天才一秒记住【热天中文网】地址:https://www.rtzw.net
他21岁博士毕业,四年后成为罗马大学理论物理学教授。
1933年,32岁的费米提出了一个革命性的理论,以致他提交给《自然》杂志的文章被拒绝了,因为“文章包含了与物理现实相距太远的猜测,读者对此不感兴趣”
。
后来该文章由国家研究委员会的期刊《科学研究》(LaRicertifica)发表,因此这本期刊将拥有20世纪最重要的物理学论文之一。
费米的理论涉及一种特殊的放射性过程,其起源在当时还不为人所知:β衰变。
之所以这样称呼是因为它的特征是发射“β辐射”
,即电子。
费米第一个将这种现象解释为一种当时完全未知的新的力的表现形式。
为了描述它,费米从一个与电磁力相似的假设开始。
这是最简单的假设,允许人们定义一个参数——常数G,费米能够以难以置信的精度对其进行估算。
多年来,这种新的力被称为“费米相互作用”
。
很久之后,当这个理论被所有人接受时,它才会更名。
从那时起,它就被称为“弱相互作用”
[17],是常数G最小值的自然参考,G决定了力的强度,并且为了纪念它的发现者,它仍被称为“费米常数”
。
1938年,恩里科·费米因发现超铀元素和由慢中子引起的核反应而被授予诺贝尔奖:这是对科学的巨大贡献,是人们理解和控制核能的决定性研究。
实际上,费米对发现宇宙四种基本相互作用之一所做出的贡献—多年后每个人都清楚地看到了这一点—当然应该值得再获一次诺贝尔奖。
很有可能,这种双重奖励真的会到来,但故事在1954年因这位伟大的科学家早逝而结束。
今天我们知道,弱相互作用,虽然在我们所熟悉的普通物质中很少出现,但在宇宙中起着基础性作用。
如果没有弱相互作用,太阳和所有恒星将无法产生扩散到周围空间的能量。
宇宙将充满奇异形式的物质,还将具备完全不同于我们所熟悉的特征。
我们没人能说得出来到底是什么,因为并不存在与我们已知的生命形式相似的生命。
青年费米的创新思想为电磁力和弱力的统一铺平了道路。
30年后,电磁力和弱力的统一为基本相互作用的标准模型奠定了基础。
标准模型的诞生
这段故事与修建12世纪的哥特式大教堂有些相似。
要建造这些杰作,不仅需要设计才能了得的天才建筑师,还需要成千上万的石匠大师、雕塑家和普通的雕刻师,他们以美妙的形式将这些有远见的想法表达出来。
类似的事情也发生在标准模型上。
标准模型的基础是量子力学和相对论,这是20世纪开始的两场伟大的概念革命。
在它们的基础上,有承载力的基础设施得到了发展,比如恩里科·费米卓越的直觉,然后是伟大的设计师谢尔顿·格拉肖[18]、史蒂文·温伯格和阿布杜斯·萨拉姆的理性工作,还有他们周围成千上万的其他科学家持续不断的、系统的工作。
标准模型诞生于数十年的理论研究中,与一系列令人印象深刻的实验发现交织在一起,这迫使科学家们多次重新设计整体图景。
就像几个世纪前发生的那样,在大教堂的建造过程中,人们意识到一些解决方案过于大胆,并且该结构不能承受重量或侧向力,因此有必要在建筑中纳入新的解决方案,这将成为以后建造大教堂的标准。
标准模型理论优雅而巧妙。
尽管它仍然包含了太多的参数和许多真正含义尚未完全清楚的常数,但它的成功立即引起了轰动,因为它具有强大的预测能力。
它预测新的粒子,有规律地发现新粒子,并且能以高精度计算新的可测量。
实验物理学家发现这些量与预测一致,在某些情况下,甚至可以计算到小数点后10位。
标准模型认为物质由三代夸克和三代轻子构成,它们根据精确的定律相互作用并结合在一起,产生了我们所知道的一切。
十二种基本粒子(三对夸克和三对轻子)通过交换其他粒子相互作用,这些粒子是四种基本力的载体:光子,即由光构成的粒子,传递众所周知的电磁力,而胶子本身带有色荷,传递强相互作用,这种强相互作用将质子内部的夸克聚集在一起,并且能克服原子核中质子之间的电磁力。
本章未完,请点击下一章继续阅读!若浏览器显示没有新章节了,请尝试点击右上角↗️或右下角↘️的菜单,退出阅读模式即可,谢谢!