特·胡夫特。他轻松通过了科学、数学等科目,但对于语言课程不是很擅长。尽管如此,他还是完成了英语、法语、德语、古希腊语、和拉丁语的课程。十六岁那年,他参加了奥林匹克数学竞赛并获得了银牌。[2]

求学

1964年,特·胡夫特通过了中学测验,进入乌特勒支大学学习物理。因为希望就读他舅舅所在的物理系,他选择了乌特勒支大学而非距离更近的莱登大学。由于特·胡夫特太过专注在科学,他的父亲坚持他参加学校里的一个精英社团“乌得勒支学生队”(Utrechtsch Studenten Corps),以期望他能从事一些课外活动。这某些程度上确实展现了一些效果,他曾在赛艇俱乐部“特里同”(Triton)担任指挥,与科学讨论社团“克里斯蒂安·惠更斯”(Christiaan Huygens)一起规划了一次科学类的全国学生代表大会。

在物理的学习上,特·胡夫特决定追求他所认为理论物理中的核心—基本粒子物理。他的舅舅并不喜欢这个领域,所以当特·胡夫特要写“doctoraalscriptie”(在荷兰相当于硕士论文)时,他找上了新进的教授马丁纽斯·韦尔特曼。韦尔特曼当时在研究杨-米尔斯理论,由于这个理论在物理计算上无法被重整化,以当时而言并不算是主流的研究课题。特·胡夫特被交付的题目是阿德勒-贝尔-杰克威反常英语Adler–Bell–Jackiw anomaly,一个理论无法解释的电中性π介子衰变现象。当时的理论不允许π介子衰变产生光子,然而实际的实验却观测到这类的衰变。特·胡夫特当时也无法给出合理的解释。

1969年,特·胡夫特选择韦尔特曼作为他博士学位的指导教授。他开始研究韦尔特曼正在研究的课题,杨-米尔斯理论的重整化。1971年他发表了第一篇论文,里头说明如何重整化杨-米尔斯场中质量为零的场。[3]这项工作并未引起太多的注意,但韦尔特曼对于长久以来的问题被解决感到相当兴奋。在这之后他们发展了一套称为量纲正规化英语dimensional regularization的方法。随后特·胡夫特的第二篇论文也发表,探讨了杨-米尔斯理论在自发对称破缺之后带质量场的重整化。[4]这篇文章渐渐受到广泛注意,在1999年为两人赢得诺贝尔物理学奖

以这两篇文章为基础,1972年特·胡夫特完成了他的学位论文《杨-米尔斯场的重整化方法》。同一年,他与乌特勒支大学医学院的学生Albertha A. Schik结为夫妻。[2]

学术生涯

特·胡夫特于哈佛大学。

完成博士学位之后,特·胡夫特到了欧洲核子研究组织担任研究员。他和韦尔特曼一起试着完善杨-米尔斯理论的重整化计算。这段期间,他开始对强相互作用感到兴趣,认为这类的相互作用可以用零质量的杨-米尔斯理论来描述。根据计算的结果,这样的理论具有渐进自由的性质,符合深度非弹性散射英语deep inelastic scattering实验的结果。这与物理学家所认知的杨-米尔斯理论相违背,过去我们所知的如重力电磁作用其作用的强度随距离增加而减弱。然而这种人们熟知的性质无法解释深度非弹性散射的实验结果。1972年,特·胡夫特在一个小型会议中谈论到这个计算成果,一位物理学家库尔特·希门奇克英语Kurt Symanzik便建议他发表这个成果。[2]然而之后特·胡夫特仍未将此计算发表成论文。不久之后,休·波利策大卫·葛罗斯弗朗克·韦尔切克等人于1973年也得到了同样的结果,三人因此贡献获得了2004年的诺贝尔物理奖。[5][6]

1974年特·胡夫特回到乌得勒支大学担任助理教授。1976年受邀到斯坦福大学作学术访问,并到哈佛大学担任讲座教授。他的大女儿Saskia Anne在访问期间于波士顿出生,在回到乌得勒支大学作为教授职务时生下了二女儿Ellen Marga。[2]2011年特·胡夫特被选为乌得勒支大学的杰出教授。[7]

荣誉

1981年特·胡夫特获颁沃尔夫奖[8]1986年获得洛仑兹奖章,该奖章每四年颁发一次,表彰在理论物理上的杰出贡献。[9]1995年成为斯宾诺莎奖最初的几位获奖人之一,该奖是荷兰最崇高的科学奖项。[10]同年又获得富兰克林奖章[11]1999年因“阐明物理学中弱电相互作用的量子结构”与其指导教授马丁纽斯·韦尔特曼一同获得诺贝尔物理学奖[1]

1971年发现的小行星9491(9491 Thooft)以特·胡夫特命名,[12]特·胡夫特为该小行星未来的居民颁布了宪法。[13]

研究

特·胡夫特的研究兴趣大致分为三个方向:基本粒子物理的规范理论量子引力黑洞、量子力学的基础研究。[14]

基本粒子物理的规范理论

物理上特·胡夫特最为人所知的贡献是有关规范理论的研究。

参考资料

  1. ^ 1.0 1.1 The Nobel Prize in Physics 1999. Nobel Foundation. [2008-10-09]. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 't Hooft, G. Gerardus 't Hooft - Autobiography. Nobel web. 1999 [06-10-2010]. 
  3. ^ G. 'tHooft. Renormalization of massless Yang-Mills fields. Nuclear Physics B: 173–199. [2018-04-02]. doi:10.1016/0550-3213(71)90395-6. 
  4. ^ G.'t Hooft. Renormalizable Lagrangians for massive Yang-Mills fields. Nuclear Physics B: 167–188. [2018-04-02]. doi:10.1016/0550-3213(71)90139-8. 
  5. ^ The Nobel Prize in Physics 2004. Nobel Web. 2004 [2010-10-24]. 
  6. ^ Politzer, H. David. The Dilemma of Attribution (PDF). Nobel Web. 2004 [2010-10-24]. 
  7. ^ Prof. dr. Gerard ‘t Hooft has been appointed Distinguished Professor. Utrecht University. [2012-04-19]. (原始内容存档于2012-04-19). 
  8. ^ The 1981 Wolf Foundation Prize in Physics. Wolf Foundation. 
  9. ^ Lorentz medal. 莱顿大学. 
  10. ^ NWO/Spinoza Prizes 1995-2000. The Netherlands Organisation for Scientific Research (NWO). 
  11. ^ Franklin Laureate Database. The Franklin Institute. (原始内容存档于2010-06-01). .
  12. ^ JPL Small-Body Database Browser. NASA. 
  13. ^ 9491 THOOFT - Constitution and Bylaws. G. 't Hooft. 
  14. ^ 't Hooft, G. Gerard 't Hooft. [24-20-2010]. 

相关文献

外部链接