弗朗索瓦·恩格勒特与彼得·希格斯共享了2013年诺贝尔物理奖,以表彰他们的理论发现,即给亚原子粒子质量。为了此项研究工作,他与罗伯特·布绕特合作,而罗伯特已于2011年去世。本篇中,他向蒂夫海利姆比卢·达夫尼·布赫(Thifhelimbilu Daphney Bucher)回顾了自己的研究贡献。
蒂夫海利姆比卢:当您刚开始接触这个领域,觉得物理学什么有意思?
恩格勒特:说实话,我以前是工程师。从工程师起步,但我也做理论,而且我发现理论的东西更有意思:研究物质的基本结构而不是它们的实际应用。
蒂夫海利姆比卢:什么激发了您早期的理论研究?
恩格勒特:你得回想那个时候的情况。上世纪60年代初期,物理学家们对长程力的理解很透彻。1915年艾尔伯特·爱因斯坦提出的广义相对论描述的万有引力定律。物理学家们也理解电磁,所有电磁现象的理论,包括电磁波的特征。这些涵盖光、无线电波、X射线和γ射线。
而人们对短程力却完全不理解。所以罗伯特·布绕特和我,后来还有彼得·希格斯一起,开创了了短程力理论。
蒂夫海利姆比卢:是什么将短程力理论和给亚原子粒子质量的想法联系起来的?
恩格勒特:长程力会通过没有质量的粒子交换进行传导。没有质量的粒子,如光子,会以光速进行传播。我们的短程力理论的想法就是给粒子质量,因为当它们有了质量,他们就不会以光速传播,而会将速度减慢。这种产生的力量就称为短程。
蒂夫海利姆比卢:您和布绕特是如何提出标量玻色子概念的?
恩格勒特:那个时候,我们在研究相变理论。相变包括物质的物性变化,例如水变成水汽或冰。我们从物理学家南部阳一郎的研究中学习到很多,他研究相变以及量子场理论,并证明它们彼此之间存在相似性。这激励了我们在场理论中引入一些叫做标量玻色子的新粒子,这种粒子具备的特性是可以在相变中形成冷凝物。
蒂夫海利姆比卢:那它如何给粒子质量?
恩格勒特:玻色子的冷凝会产生一种海,遍及整个宇宙。粒子穿过这种介质,而且由于介质的作用,他们会减速。由此它们获得质量。是冷凝的相互作用产生了质量,而不是单独的玻色子的作用。
蒂夫海利姆比卢:您的理论和希格斯的理论有什么不同吗?
蒂夫海利姆比卢·达夫尼·布赫,南非核理论物理学家
恩格勒特:方法上不一样。我们有一个灵感来自于南部阳一郎的方法比希格斯的方法更符合现代物理学。但是,当时人们觉得它难度更大。但我们的方法经过精心选择,该领域中理论的后续发展都已经完成。
蒂夫海利姆比卢:那么,为什么标量玻色子这个说法没有“希格斯玻色子”出名?
恩格勒特:这是因为美国理论物理学家史蒂文·温伯格的一篇重要论文,他是1979年诺贝尔奖得主。2012年他发表在《纽约书评》上的一篇文章里提到了这个事。我可以读几句给你听。他说:“说到我和‘希格斯玻色子’这个名字,因为之前有三篇论文的时间我弄错了,就以为最早的玻色子是希格斯的,所以1967年我在论文中首先引用了希格斯玻色子,后来也一直都这样用。其他的物理学家们显然是跟着我说的。但其实我引用的最早的三篇论文里是罗伯特·布绕特和弗朗索瓦·恩格勒特的玻色子。但‘希格斯玻色子’这个名字似乎已经流行起来。”
蒂夫海利姆比卢:粒子的名称是否让您烦心?
恩格勒特:完成关于标量玻色子的计算后,我们庆祝了一番,因为我们已经研究出了一些东西在数学和逻辑上都能一致,那时候我们并没有期待得到大家的认同。所以我并不在乎所谓的名称。但问题是,这是不正确的。正确的标签应该是“BEH玻色子”,这个名字也许会受欢迎。我也不想有什么埋怨,但这也不是因为我得了诺贝尔奖。
资料来源 Nature
责任编辑 彦 隐