Жерар т Хофт - Gerard 't Hooft

Жерар т Хофт
Жерар Т Хофт.jpg
't Hooft в ноябре 2008 года
Родился ( 1946-07-05 )5 июля 1946 г. (75 лет)
Ден Хелдер , Нидерланды
Национальность Голландский
Альма-матер Утрехтский университет
Известен Квантовая теория поля
Квантовая гравитация
Условие
Т Хоофта Монополь Т Хоофта – Полякова
Символ
Т Хофта Оператор
Фейнмана – Хофта Комплементарность
черной дыры
Схема минимального вычитания
Голографический принцип
Перенормировка теории Янга-Миллса
Размерная регуляризация
Ренормалон
1 / N разложение
Награды Премия Хайнемана (1979)
Премия Вольфа (1981)
Медаль Лоренца (1986)
Премия Спинозы (1995)
Медаль Франклина (1995)
Нобелевская премия по физике (1999)
Золотая медаль Ломоносова (2010)
Научная карьера
Поля Теоретическая физика
Учреждения Утрехтский университет
Докторант Мартинус Дж. Г. Вельтман
Докторанты Робберт Дейкграаф
Герман Верлинде
Макс Веллинг

Герард ( Gerard ) ' t Hooft ( голландский:  [ˈɣeːrɑrt ət ˈɦoːft] ; родился 5 июля 1946 г.) - голландский физик-теоретик и профессор Утрехтского университета , Нидерланды. Он разделил Нобелевскую премию по физике 1999 года со своим научным руководителем Мартинусом Дж. Велтманом «за выяснение квантовой структуры электрослабых взаимодействий ».

Его работа сосредоточена на калибровочной теории , черных дырах , квантовой гравитации и фундаментальных аспектах квантовой механики. Его вклад в физику включает доказательство перенормируемости калибровочных теорий , размерную регуляризацию и голографический принцип .

Личная жизнь

Он женат на Альберте Шик (Бетеке) и имеет двух дочерей, Саскию и Эллен.

биография

Ранние годы

Жерар Т Хофт родился в Ден-Хелдере 5 июля 1946 года, но вырос в Гааге . Он был средним ребенком в семье из трех человек. Он происходит из семьи ученых. Его двоюродным дядей был лауреат Нобелевской премии Фриц Зернике , а его бабушка была замужем за Питером Николаасом ван Кампеном, профессором зоологии в Лейденском университете . Его дядя Нико ван Кампен был (заслуженным) профессором теоретической физики в Утрехтском университете, а его мать вышла замуж за морского инженера. Следуя по стопам своей семьи, он проявил интерес к науке в раннем возрасте. Когда учитель начальной школы спросил его, кем он хочет стать, когда вырастет, он ответил: «Человеком, который знает все».

После начальной школы Джерард посещал лицей Далтона, школу, в которой применялись идеи плана Далтона , метод обучения, который ему очень подходил. Он преуспел на курсах естествознания и математики. В шестнадцать лет он выиграл серебряную медаль на второй голландской математической олимпиаде .

Образование

После того, как в 1964 году Жерар т Хофт сдал экзамены в средней школе, он поступил на физическую программу в Утрехтском университете. Он выбрал Утрехт, а не гораздо более близкий Лейден, потому что его дядя был там профессором, и он хотел посещать его лекции. Поскольку он был так сосредоточен на науке, его отец настоял на том, чтобы он присоединился к Utrechtsch Studenten Corps, студенческой ассоциации, в надежде, что он будет заниматься чем-то еще, помимо учебы. В какой-то степени это сработало, во время учебы он был рулевым в их гребном клубе «Тритон» и организовал национальный конгресс для студентов естественных наук с их дискуссионным клубом «Christiaan Huygens».

В ходе учебы он решил, что хочет заняться тем, что он считал сердцем теоретической физики, элементарными частицами . Его дядя не любил этот предмет и, в частности, его практиков, поэтому, когда пришло время писать его «doctoraalscriptie» (прежнее название голландского эквивалента магистерской диссертации) в 1968 году, Т Хоофт обратился к недавно назначенному профессору Мартинусу. Велтман , который специализировался на теории Янга – Миллса , в то время был относительно второстепенным предметом, поскольку считалось, что их нельзя перенормировать . Его задачей было изучение аномалии Адлера – Белла – Джекива , несоответствия в теории распада нейтральных пионов ; формальные аргументы запрещают распад на фотоны , тогда как практические расчеты и эксперименты показали, что это была первичная форма распада. Решение проблемы в то время было совершенно неизвестно, и 'т Хоофт не смог его предоставить.

В 1969 году 'т Хоофт начал свои докторские исследования под руководством Мартинуса Велтмана. Он будет работать над тем же предметом, над которым работал Велтман, - перенормировкой теорий Янга – Миллса. В 1971 году была опубликована его первая статья. В нем он показал, как перенормировать безмассовые поля Янга – Миллса, и смог вывести соотношения между амплитудами, которые были обобщены Андреем Славновым и Джоном К. Тейлором и стали известны как тождества Славнова – Тейлора .

Мир не обратил на это внимания, но Велтман был взволнован, потому что увидел, что проблема, над которой он работал, решена. Последовал период интенсивного сотрудничества, в течение которого они разработали технику размерной регуляризации . Вскоре была готова к публикации вторая статья 'т Хоофта, в которой он показал, что теории Янга – Миллса с массивными полями из-за спонтанного нарушения симметрии могут быть перенормированы. Эта статья принесла им всемирное признание и в конечном итоге принесла им Нобелевскую премию по физике 1999 года.

Эти две статьи легли в основу диссертации 'Т Хоофт Процедура перенормировки полей Янга – Миллса , и он получил степень доктора философии в 1972 году. В том же году он женился на своей жене Альберте А. Шик, студентке медицинского факультета в Утрехте. .

Карьера

Джерард Т Хофт в Гарварде

После получения докторской степени 'т Хоофт отправился в ЦЕРН в Женеве, где у него была стипендия. Далее он усовершенствовал свои методы теории Янга – Миллса с Велтманом (который вернулся в Женеву). В это время он заинтересовался возможностью того, что сильное взаимодействие можно описать как безмассовую теорию Янга – Миллса, т. Е. Одну из тех, которые, как он только что доказал, можно перенормировать и, следовательно, поддаются детальному расчету и сравнению с экспериментом.

Согласно расчетам 'т Хоофта, этот тип теории обладал как раз теми масштабными свойствами ( асимптотической свободой ), которые эта теория должна иметь в соответствии с экспериментами по глубоконеупругому рассеянию . Это противоречило популярному в то время представлению о теориях Янга – Миллса , согласно которым, подобно гравитации и электродинамике, их интенсивность должна уменьшаться с увеличением расстояния между взаимодействующими частицами; такое обычное поведение с расстоянием не могло объяснить результаты глубоконеупругого рассеяния, тогда как расчеты 'т Хоофта могли.

Когда 'т Хоофт упомянул свои результаты на небольшой конференции в Марселе в 1972 году, Курт Симанжик призвал его опубликовать этот результат; но 'т Хоофт этого не сделал, и результат был в конечном итоге переоткрыт и опубликован Хью Дэвидом Политцером , Дэвидом Гроссом и Фрэнком Вильчеком в 1973 году, что привело к получению ими Нобелевской премии по физике 2004 года .

В 1974 году 'т Хоофт вернулся в Утрехт, где стал доцентом. В 1976 году он был приглашен на должность гостя в Стэнфорд и должность в Гарварде лектором Морриса Леба. Его старшая дочь Саския Энн родилась в Бостоне , а его вторая дочь, Эллен Марга, родилась в 1978 году после того, как он вернулся в Утрехт, где получил звание профессора. В 1987-1988 учебном году 'т Хоофт провел академический отпуск на физическом факультете Бостонского университета вместе с Ховардом Джорджи , Робертом Джаффе и другими, организованный новым тогда заведующим кафедрой Лоуренсом Сулаком .

В 2007 году 'т Хоофт стал главным редактором журнала « Основы физики» , где он стремился дистанцировать журнал от споров о теории ЕЭК . 'т Хоофт занимал эту должность до 2016 года.

1 июля 2011 года он был назначен Заслуженным профессором Утрехтского университета.

Почести

В 1999 году 'т Хоофт разделил Нобелевскую премию по физике со своим научным руководителем Велтманом за «выяснение квантовой структуры электрослабых взаимодействий в физике». До этого его работы уже были отмечены другими заметными наградами. В 1981 году он был удостоен премии Вольфа , возможно, самой престижной премии в области физики после Нобелевской премии. Пять лет спустя он получил медаль Лоренца , которая вручается каждые четыре года за выдающийся вклад в теоретическую физику. В 1995 году он был одним из первых лауреатов Spinozapremie , высшей награды, доступной ученым в Нидерландах. В том же году он был награжден медалью Франклина . В 2000 году 'т Хоофт получил премию «Золотая тарелка» Американской академии достижений .

После получения Нобелевской премии 'т Хоофт получил множество наград, звание почетного доктора и звание почетного профессора. Он был посвящен в рыцари ордена Нидерландского льва и офицер Французского Почетного легиона . Астероид 9491 Тоофт был назван в его честь, и он написал конституцию для его будущих жителей.

Он является членом Королевской Нидерландской академии искусств и наук (KNAW) с 1982 года, где он стал профессором академии в 2003 году. Он также является иностранным членом многих других академий наук, включая Французскую Академию наук , Американскую национальную академию. академия наук и американской академии искусств и наук и Великобритании и Ирландии на базе института физики .

'т Хоофт появился в третьем сезоне сериала « Сквозь червоточину» с Морганом Фриманом .

Исследовать

Исследовательский интерес 'т Хоофта можно разделить на три основных направления: «калибровочные теории в физике элементарных частиц», «квантовая гравитация и черные дыры» и «фундаментальные аспекты квантовой механики».

Калибровочные теории в физике элементарных частиц

'т Хоофт наиболее известен своим вкладом в развитие калибровочных теорий в физике элементарных частиц. Самым известным из них является доказательство в его докторской диссертации перенормируемости теорий Янга – Миллса, за которое он получил Нобелевскую премию по физике 1999 года. Для этого доказательства он ввел (вместе со своим советником Вельтманом) технику размерной регуляризации.

После получения докторской степени он заинтересовался ролью калибровочных теорий в сильном взаимодействии, ведущая теория которого называется квантовой хромодинамикой или КХД. Большая часть его исследований была сосредоточена на проблеме ограничения цвета в КХД, т.е. на том факте, что при низких энергиях наблюдаются только частицы с нейтральным цветом. Это привело его к открытию того, что SU (N) калибровочные теории упрощаются в пределе больших N - факт, который оказался важным при исследовании предполагаемого соответствия между теориями струн в пространстве Анти-де Ситтера и конформными теориями поля в одном нижнем измерение. Решая теорию в одном пространстве и одном временном измерении, 'т Хоофт смог вывести формулу для масс мезонов .

Он также изучал роль так называемых инстантонных вкладов в КХД. Его расчет показал, что эти вклады приводят к взаимодействию между легкими кварками при низких энергиях, которых нет в нормальной теории. Изучая инстантонные решения теорий Янга – Миллса, 'т Хоофт обнаружил, что спонтанное нарушение теории с SU (N) -симметрией до U (1) -симметрии приведет к существованию магнитных монополей . Эти монополи называются монополями 'т Хофта – Полякова в честь Александра Полякова , который независимо получил тот же результат.

В другой части в цвете удержания головоломки «т'Хоофт ввел » т операторов Хофта , которые являются магнитным двойными из петель Вильсона . Используя эти операторы, он смог классифицировать различные фазы КХД, которые составляют основу фазовой диаграммы КХД .

В 1986 году он наконец смог показать, что инстантонный вклад решает аномалию Адлера – Белла – Джекива , являющуюся темой его магистерской диссертации.

Квантовая гравитация и черные дыры

Когда Велтман и 'т Хоофт переехали в ЦЕРН после того, как' т Хоофт получил докторскую степень, внимание Велтмана было привлечено к возможности использования их методов размерной регуляризации для проблемы квантования гравитации. Хотя было известно, что пертурбативная квантовая гравитация не является полностью перенормируемой, они считали, что важные уроки следует извлечь, изучая формальную перенормировку теории порядка за порядком. Эту работу продолжили Стэнли Дезер и другой аспирант Велтмана, Питер ван Ньивенхёйзен , которые позже обнаружили закономерности в членах счетчика перенормировки , которые привели к открытию супергравитации .

В 1980-х внимание 'т Хоофта было привлечено к теме гравитации в трех измерениях пространства-времени. Вместе с Дезером и Джекив он опубликовал в 1984 году статью, описывающую динамику плоского пространства, где единственными локальными степенями свободы были распространяющиеся точечные дефекты. Его внимание возвращалось к этой модели в различные моменты времени, показывая, что пары Готта не вызывают причинно-следственных связей , нарушающих временноподобные петли , и показывая, как модель может быть квантована. Совсем недавно он предложил обобщить эту кусочно-плоскую модель гравитации на четыре измерения пространства-времени.

С Стивена Хокинга открытие «s от радиации Хокинга из черных дыр , оказалось , что испарение этих объектов нарушается фундаментальное свойство квантовой механики, унитарности . 'т Хоофт отказался принять эту проблему, известную как информационный парадокс черной дыры , и предположил, что это должно быть результатом полуклассической трактовки Хокинга и что она не должна появляться в полной теории квантовой гравитации. Он предположил, что можно было бы изучить некоторые свойства такой теории, если предположить, что такая теория унитарна.

Используя этот подход, он утверждал, что вблизи черной дыры квантовые поля могут быть описаны теорией в более низком измерении. Это привело к введению голографического принципа им и Леонардом Сасскиндом .

Фундаментальные аспекты квантовой механики

«т'Хоофт имеет„отклоняющиеся взгляды на физической интерпретации в квантовой теории “. Он считает, что в основе квантовой механики может быть детерминированное объяснение. Используя умозрительную модель, он утверждал, что такая теория могла бы избежать обычных аргументов неравенства Белла, которые не допускали бы такую ​​локальную теорию скрытых переменных . В 2016 году он опубликовал целую книгу о своих идеях, которая, по словам 'т Хоофта, вызвала неоднозначную реакцию.

Популярные публикации

  • 'т Хоофт, Джерард (2008). Играя с планетами . DOI : 10,1142 / 6702 . ISBN 978-981-279-307-2.
  • 'т Хоофт, Джерард (1996). В поисках лучших строительных блоков . DOI : 10.1017 / CBO9781107340855 . ISBN 9780521550833.
  • 'т Хоофт, Джерард (2014). Время в десятичных степенях . DOI : 10,1142 / 8786 . ISBN 978-981-4489-80-5.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки