华人科学家文小刚获理论物理最高奖“狄拉克奖”

华人科学家文小刚获理论物理最高奖“狄拉克奖”
2018年08月09日 09:50 新浪科技

  新浪科技讯 北京时间8月9日上午消息,国际理论物理中心(ICTP)将2018年狄拉克奖章(Dirac Medal)颁发给了三位杰出的物理学家,分别是来自哈佛大学的Subir Sachdev、芝加哥大学的Dam Thanh Son,以及麻省理工学院(MIT)的华人科学家文小刚,以嘉奖他们在积极推动多体系统上的贡献,包括独创性的跨学科技术。

  今年狄拉克奖章的三位获得者都研究了量子力学是如何影响所谓的多体系统(many-body system)的。研究人员现在都认识到量子力学定律会影响一小部分粒子的行为,但是日常物品都是由大量粒子构成的,数量接近10的23次方。所有粒子都在以不同的方式进行相互作用。这些作用突显了量子纠缠的重要性,因此在这些系统中应用量子力学就变得非常复杂。

  量子纠缠的复杂模式对于理解物质宏观特性来说非常重要,特别是当多体系统呈现出惊人的新行为时。 其中一些新行为会导致新的物质态。研究多体系统的方法之一便是观察物质态。我们所熟知的物质态包括固态、气态、液态,但当量子力学引入后,许多新的物质态逐渐被科学家发现。今年三位获奖者便是在理解这点——即所谓的相变(phase transition)上,作出了突出贡献。“相变”指的是从一种物质态过渡到另外一种物质态时,物质的特性会发生惊人的改变。三位得奖者对于电子纠缠特点是如何导致性质变化进行了阐释。

  理解多体系统的动态原理可以让科学家们研究物质不同性质的出现,当然这也有助于设计新型物质。这些物质可能在将来会被应用于新量子计算机或超导体设备上。三位狄拉克奖章获得者利用自己在材料科学、黑洞以及冷原子领域内丰富的知识,推动了大家对于多体系统的了解,证实了跨学科研究的价值。 “今年狄拉克奖章获得者是利用跨学科方法整合理论物理问题的领军人物。”ICTP主任Fernando Quevedo说。Quevedo认为,“曾有数以千计的来自发展中国家的科学家访问过ICTP,而这三位获奖者便是他们的榜样。尽管今年的获奖者均定居在美国,我很高兴他们都来自发展中国家,并十分接近ICTP及它的使命。”

  出生于印度新德里的Subir Sachdev在理论性凝聚态物理学的许多领域作出了开创性的贡献。其中最为重要的几个理论便是绝缘体、超导体以及金属中的量子临界现象、量子磁性的自旋液体态、量子分数态、新退禁闭相变、无准粒子量子物质理论。此外,他还将这些理论应用到了黑洞物理学中,包括非费米液体模型。 出生于越南河内的Dam Thanh Son是第一个发现规范/重力对偶可以用来解决多体系统相互作用中基础问题的人,包括冷却俘获原子以及计算输运系数,例如这些系统中的粘度和传导性,而强耦合通常会限制这些系数。近来,他还提出了半填充能级狄拉克费米子的存在,这项工作进一步加深了我们对于三维构面理论的理解。

  出生于中国北京的文小刚率先提出了拓扑序(topological order)这一理解量子系统的新概念。他发现了拓扑序蕴含不同寻常的边界态,建立了描述边界态的手征自旋液体理论,发现了朗道范式在描述量子霍尔效应时的局限性。他揭示出拓扑序与量子纠缠之间的深层联系。最近,他还开创了对称保护拓扑相 (symmetry protected topological phases)等概念。这些都与量子理论领域中的反常现象有很紧密的联系。 狄拉克奖章是在1985年为纪念量子力学奠基人之一、英国理论物理学家保罗·狄拉克(Paul Dirac)而设置的年度性奖项。8月8日是狄拉克的生日,每年狄拉克奖章的获奖名单都定在这一天宣布。颁奖典礼将会在之后举行,三位获奖者都将在典礼上介绍他们的研究工作。(堆堆)

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