２００８年诺贝尔物理学奖美日科学家分享

郭俊伟

2008年10月7日，瑞典皇家科学院诺贝尔奖委员会宣布，将2008年度诺贝尔物理学奖授予美国科学家南部阳一郎（左图）和两位日本科学家小林诚（中图）、益川敏英（右图）.南部阳一郎因为发现次原子物理的对称性自发破缺机制而获奖，小林诚、益川敏英因发现对称性自发破缺的来源获此殊荣.

南部阳一郎1921年出生在日本东京， 1952年，获东京大学科学博士学位，并移居美国，1958年，被芝加哥大学聘为教授，目前是芝加哥大学名誉退休教授.南部阳一郎首先把凝聚态物理方法运用于粒子物理理论，提出了著名的南部-Jona-Lasinio模型，并由此获得了1994~1995年度的沃尔夫奖.

小林诚1944年出生在日本名古屋， 1972年获得名古屋大学博士学位.他长期致力于基本粒子理论研究，目前是日本筑波的高能加速器研究机构的名誉退休教授.1973年，小林诚和益川敏英共同发表了“CP对称性破缺”理论的论文，提出了“小林－益川理论”，预言存在6种夸克(当时只发现了3种夸克）.这篇论文的引用率高达4920次.

益川敏英1940年出生， 1967年获得名古屋大学博士学位.益川敏英专攻量子场论，目前是东京大学汤川理论物理研究所的名誉退休教授.益川敏英曾和小林诚共同获得2007年“欧洲物理学会高能与粒子物理学奖”等诸多奖项.

根据已知理论，大约137亿年前，宇宙在“大爆炸”中诞生.之后，夸克、电子等粒子和同样数量质量但电荷相反的反粒子构成了物质.粒子和反粒子一旦碰撞，将在释出光后“同归于尽”.因此，如果两者始终并存，宇宙中的物质最终将消失殆尽.但是，现在的宇宙中只有粒子“幸存”，没有发现反粒子.科学家认为，反粒子幸存率不如粒子，是因为除电荷相反外，还存在其他微小差异，这种粒子和反粒子的性质差异被称为“对称破缺”.这种对称破缺可能是使我们宇宙得以幸存的原因，它的机制是亚原子物理学的一大谜团.

早在1960年，南部阳一郎就给出了基础粒子物理中的对称性自发破缺的数学描绘，对称性自发破缺在一个显然很混杂的表面隐藏了自然的秩序，它被证实是非常有用的.南部阳一郎的理论渗透了基础粒子物理的“标准模型”，这一模型用一个单一的理论统一了所有物质的最小构建单元和自然界4种自然力中的3种（4种自然力指电磁力、强核力、弱核力和重力）.因此，南部阳一郎对自发性对称破缺机制的研究奠定了亚原子物理学的“标准理论”基础.

小林诚和益川敏英的贡献体现在他们“在标准模型的框架内解释了对称破缺机制”，并据此“预言”了另外3种夸克的存在，它们分别于1974年、1977年和1995年被发现.剩下的课题是通过实验确证对称破缺.2001年和2004年，美国斯坦福实验室和日本高能加速器研究机构的粒子探测器都发现了互相独立的对称破缺，这一结果正如小林诚、益川敏英三十年前所预言的那样.

2008年9月，欧洲核子研究中心启动的“大型强子对撞机”实验，就和自发性对称破缺机制有联系，其主要目的是寻找质量的起源.也许，新型粒子加速器将能帮助我们解开一些仍在继续困扰我们的奥秘.

责任编辑 蔡华杰