马丁纽斯·韦尔特曼(Martinus Justinus Godefriedus Veltman)是一位荷兰理论物理学家,因其在量子规范场论特别是重整化方面的卓越贡献而知名。他与格拉尔杜斯·霍夫特(Gerardus 't Hooft)共同获得了1999年的诺贝尔物理学奖。他们两人获奖是因为成功地解释了物理学中电弱相互作用(即电磁力和弱核力)的量子结构,这一成就对于现代粒子物理学的标准模型至关重要。
人物生平
1931年6月27日,维尔特曼出生在荷兰南部一个名为瓦尔维克的小镇,父亲是当地小学的校长。二战期间,他在盟军的炮火中度过了童年。
维尔特曼的语言能力很差,勉强通过了要求三门外语的高中毕业考试,分数很低。但在高中物理老师的强烈建议下,他父母还是送他去了90分钟火车车程的南乌德勒支大学。维尔特曼后来说到,许多物理学家的科学生涯都归功于一名高中好老师。
维尔特曼度过了平庸乏味的三年,毕业后一度以打字和推销勉强度日。
后来,维尔特曼偶然发现了一本关于相对论的畅销书,很是兴奋,就跑去理论物理研究所大费口舌,要到了一本爱因斯坦的著作。
1955年,他在阿姆斯特丹的范德华实验室找到了一份助理工作,主要任务是管理图书馆。不过,他对范德华实验室的主要研究方向统计力学从未感到丝毫兴趣。
1959年,服完两年兵役以的维尔特曼“年事已高”(27岁),但还是被好心的莱昂·范霍夫(Leon Van Hove)接收为了博士生,开始真正的理论研究。他还是想做当时欧洲鲜少有人问津的粒子物理学。
1959年的春天还有一段历史的戏剧性插曲,他去了爱丁堡的一所学校,遇到了当时还是学生的格拉肖。
1960年,范霍夫出任欧洲核子中心理论部主任,维尔特曼追随他去了瑞士日内瓦。在那里,他完成了关于不稳定粒子的研究论文,老师带着维尔特曼穿着燕尾服、打着白领结参加了博士毕业庆典。
在欧洲核子中心,维尔特曼的另一关键经历是近距离接触了中微子实验。后来,他一直深信实验对于物理学进步的重要性。
1966年,维尔特曼回到乌德勒支,继任范霍夫的理论物理教授职位,从零开始建立粒子物理研究团队。
1968年4月,维尔特曼迎来了学术生涯的转折点。当时,他正在洛克菲勒大学进行为期一个月的访问。在那所安静的校园里,维尔特曼开启了后来赢得诺奖的发现之旅。
他在乌德勒支培养出了包括霍夫特在内的几个优秀学生,团队的名声逐渐响亮。当然,维尔特曼有很多一些学生后来是在别的领域做出了成绩。这令他相信,理论物理学是一门很好的学科,它的科学方法在现代社会的许多岗位上都有用。
然而,在合作解决了电弱相互作用模型的重正化后,维尔特曼却与风头正盛的学生霍夫特日渐疏远。1980年,维尔特曼受邀前往密歇根大学休假一年,最终因为种种原因选择了留居美国。
此后,他曾在费米国家实验室、斯坦福直线加速器中心、布鲁克·海文国家实验室担任职位。
在退休后,他还是带着妻子回到了1981年离开的荷兰比尔托文镇,与老朋友和亲人们团聚。不过,他们的孩子们留在了美国。
生平贡献
量子规范场论重整化:韦尔特曼与他的学生格拉尔杜斯·霍夫特(Gerardus 't Hooft)合作,解决了非阿贝尔规范场论(如电弱相互作用理论)的重整化问题。他们的工作证明了杨-米尔斯理论在量子层面上是可以被一致定义和计算的,为粒子物理学的标准模型奠定了基础。
标准模型的发展:他们对电弱统一理论进行了关键性的研究,这一理论描述了电磁力和弱核力的统一。这一成就对于解释原子核内发生的各种现象,包括粒子的衰变过程以及中性流的存在至关重要。
S矩阵元方法:韦尔特曼开发了一种名为SHELL程序(后来被称为SHIFTLIB)的方法,这是一种用于计算费曼图的数值算法,极大地推动了高能物理中的精确计算。
科普与教育:除了在学术上的卓越贡献,他还致力于科学普及工作,撰写了《神奇的粒子世界》等科普书籍,向公众解释复杂的粒子物理概念。
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