精品阅读 科技

日加科学家获诺贝尔物理学奖

日加科学家获诺贝尔物理学奖

新浪科技

关注

摘要:北京时间10月6日消息,瑞典皇家科学院刚刚宣布,日本科学家梶田隆章(Takaaki Kajita)和加拿大科学家阿瑟-麦克唐纳(Arthur B.McDonald)因为发现中微子振荡而获得2015年度诺贝尔物理学奖。

获奖理由|发现中微子震荡 解决谜题

瑞典皇家科学院刚刚宣布,日本物理学家梶田隆章以及加拿大物理学家阿瑟-麦克唐纳因为发现中微子振荡而获得2015年度诺贝尔物理学奖。

今年的诺贝尔物理学奖获奖人解决了中微子之谜,从而开启了粒子物理学研究的崭新篇章。物理学家梶田隆章以及亚瑟·麦克唐纳(Arthur B。 McDonald)分别来自两个大型研究团队:超级神冈探测器团队以及萨德伯里微中子观测站,他们发现了中微子在飞行过程中的转变现象。

搜寻正在进行——在地下深处,巨大的研究设施中数以千计的探测器正等待着时机,以揭开中微子的谜团。1998年,梶田隆章首先发现中微子似乎存在转 变现象,在它们抵达日本超级神冈探测器的过程中,中微子的形式似乎发生了改变。这一探测设施所捕捉到的中微子是宇宙射线与地球大气层相互作用所产生的。

与此同时,在地球的另一端,加拿大萨德伯里微中子观测站的科学家们正在开展对来自太阳的中微子的研究工作。2001年,由亚瑟·麦克唐纳率领的研究组首次证明这些中微子同样存在类似的转变现象。

于是这两项实验的结果导致了一种新现象的发现——中微子震荡。而更进一步的意义还在于,曾经长期被认为是没有质量的中微子其实是有质量的。这不管是对于粒子物理学还是对于我们理解宇宙的本质都具有极重要的意义。

我们生活在一个中微子的世界里。每一秒都有数以万亿计的中微子通过你的身体。但你看不到它们,也感受不到它们的存在。中微子几乎以光速在宇宙中传播,几乎不与物质发生相互作用。那么它们究竟来自何方?

其中一些中微子是在宇宙大爆炸中产生的,其他则产生于空间或地球上的各种不同过程之中——从恒星衰亡时的超新星爆发,到核电站内的反应堆,以及自然发生的放射性衰变过程等等。甚至在我们的身体内部,平均每秒也有超过5000个中微子在钾的同位素衰变过程中被产生出来。在抵达地球的中微子中,大部分都源自太阳内部的核反应过程。在整个宇宙中,中微子的数量仅次于光子,是宇宙中数量最多的粒子之一。

  • 日本和加拿大科学家获2015诺贝尔物理学奖

    瑞典皇家科学院宣布,日本科学家梶田隆章和加拿大科学家阿瑟-麦克唐纳因为发现中微子震荡而获得2015年度诺贝尔物理学奖。

    查看详情
  • 超高能中微子发现使宇宙射线起源变复杂

    近日,在南极的IceCube中微子观测站,研究人员探测到了第4个超高能中微子,这也是目前发现的能量最高的中微子。

    查看详情
  • 神秘幽灵粒子中微子:来源地球地壳下方

    在过去的数十年里,科学家们一直在努力,试图找出一种被称作“幽灵粒子”的神秘粒子——中微子的来源。

    查看详情

意义重大|小小粒子引发粒子物理学乃至宇宙学革命

然而,长期以来科学家们甚至都无法确认中微子是否真的存在。事实上,当中微子的概念最早由物理学家沃尔夫冈·泡利(Austrian Wolfgang Pauli)提出来时(泡利是1945年诺贝尔奖获得者),他的主要目的是想为由于β衰变过程中似乎表现出来的能量不守恒现象而感到绝望的物理学家们找到一个解释。β衰变是原子核衰变的一种形式。在1930年12月,泡利以“亲爱的(从事)放射性(研究的)女士们和先生们”开头,致信给他的物理学同行。在这封信中,泡利提出,β衰变过程中的一部分能量可能是被一种具有电中性,弱相互作用且质量极小的粒子所带走了。但甚至是泡利本人也几乎不相信这样一种粒子是真实存在的。据说他曾经说过这样的话:“我做了一件糟糕的事情,我提出了一种不可能被探测到的粒子。”

不久之后,意大利物理学家费米(Enrico Fermi,1938年诺贝尔物理学奖获得者)提出了一种优雅的理论,并且其能够将泡利所提出的这种质量极小且具有电中性的粒子也包含在内。这种粒子被称作“中微子”。没有人会想到,这种小小的粒子将引发粒子物理学乃至宇宙学的革命。

但人们还需要等待大约1/4个世纪才能真正等来中微子被真正发现的日子。机会出现在1950年代,当时由于核电站的建设,大量中微子从中产生。在1956年6月份,两名美国物理学家弗雷德里克·莱因斯(Frederick Reines,1995年诺贝尔奖获得者)以及克莱德·科温(Clyde Cowan)给泡利发去一封电报——中微子在他们的探测器中留下了踪迹。这一发现证明这种鬼魅般的粒子是真实存在的。

详解中微子|刚得诺奖的中微子和中微子振荡是个什么东西?

中微子是除光子外数量最为巨大的粒子,但它们与其他物质的相互作用很弱,地球表面每平方厘米的面积里,每秒钟有超过1000亿中微子穿过,却几乎不被人觉察。中微子曾经被认为是无质量的,而实际上,它们有一个极其微小的质量,并可以在传播过程中改变类型,这种匪夷所思、出人意料的性质令物理学家们十分费解。事实上,我们对于中微子的了解非常之少。“这是我们已知的宇宙最普遍存在的实物粒子,同时可能也是最神秘的。”奈杰尔·洛克耶(Nigel Lockyer)表示。奈杰尔·洛克耶是美国费米国家加速器实验室(也就是著名的费米实验室“Fermilab”)的主任。

5TYY-fximeyy6321560

四项前所未有的实验有望改变现状。其中,中国和印度的两个项目已经获得许可,而日本和美国的建造探测器方案也在规划当中。为了防止其他粒子的干扰,四个实验基地都将深埋于地下。这些实验中心将检测到更多的中微子,并能比任何现有实验更详细地研究中微子的转换过程。

研究结果有望助力于解决某些宇宙学中最基本的问题。有一些实验将会自己制造出中微子,所有实验都会使用他们从太阳或从超新星爆炸中捕获的所有中微子。“中微子的时代,”洛克耶说,“会持续很长的一段时间。”(撰文 伊丽莎白·吉布尼(ELIZABETH GIBNEY)绘图 奈杰尔·霍庭(NIGEL HAWTIN)文章来源:环球科学 翻译 李韵琦 审校 张旭阳)

得主介绍|梶田隆章和阿瑟·麦克唐纳简介

梶田隆章(日语:梶田隆章/かじたたかあきKajitaTakaaki,1959年-),是日本物理学家、天文学家,现任东京大学宇宙线研究所所长、同研究所附属宇宙中微子观测信息融合中心负责人。

梶田隆章受业于小柴昌俊、户塚洋二,2002年三人共同获得潘诺夫斯基实验粒子物理学奖。2015年获得诺贝尔物理学奖。

埼玉县出身,埼玉大学理学部物理学科毕业。理学博士(东京大学)。

1986年,梶田隆章担任东京大学理学部助手,并开始中微子研究,在世界一流物理学家小柴昌俊、户塚洋二门下学习,其后于观测中微子时发现异样,依此推测中微子

震荡的存在。为证实此一推论,需要庞大的观测数据,超级神冈探测器因此应运而生。1996年,超级神冈探测器成功观测大气中的中微子,并测定其质量。1998年,在“中微子物理学?宇宙物理学国际会议”首次发表。1999年,梶田因此获得日本物理学最高奖“仁科芳雄奖”。

梶田历任东京大学宇宙线研究所助手(1988年)、副教授(1992年)、教授(1999年),现任东京大学宇宙线研究所所长(2008年至今)。

2014年,美国《今日物理》杂志(PhysicsToday)预测,因户塚洋二已故,梶田隆章可望与阿瑟·麦克唐纳分享诺贝尔物理学奖。

小柴昌俊曾经说“在继承我衣钵的弟子当中,有2人足以获得诺贝尔奖”。一般认为他指的是户塚洋二与梶田隆章。

阿瑟·麦克唐纳简介

阿瑟·麦克唐纳(ArthurB.McDonald,1943年8月29日-),加拿大物理学家、萨德伯里中微子天文台研究所主任。他还是女王大学戈登和帕特里夏灰色粒子天体物理主席。2015年获得诺贝尔物理学奖。

生平

出生在新斯科舍省悉尼,1964年在达尔豪西大学获物理学士、1965年获硕士学位,并于加州理工学院获物理学博士学位。1970至1982年任渥太华西北的乔克·里弗核实验室研究员。1982年至1989年在普林斯顿大学任物理学教授,后加入女王大学。目前是女王大学大学研究主席。

工作

2001年8月,在麦克唐纳的领导下,依据安大略省萨德伯里中微子天文台地下2100米的检测设施的观测结果,可推论出来自太阳的电中微子振荡成为μ介子和tau中微子。麦克唐纳和戸塚洋二被授予2007年富兰克林奖章。

2008年,美国《今日物理》杂志(PhysicsToday)预测,麦克唐纳可望与铃木 厚人分享诺贝尔物理学奖。

此前预测|汤森路透此前预测华裔教授王中林为热门

早在此前,全球最大的专业信息服务提供商汤森路透集团在美国发布2015年度“引文桂冠奖”获奖名单,在这项被称为“诺贝尔奖得主预测”的奖项中,中国科学院外籍院士、华裔科学家王中林榜上有名。

王中林为佐治亚理工学院终身校董事讲席教授,Hightower终身讲席教授,工学院杰出讲席教授和纳米结构表征中心主任。中国首批国家自然科学基金海外优秀青年科学家,中国科学院海外杰出学者基金获得者。此次未获奖。

入选理由:发明了压电电子和压电光电子纳米发电机。

  • 中科院外籍院士王中林成诺贝尔奖热门

    在这项被称为“诺贝尔奖得主预测”的奖项中,中国科学院外籍院士、华裔科学家王中林榜上有名。

    查看详情
  • 诺贝尔奖5日鸣锣开跑 获奖者都咋花奖金?

    今年诺贝尔奖5日起跑,最先公布出医学奖。今年的桂冠得主在正式露面与颁奖典礼都落幕后,将面临800万克朗奖金该怎么花的问题。

    查看详情
  • 汤森路透预测2015年诺贝尔奖得主

    全球领先的专业信息服务提供商汤森路透旗下的知识产权与科技事业部已在九月就发布了2015年度引文桂冠奖获奖名单。

    查看详情

中国人再获奖|药学家屠呦呦昨日获诺贝尔生理学或医学奖

当地时间10月5日11时30分(北京时间17时30分),诺贝尔奖评审委员会宣布,中国药学家屠呦呦,美国科学家威廉-坎贝尔、日本科学家聪大村共同获得2015年诺贝尔生理学或医学奖,这也是中国科学家首次获得诺贝尔医学奖。

屠呦呦从中医古籍里得到启发,通过对提取方法的改进,首先发现中药青蒿的提取物有高效抑制疟原虫的成分,她的发现,在抗疟疾新药青蒿素的开发过程中起到关键性的作用。由于这一发现在全球范围内挽救了数以百万人的生命,屠呦呦今年获得医学科学领域重要的大奖——拉斯克奖。

中共中央政治局常委、国务院总理李克强5日致信国家中医药管理局,对中国著名药学家屠呦呦获得2015年诺贝尔生理学或医学奖表示祝贺。

  • 诺贝尔生理或医学奖揭晓:中国人首次获奖

    2015年度诺贝尔生理学或医学奖已经宣布,其奖金的一半授予威廉·坎贝尔和大村智,另一半授予屠呦呦。

    查看详情
  • 李克强祝贺屠呦呦获诺贝尔生理或医学奖

    中共中央政治局常委、国务院总理李克强致信国家中医药管理局,对中国著名药学家屠呦呦获得2015年诺贝尔生理学或医学奖表示祝贺。

    查看详情
  • 中国科学家屠呦呦因青蒿素获得诺贝尔奖

    诺贝尔奖评审委员会宣布,中国药学家屠呦呦,美国科学家威廉-坎贝尔、日本科学家聪大村共同获得2015年诺贝尔生理学或医学奖。

    查看详情

其他奖项|化学奖7日揭晓 文学奖未定

据诺贝尔奖官方网站2015年9月27日报道,2015年诺贝尔奖的揭晓时间已经确定(以下时间均为欧洲中部时间):

生理学或医学奖揭晓时间最早为:2015年10月5日上午11:30(北京时间5日17时30分)

物理学奖揭晓时间最早为:2015年10月6日上午11:45(北京时间6日17时45分)

化学奖揭晓时间最早为:2015年10月7日上午11:45(北京时间7日17时45分)

和平奖揭晓时间最早为:2015年10月9日上午11:00(北京时间9日17时)

经济学奖揭晓时间最早为:2015年10月12日下午1:00(北京时间12日19时)

2015年诺贝尔文学奖尚未确定。根据传统,瑞典皇家科学院将稍后择日宣布。