韋爾特曼（1999年度諾貝爾物理獎(jiǎng)得主，闡明物理學(xué)中電弱相互作用的量子結(jié)構(gòu)）

馬丁努斯·J·G·韋爾特曼（Martinus J.G. Veltman），1999年度諾貝爾物理獎(jiǎng)得主。1931年生于荷蘭，他和他的學(xué)生赫拉爾杜斯·霍夫特因70年代闡明物理學(xué)中電弱相互作用的量子結(jié)構(gòu)而獲得1999年度諾貝爾物理獎(jiǎng)。

理論價(jià)值

他們的計(jì)算理論使粒子物理有了更牢固的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，尤其是可以用他們的理論來(lái)更精確計(jì)算物理量。

眾所周知，構(gòu)成物質(zhì)的原子是由電子和原子核組成，原子核由質(zhì)子和中子組成，后二者又由更小的粒子夸克組成。為了研究夸克，50年代制成了第一臺(tái)加速器，這標(biāo)志著現(xiàn)代粒子物理學(xué)的誕生，科學(xué)家首次可以研究如何轟出新的粒子及其物理性質(zhì)。在此基礎(chǔ)上物理學(xué)家們提出了粒子物理的標(biāo)準(zhǔn)模型，它將所有基本粒子分為夸克、輕子和互換粒子三類(lèi)，前二者在后者的參與下產(chǎn)生強(qiáng)力和弱力。

最初物理學(xué)家們還不能用完整的數(shù)學(xué)理論來(lái)描述這個(gè)模型，因此很多人對(duì)進(jìn)一步發(fā)展該理論感到悲觀。但是，韋爾特曼教授沒(méi)有灰心，從1969年起他和他的只有22歲的學(xué)生霍夫特一起進(jìn)行研究，最終取得了突破。他們成功地證明了電弱統(tǒng)一理論是可以經(jīng)過(guò)“重整化”而消除其中所有“無(wú)窮大”的，從而證明了弱相互作用也能和電磁相互作用一樣進(jìn)行精確計(jì)算，也可以接受實(shí)驗(yàn)的精確檢驗(yàn)。這是人們研究弱相互作用的一個(gè)飛躍。

從此人們不斷用他們的理論方法對(duì)電弱統(tǒng)一理論進(jìn)行精確計(jì)算，并做了大量預(yù)言。同時(shí)在歐洲核子研究中心的大型正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)上對(duì)大量電弱相互作用過(guò)程進(jìn)行了精確的測(cè)量。

分析表明，理論與實(shí)驗(yàn)符合得非常好。電弱統(tǒng)一理論成為本世紀(jì)物理學(xué)發(fā)展的一項(xiàng)劃時(shí)代的成就。理論與實(shí)驗(yàn)的比較還預(yù)言了頂夸克的質(zhì)量為171.4GeV左右。后來(lái)在美國(guó)的費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室找到了頂夸克，直接測(cè)量的頂夸克質(zhì)量為174.3GeV左右，與上述預(yù)言相符甚好。這也是電弱統(tǒng)一理論精確計(jì)算的一大成功。

未解之謎

21世紀(jì)在電弱統(tǒng)一理論中還有一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題沒(méi)弄清楚，那就是Higgs場(chǎng)至今在實(shí)驗(yàn)中還沒(méi)有找到。由于探索真空中的物質(zhì)涉及人們對(duì)一切物質(zhì)的質(zhì)量起源的了解，所以它是人們最關(guān)注的高能物理研究的前沿課題。