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物理诺奖得主和他的华人学生

(2019-10-08 13:46:49) 下一个

    今天(2019年10月8日)的《自然》(Nature) 杂志网站刊登了一篇新闻,题目是“Physics Nobel goes to exoplanet and cosmology pioneers(诺贝尔物理学奖授予系外行星和宇宙学先驱)”副标题是“Michel Mayor and Didier Queloz, who discovered the first extrasolar planet orbiting a Sun-like star, share award with theoretical cosmologist James Peebles.(发现第一颗围绕太阳系恒星运行的太阳系外行星的米歇尔·马约尔和迪迪埃·奎洛兹与理论宇宙学家詹姆斯·皮布尔斯分享了奖项)。”

    文章的第一部分介绍了米歇尔·马约尔和迪迪埃·奎洛兹的科研业绩,第二部分介绍了另一位今年诺贝尔物理奖得主詹姆斯·皮布尔斯。先摘译部分内容:

寻找第一束光

    皮布尔斯(Peebles)的理论使宇宙学家能够理解宇宙微波背景(Cosmic Microwave Background - CMB),物理学家从中汲取了关于宇宙起源的大部分知识。

    斯德哥尔摩大学分子物理学家,2019年诺贝尔奖主席马特·拉森在物理学委员会宣布获奖时说:“如果不是詹姆斯·皮布尔斯(James Peebles)的理论发现,那么过去20年对这种辐射进行的出色的高精度测量几乎不会告诉我们任何事情。”

    巴黎天体物理学研究所的天体物理学家弗朗索瓦·布切特(François Bouchet)说:“这是一个当之无愧的殊荣。”他说,皮布尔斯在宇宙学的几乎所有分支上都留下了自己的印记,通过扎根于物理学的计算,使它在合理的基础上得到了体现。特别是在1970年[1],皮布尔斯是CMB形状的先驱。布切特是欧洲航天局的普朗克巡天任务的首席研究员,该任务在这十年中已经完成了CMB天空迄今为止最精确的制图。

    皮布尔斯帮助开发了宇宙演化的模型,称为“冷暗物质”理论,该理论描述了宇宙从热的,稠密的开始膨胀和冷却时如何形成宇宙结构。再加上后来有关暗能量的神秘力量的想法,这已成为现代宇宙学的标准框架。[2]

    尽管尚不清楚暗物质的确切性质,但对宇宙的一些高精度测量为这种理论提供了支持-其中包括对CMB的研究以及横跨大片天空的星系的制图。假说表明,如果暗物质由亚原子颗粒组成,则它们必须是块状的且运动相对较慢。现在,观测已基本排除了模型,在该模型中,较轻但运动更快的粒子将主导暗物质。

    欧洲普朗克和其他项目发现了皮布尔斯预测的CMB功能。天体物理学家拉希德·桑尼亚耶夫(Rashid Sunyaev)说:“这些都是在天空中-它们确实存在,而不仅仅是理论。”他是1970年进行过类似计算的苏联天体物理学家之一,现在就职于德国Garching的马克斯·普朗克天体物理学研究所。

    这篇新闻附了参考文献,见[1]。

    宇宙微波背景观测是天文界的一个老话题。从1941年起就有人开始研究和观测。

    1964年阿诺·彭齐亚斯(Arno Penzias)和罗伯特·威尔逊(Robert Wilson)用通讯卫星设计的天线,接收到了来自天空的均匀、且不随时间变化的讯号。1965年,他们二人在《天体物理学报》上发表了题为《在4080兆赫上额外天线温度的测量》的论文,见右图。而另一些科学家:迪克、皮布尔斯、劳尔和威尔金森在同一期杂志上以《宇宙黑体辐射》为标题发表了一篇论文,对这个发现给出了正确的解释,即:这个额外的辐射就是宇宙微波背景辐射,见左图。

    1978年诺贝尔物理奖的一半颁给了美国学者阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊,奖给他们对“for their discovery of cosmic microwave background radiation(发现宇宙微波背景辐射)”所做的贡献。

    另外,2006年诺贝尔物理奖颁给了美国学者约翰·马瑟和乔治·斯穆特,奖给他们对“for their discovery of the blackbody form and anisotropy of the cosmic microwave background radiation(发现宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性)”所做的贡献。

    人们认为文献[1]是讨论宇宙微波背景下各向异性的密度不均匀性的基础论文。论文的共同作者是 J. T. Yu。

    Yu 当时是 NASA 的 Goddard Institute for Space Studies(戈达德太空研究所)的NAS-NRC Postdoctoral Research Associate(博士后研究助理)。

    皮布尔斯在他的回忆录中[3]提到了Yu。他说:“当我们介绍使用功率谱和球谐展开时,Jer Yu和我拥有可编程计算机的巨大优势”(p14)。

    “我的第一个研究生 Jer Yu 来自香港,后来回到了香港城市大学。他曾是密歇根大学的一名本科生,在那里他遇到了当时的研究生 David Wilkinson。戴夫(Dave)于1963年去了普林斯顿大学物理系成为一名讲师,杰尔(Jer)于1964年以研究生身份去了那儿,戴夫(Dave)将他介绍给我,而我则指导杰尔(Jer)研究阿贝尔星团的聚类程度。我们发现了显着的位置相关性(Yu & Peebles 1969),但我担心整个天空采样不均的可能影响”。

    按此推算 Yu 今年应该有70多岁了。他听到当年的导师获得诺贝尔物理学奖时,也会一样开心,也会为他当年的工作骄傲。

[1] Peebles, P. J. E. & Yu, J. T. PRIMEVAL ADIABATIC PERTURBATION IN AN EXPANDING UNIVERSE(扩展宇宙中的主要绝热扰动)Astrophys. J. 162, 815-836 (1970)

[2] Davide Castelvecchi. Big Bang telescope finale marks end of an era in cosmology. Nature 559, 455-456 (2018) doi: 10.1038/d41586-018-05788-5

[3] P.J.E. Peebles. Annual Review of Astronomy and Astrophysics Vol. 50:1-28 (2012)https://doi.org/10.1146/annurev-astro-081811-125526

注:转载请注明“文学城”。

 

 

 

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评论
赌城看客 回复 悄悄话 谢谢“烦人”来访。上午我在写连载的第三段。
Fanreninus 回复 悄悄话 很多诺贝尔奖都有中国博士生或者博士后的汗水。可惜只有老板才能获奖!
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