默里·盖尔曼(Murray Gell-Mann)因其对基本粒子的系统分类及其相互作用的开创性研究而荣获了1969年的诺贝尔物理学奖。他在物理学领域的杰出贡献包括提出了强子的八重道分类方案,以及提出了夸克模型,这一模型认为质子和中子等强子是由更基本的单元——夸克构成的。这一系列工作极大地推动了粒子物理学的发展,并对现代物理学的标准模型有着深远的影响。
1929年9月15日,盖尔曼出生于美国纽约城。
盖尔曼8岁那年就获得了一笔奖学金,从一家地方公立学校升入纽约的一所高级学校。
15岁时,盖尔曼考入了耶鲁大学。
1948年,盖尔曼获得了物理学士学位,并获得了麻省理工学院的研究生奖金而成为那里的研究生。在麻省理工学院,盖尔曼从师于著名物理学家V·韦斯柯夫。
1951年元月,盖尔曼获得了博士学位。由于他在研究生期间的出色工作,盖尔曼被资助到普林斯顿高级研究院工作一年(1951年)。同年的夏季,他在依利诺斯大学进行了一段教学和研究。
1952年,盖尔曼成为芝加哥大学核研究所(后来改名为费米研究所)的讲师。在这个研究所里工作,盖尔曼深为以费米为中心所形成的学术气氛而激励。
1953年,盖尔曼升为助理教授,并在此年提出了著名的奇异量子数概念。
1954年盖尔曼成为副教授,该年秋季,盖尔曼到哥伦比亚大学讲学。于1955年初他离开芝加哥,又一次来到了普林斯顿高级研究院工作。
1955年9月,盖尔曼接受了加州理工学院物理学副教授的位置,并于次年成为教授。
1964年,盖尔曼和乔治·茨威格都独立提出了夸克理论。
1967年,盖尔曼成为了这里的R·A·密立根理论物理学教授。
1969年,盖尔曼因在基本粒子的分类及相互作用方面的贡献而获得诺贝尔物理学奖。
1972年,盖尔曼与Harald Fritzsch引入了新的守恒量子数,取名为“颜色荷”("color charge")。紧接着又同Heinrich Leutwyler一起提出了新术语“量子色动力学”(quantum chromodynamics, QCD)。夸克理论成为量子色动力学的一个组成部分。
20世纪90年代,盖尔曼积极参与了圣菲研究所的集资筹办,并在该机构开展有关复杂性的研究。
盖尔曼曾在尼克松总统科学顾问委员会工作过,他还是伦敦皇家学会的外籍成员以及法国物理学会的荣誉成员,他还被许多大学授予荣誉科学博士。
基本粒子分类
盖尔曼提出了“八重法”(Eightfold Way),这是一种基于SU(3)对称性的分类方案,成功地将当时已知的强子(质子、中子和其他重子及介子)按照其量子数进行系统分类,揭示了它们内部隐藏的对称性。
夸克模型
在1964年,盖尔曼提出并命名了“夸克”(quark)的概念,作为构成所有强子的基本单元。他设想每个质子和中子都由三个更小的基本粒子——上夸克、下夸克组成,并且预测了其他类型的夸克存在,这一理论极大地推进了粒子物理学的标准模型的构建。
色荷与强相互作用
为了解释夸克之间的相互作用,盖尔曼引入了“色荷”的概念,以及相应的强相互作用力,这是现代量子色动力学(QCD)的基础。
弱相互作用与味变
他还参与了轻子族(如电子、μ子和τ子等)和对应的中微子的分类工作,并对弱相互作用中的宇称不守恒现象提供了理论上的支持。
复杂系统的混沌理论
除了粒子物理学领域的贡献外,盖尔曼还对复杂系统和混沌理论有深入研究,提出了一套描述复杂系统行为的术语和框架,包括著名的“复杂适应系统”理论。
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