Франк Вильчек - Frank Wilczek
Франк Вильчек | |
---|---|
Родился |
Фрэнк Энтони Вильчек
15 мая 1951 г. |
Гражданство | Соединенные Штаты Америки |
Образование |
Чикагский университет ( BS ), Принстонский университет ( MA , Ph.D. ) |
Известен |
Асимптотическая свобода Квантовая хромодинамика Статистика частиц Аксионная модель |
Супруг (а) | Бетси Девайн |
Дети | Дружелюбие и Мира |
Награды |
Стипендия Макартура (1982) Премия Сакураи (1986) Медаль Дирака (1994) Медаль Лоренца (2002) Премия Лилиенфельда (2003) Нобелевская премия по физике (2004) Премия короля Фейсала (2005) |
Научная карьера | |
Поля |
Физика Математика |
Учреждения |
MIT TD Lee Institute и Wilczek Quantum Center, Шанхайский университет Цзяо Тонг, Аризонский государственный университет, Стокгольмский университет |
Тезис | Неабелевы калибровочные теории и асимптотическая свобода (1974) |
Докторант | Дэвид Гросс |
Веб-сайт | frankawilczek.com |
Фрэнк Энтони Wilczek ( / ш ɪ л tʃ ɛ к / , родился 15 мая 1951), американский физик - теоретик , математик и нобелевский лауреат . В настоящее время он является профессором физики Германа Фешбаха в Массачусетском технологическом институте (MIT), директором-основателем института TD Lee и главным научным сотрудником квантового центра Вильчека Шанхайского университета Цзяо Тонг (SJTU), заслуженным профессором Университета штата Аризона (ASU). ) и профессором Стокгольмского университета .
Вильчек вместе с Дэвидом Гроссом и Х. Дэвидом Политцером был удостоен Нобелевской премии по физике в 2004 г. «за открытие асимптотической свободы в теории сильного взаимодействия ».
Личная жизнь
Ранние годы
Вильчек родился в городе Минеола , штат Нью-Йорк , и имеет польское и итальянское происхождение. Его дедушка и бабушка были иммигрантами, которые, по словам Вильчека, «действительно работали своими руками», но отец Фрэнка ходил в вечерние школы, чтобы получить образование, работая мастером по ремонту, чтобы содержать свою семью. Отец Вильчека стал «инженером-самоучкой», чьи интересы в области технологий и науки вдохновили его сына.
Вильчек получил образование в государственных школах Квинса , посещая среднюю школу Мартина Ван Бурена . Примерно в это же время родители Вильчека осознали, что он исключительный - отчасти в результате того, что Фрэнк Вильчек прошел тест на IQ .
Пропустив два класса, Вильчек пошел в среднюю школу в 10-м классе, когда ему было 13 лет. Его особенно вдохновили двое его школьных учителей физики, один из которых читал курс, который помог студентам в национальном поиске талантов Westinghouse Science Talent Search . Вильчек стал финалистом 1967 года и в конечном итоге занял четвертое место на основе математического проекта, включающего теорию групп .
Образование
Он получил степень бакалавра наук в математике и членство в Phi Beta Kappa в Университете Чикаго в 1970 году его в прошлом году , как математику в Чикаго, он присутствовал на курс преподается Питер Freund на теории групп в физике, которая Wilczek позже описывается как «в основном физика элементарных частиц » и очень влиятельно:
Тем не менее, Питер Фройнд сыграл большую роль в моей жизни, потому что он преподавал этот курс теории групп или симметрии в физике, который - он был так полон энтузиазма, и он действительно хлестал, - а это прекрасный материал. Я и по сей день считаю квантовую теорию углового момента одной из вершин достижений человечества. Просто прекрасно.
Вильчек поступил в Принстон в качестве аспиранта математики. Через полтора года он перешел с математики на физику с Дэвидом Гроссом в качестве научного руководителя.
Он получил степень магистра математики в 1972 году и докторскую степень. по физике в 1974 г., оба из Принстонского университета.
Семья
Вильчек познакомился с Бетси Девайн в Принстоне, когда оба смотрели по телевидению шахматные матчи Фишер-Спасский 1972 года . Они поженились 3 июля 1973 года, и вместе у них есть две дочери, Эмити (академический декан колледжа Дип-Спрингс ) и Мира (старший партнер Link Ventures).
Религиозные взгляды
Вильчек был воспитан католиком, но позже «потерял веру в общепринятую религию». Его называют агностиком, но в 2013 году он написал в Твиттере, что « пантеист » «ближе к цели».
Вильчек сказал, что «мир воплощает прекрасные идеи», но «хотя это может вдохновить на духовное толкование, оно не требует его».
Научно-просветительская деятельность и активизм
Вильчек является членом Научно-консультативного совета Института будущего жизни , организации, которая работает над уменьшением экзистенциальных рисков, с которыми сталкивается человечество, в частности рисков существования передового искусственного интеллекта .
В 2014 году Вильчек вместе со Стивеном Хокингом и двумя другими учеными написал письмо, в котором предупредил: «Успех в создании ИИ станет величайшим событием в истории человечества. К сожалению, он также может стать последним, если мы не научимся избегать рисков. . "
Вильчек также является сторонником Кампании за создание Парламентской ассамблеи Организации Объединенных Наций , организации, которая выступает за демократические реформы в Организации Объединенных Наций и создание более подотчетной международной политической системы.
Вильчек входит в правление Общества науки и общественности . Он является соучредителем Фонда Костюшко Коллегии выдающихся ученых польского происхождения и предков.
Вильчек появился в эпизоде шоу Penn & Teller: Bullshit! , где Пенн назвал его «самым умным человеком, [которого они] когда-либо видели в шоу».
Почести
В 1982 году он был удостоен стипендии Макартура .
Вильчек был избран членом Национальной академии наук в 1990 году, членом Американской академии искусств и наук в 1993 году и Американского философского общества в 2005 году.
Wilczek стал иностранным членом Королевской Нидерландской академии искусств и наук в 2000 году был награжден медалью Лоренц в 2002 году Wilczek выиграл Лилинфельд премию в Американского физического общества в 2003 г. В том же году он был награжден математический факультет Памятная медаль по физике Карлова университета в Праге. Он был со-лауреатом Премии Европейского Физического Общества 2003 г. в области высоких энергий и физики элементарных частиц . Нобелевская премия по физике 2004 г. была присуждена совместно Дэвиду Дж. Гроссу , Х. Дэвиду Политцеру и Фрэнку Вильчеку «за открытие асимптотической свободы в теории сильного взаимодействия». Вильчек также был одним из лауреатов Международной премии короля Фейсала в области науки за 2005 год . В том же году он получил премию «Золотая тарелка» Американской академии достижений . 25 января 2013 года Вильчек получил звание почетного доктора факультета науки и технологий Упсальского университета , Швеция. Он также входил в состав жюри по физическим наукам на премию Infosys с 2009 по 2011 год.
Вильчек имеет звание профессора физики Германа Фешбаха в Центре теоретической физики Массачусетского технологического института . Он также работал в Институте перспективных исследований в Принстоне и Институте теоретической физики в Университете Калифорнии, Санта - Барбара , а также был приглашенным профессором в Пордита .
Исследовать
Нобелевская премия 2004 года была присуждена Вильчеку за асимптотическую свободу, но он помог выявить и развить аксионы , анионы , асимптотическую свободу , цветные сверхпроводящие фазы кварковой материи и другие аспекты квантовой теории поля . Он работал над физикой конденсированного состояния , астрофизикой и физикой элементарных частиц .
Асимптотическая свобода
В 1973 году, будучи аспирантом, работающим с Дэвидом Гроссом в Принстонском университете , Вильчек (вместе с Гроссом) открыл асимптотическую свободу , согласно которой, чем ближе кварки друг к другу, тем меньше сильное взаимодействие (или цветовой заряд ) между ними; когда кварки находятся очень близко друг к другу, ядерное взаимодействие между ними настолько мало, что они ведут себя почти как свободные частицы. Теория, которая была независимо открыта Х. Дэвидом Политцером , сыграла важную роль в развитии квантовой хромодинамики . По данным Королевской Нидерландской академии искусств и наук при вручении Вильчеку медали Лоренца в 2002 году,
Эта [асимптотическая свобода] является феноменом, при котором строительные блоки, составляющие ядро атома - «кварки» - ведут себя как свободные частицы, когда они находятся близко друг к другу, но становятся сильнее притягиваются друг к другу по мере увеличения расстояния между ними. Эта теория является ключом к интерпретации почти всех экспериментальных исследований с использованием современных ускорителей частиц.
Аксионы
Аксион - это гипотетическая элементарная частица . Если аксионы существуют и имеют низкую массу в определенном диапазоне, они представляют интерес как возможный компонент холодной темной материи .
В 1977 году Роберто Печчеи и Хелен Куинн постулировали решение сильной CP-проблемы - механизм Печчеи – Куинна . Это достигается путем добавления новой глобальной симметрии (называемой симметрией Печчеи-Куинна ). Когда эта симметрия спонтанно нарушается, возникает новая частица, как независимо показали Вильчек и Стивен Вайнберг . Вильчек назвал эту новую гипотетическую частицу «аксион» в честь марки стирального порошка, а Вайнберг назвал ее «Хигглет». Позже Вайнберг согласился использовать для частицы имя Вильчека.
Хотя большинство экспериментальных поисков кандидатов в темную материю были нацелены на WIMP , было также много попыток обнаружить аксионы. В июне 2020 года международная группа физиков, работающая в Италии, обнаружила сигнал, который мог быть аксионами.
Anyons
В физике , энион является типом квазичастицы , что происходит только в двух мерных системах со свойствами , гораздо менее ограничен , чем фермионы и бозоны . В частности, анионы могут обладать свойствами, промежуточными между фермионами и бозонами, включая дробный электрический заряд. Такое непредсказуемое поведение вдохновило Вильчека в 1982 г. на то, чтобы назвать их «эйонами».
В 1977 году группа физиков-теоретиков, работающих в Университете Осло , во главе с Джоном Лейнаасом и Яном Мирхеймом , подсчитала, что традиционное разделение на фермионы и бозоны не применимо к теоретическим частицам, существующим в двух измерениях . Когда Даниэль Цуй и Хорст Стёрмер открыли дробный квантовый эффект Холла в 1982 году, Бертран Гальперин (1984) расширил математику, предложенную Вильчеком в 1982 году для дробной статистики в двух измерениях, чтобы помочь объяснить его.
Франк Вильчек, Дэн Аровас и Роберт Шриффер проанализировали дробный квантовый эффект Холла в 1984 году, доказав, что для его описания необходимы эйоны.
В 2020 году экспериментаторы из Ecole Normale Supérieure и Центра нанонаук и нанотехнологий (C2N) сообщили в Science, что они сделали прямое обнаружение анионов.
Кристаллы времени
В 2012 году он предложил идею кристалла времени . В 2018 году несколько исследовательских групп сообщили о существовании кристаллов времени. В 2018 году он и Цин-Донг Цзян подсчитали, что так называемая «квантовая атмосфера» материалов теоретически может быть исследована с использованием существующих технологий, таких как алмазные зонды с центрами вакансий азота .
Текущее исследование
- «Чистая» физика элементарных частиц: связь между теоретическими идеями и наблюдаемыми явлениями;
- поведение вещества: фазовая структура кварковой материи при сверхвысоких температуре и плотности; цветная сверхпроводимость ;
- применение физики элементарных частиц к космологии ;
- применение методов теории поля к физике конденсированного состояния ;
- квантовая теория из черных дыр .
Публикации
Для читателей-непрофессионалов
- Основы 2021 года : десять ключей к реальности , Penguin press (272 стр.) ISBN 978-0735223790
- 2015 Красивый вопрос: в поисках глубинного замысла природы , (448pp), Аллен Лейн, ISBN 9781846147012
- 2014 (со Стивеном Хокингом , Максом Тегмарком и Стюартом Расселом ). « Превосходя самоуспокоенность на сверхразумных машинах ». Huffington Post .
- 2008. Легкость бытия: масса, эфир и объединение сил . Основные книги . ISBN 978-0-465-00321-1 .
- 2007. La musica del vuoto . Рома: Ди Ренцо Эдиторе.
- 2006. Фантастические реальности: 49 мысленных путешествий и поездка в Стокгольм . World Scientific. ISBN 978-981-256-655-3 .
- 2002, « О числовом рецепте мира (ода физике) », Daedalus 131 (1): 142–47.
- 1989 (с Бетси Девайн ). Тоска по гармониям: темы и вариации из современной физики . WW Нортон. ISBN 978-0-393-30596-8 .
Технический
- 1988. Геометрические фазы в физике .
- 1990. Дробная статистика и анионная сверхпроводимость .
- Wilczek, F .; Гросс, ди-джей (1973). "Асимптотически свободные калибровочные теории. I" . Physical Review D . 8 (10): 3633. Bibcode : 1973PhRvD ... 8.3633G . DOI : 10.1103 / PhysRevD.8.3633 . ОСТИ 4312175 .
- Wilczek, F .; Гросс, ди-джей (1973). "Поведение неабелевых калибровочных теорий в ультрафиолетовом свете" . Письма с физическим обзором . 30 (26): 1343. Bibcode : 1973PhRvL..30.1343G . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.30.1343 .
-
Wilczek, F .; Zee, A .; Трейман, С.Б. (1974). «Отклонения масштабирования для реакций нейтрино в теории асимптотически свободного поля» (PDF) . Лаборатории Джозефа Генри . DOI : 10.2172 / 4256152 . ОСТИ 4256152 . Цитировать журнал требует
|journal=
( помощь ) - Wilczek, F .; Zee, A .; Кингсли, Р.Л .; Трейман, С.Б. (1975). «Модели слабого взаимодействия с новыми кварками и правыми токами». Physical Review D . 12 (9): 2768–2780. Bibcode : 1975PhRvD..12.2768W . DOI : 10.1103 / PhysRevD.12.2768 . ОСТИ 4082874 .
- Вильчек, Ф. (1978). «Проблема сильной P- и T-инвариантности при наличии инстантонов». Письма с физическим обзором . 40 (5): 279–282. Bibcode : 1978PhRvL..40..279W . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.40.279 .
- Вильчек, Ф. (1982). «Квантовая механика дробных спиновых частиц». Письма с физическим обзором . 49 (14): 957. Bibcode : 1982PhRvL..49..957W . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.49.957 . S2CID 120702932 .
- Wilczek, F .; Тернер, MS (1990). «Инфляционная аксионная космология». Письма с физическим обзором . 66 (1): 5–8. Bibcode : 1991PhRvL..66 .... 5T . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.66.5 . ОСТИ 6099352 . PMID 10043128 .
- Wilczek, F .; Alford, MG; Раджагопал, К. (1998). «КХД при конечной барионной плотности: нуклонные капли и цветная сверхпроводимость». Физика Письма Б . 422 (1–4): 247–256. arXiv : hep-ph / 9711395 . Bibcode : 1998PhLB..422..247A . DOI : 10.1016 / S0370-2693 (98) 00051-3 . S2CID 2831570 .
- Вильчек, Ф. (1998). «Структура Римана-Эйнштейна из объемной и калибровочной симметрии». Письма с физическим обзором . 80 (22): 4851–4854. arXiv : hep-th / 9801184 . Bibcode : 1998PhRvL..80.4851W . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.80.4851 . S2CID 10272760 .
- Wilczek, F .; Фрадкин, EH; Nayak, C .; Цвелик, А. (1998). "Эффективная теория поля Черна-Саймонса для пфаффовского квантового холловского состояния". Ядерная физика Б . 516 (3): 704–718. arXiv : cond-mat / 9711087 . Bibcode : 1998NuPhB.516..704F . DOI : 10.1016 / S0550-3213 (98) 00111-4 . S2CID 119036166 .
- Wilczek, F .; Alford, MG; Раджагопал, К. (1999). «Блокировка цвета и аромата и нарушение хиральной симметрии в КХД высокой плотности». Ядерная физика Б . 537 (1): 443–458. arXiv : hep-ph / 9804403 . Bibcode : 1999NuPhB.537..443A . CiteSeerX 10.1.1.345.6006 . DOI : 10.1016 / S0550-3213 (98) 00668-3 . S2CID 6781304 .
- Вильчек, Ф. (1999). «Квантовая теория поля». Обзоры современной физики . 71 (2): S85 – S95. arXiv : hep-th / 9803075 . Bibcode : 1999RvMPS..71 ... 85Вт . DOI : 10.1103 / RevModPhys.71.S85 . S2CID 279980 .
- Wilczek, F .; Шафер, Т. (1999). «Непрерывность кварковой и адронной материи». Письма с физическим обзором . 82 (20): 3956–3959. arXiv : hep-ph / 9811473 . Bibcode : 1999PhRvL..82.3956S . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.82.3956 . S2CID 16217372 .
- Wilczek, F .; Бабу, KS; Пати, JC (2000). «Фермионные массы, нейтринные осцилляции и распад протона в свете СуперКамиоканде». Ядерная физика Б . 566 (1-2): 33–91. arXiv : hep-ph / 9812538 . Bibcode : 1998hep.ph ... 12538B . DOI : 10.1016 / S0550-3213 (99) 00589-1 . S2CID 14736670 .
Смотрите также
- Муфта унификация
- Темная материя
- WIMP
- Квантовое число
- Солитон
- Дробная статистика
- эффект Холла
- Физический факультет Массачусетского технологического института
использованная литература
внешние ссылки
- Франк Вильчек на Nobelprize.org
- Франк Вильчек на INSPIRE-HEP
- Статьи в ArXiv
- « Причуда кварка »: статья Кей Си Коула о Фрэнке Вильчеке в Esquire (декабрь 1984 г.)
- Вильчек об анионах и сверхпроводимости (апрель 1991 г.)
- Цифровой рецепт мира (26 апреля 2001 г.)
- Блог о Нобелевских приключениях семьи Вильчек (2004 г.)
- ForaTV: Большой адронный коллайдер и единая теория поля (25 сентября 2008 г.)
- Франк Вильчек объясняет огромный вклад Эйнштейна в науку (2009).
- Фримен Дайсон , « Прыжок в великое неизвестное: обзор легкости бытия », Нью-Йоркское обозрение книг 56 (6). (9 апреля 2009 г.)
- Фрэнк Вильчек обсуждает свою книгу «Легкость бытия» на радиошоу «7th Avenue Project» (29 ноября 2009 г.)
- Телевизионное интервью с Фрэнком Вильчеком на YouTube для телевидения Кембриджского университета (февраль 2011 г.)
- Радиоприемник интервью с Франком Wilczeck транслировалось на Льюис Берк Frumkes Radio Show (10 апреля 2011)
- « Вундеркинд, открывший космос »: статья Клаудии Дрейфус о Фрэнке Вильчеке, опубликованная в журнале Quanta (12 января 2021 г.)