MIT教授文小剛等3名科學家獲理論物理最高獎「狄拉克獎」

近日,國際物理中心(ICTP, International Centre for Theoretical Physics)頒佈了 2018 年狄拉克獎,以表彰三位傑出的物理學家分別在強相關多體系統(strongly interacting many-body system)研究中引入原創性跨領域研究法,為理解 Novel Phase 所做出的貢獻。三位獲獎者分別是哈佛大學的 Subir Sachdev,芝加哥大學的 Dam Thanh Son 和麻省理工學院的文小剛(Xiao-Gang Wen)。

三位獲獎者的研究都與量子力學會如何影響多體系統(many-body system)有關。當今的科學家們清楚量子力學的法則會如何影響極“一小群粒子”的行為,但生活中的大部分事物都由大量粒子組成,而粒子間又會以各種方式發生相互作用。由於這些相互作用的存在,科學家們在分析時就不得不將量子糾纏考慮進去,讓用量子力學模型分析多體系統的工作變的十分複雜,但量子糾纏的各種複雜模式是理解材料宏觀性質的關鍵,特別是當多體系統呈現出罕見的突現行為時。

多體系統的突現行為有時會導致物質形態Novel Phase (一種新的物質態,以電子的不尋常排序為特徵,將有望實現常溫下的超導材料。)產生。研究多體系統的方法之一就是觀察研究材料所處的相,比如固、液和氣,但在現代量子材料的研究中,科學家們已經發現了許多新的物質相,處於這些相的材料會具有與此前不同的性質,而這也逐漸成為了一個有趣的研究方向。

今年,狄拉克獎的獲獎者們為理解這些 Novel Phase 以及“相變(或形態轉變,phase transitions)”做出了開創性的貢獻。在相變過程中,隨著溫度和壓力等外部參數發生變化,構成材料的物質會逐漸改變它所處的相(比如從氣到液),而材料的性質也將隨之改變。今年三位獲獎者的研究,解釋了微觀層面上的電子糾纏模式是如何導致材料性質發生改變的。

多體系統的有關研究不僅能使科學家們更深入地瞭解材料各種性質的產生過程,也有助於新材料的開發和測試,助力設計新的超導設備和量子計算機。三位獲獎者結合他們在材料科學,黑洞和冷原子等領域所掌握的知識,革新了我們對多體系統的認知,證明了在研究中使用跨領域研究法的重要性。

國際物理中心主任,Fernando Quevedo 說:“今年的狄拉克獎獲得者都是業內使用跨領域方法解決具體理論物理問題的領軍人物。他們是 ICTP 裡眾多來自發展中國家的訪問學者們的榜樣。雖然今年的獲獎者都現居美國,但我很高興看到他們都來自發展中國家,並曾參與過 ICTP 的研究項目。”

獲獎者簡介:

MIT教授文小剛等3名科學家獲理論物理最高獎“狄拉克獎”

文小剛,出生於中國北京,是引入拓撲秩序(topological order)解釋空性量子系統的先驅者。他發現具有拓撲順序的能態包含有意義的邊界激態,併為量子霍爾系統的邊界態發展了手性Luttinger理論(chiral Luttinger theory)。他率先意識到量子霍爾態在表示物質所處的狀態時不屬於普通的蘭道範式,並展示瞭如何對它們進行分類,揭示了拓撲秩序和糾纏之間的深層聯繫。

在最近的研究中,他發展了對稱保護拓撲相(symmetry protected topological phases)概念,該概念與量子場理論中的異常現象存在密切關聯。

MIT教授文小剛等3名科學家獲理論物理最高獎“狄拉克獎”

Subir Sachdev 出生於印度新德里,生前為凝聚態理論物理學的許多領域做出了開創性的貢獻。他的突出貢獻有:絕緣體、超導體和金屬中量子臨界現象理論,量子反鐵磁體的液態自旋理論,物質相細分理論,新型去約束相變,無準粒子的量子物理。他還將以上提及的許多內容應用於當時與這些內容毫無關聯的黑洞研究,發展了包括非費米液體(non-Fermi liquids)在內的許多理論模型。

MIT教授文小剛等3名科學家獲理論物理最高獎“狄拉克獎”

Dam Thanh Son 出生于越南河內,率先發現了場論/重力 二重性可被用於解決從冷陷原子到夸克 - 膠子等離子體的這類強相關多體系統中的基本問題。他證明了人們可以詳細地計算出這些系統中的運輸係數(transport coefficients,如粘度和電導率),以及強耦合通常會界定這些係數的範圍。在最近的研究中,他試圖證明在半滿蘭道能級(half-filled Landau level)上會出現 Dirac 費米子的論點,其研究完善了我們對三維規範場論(three-dimensional gauge theories)的理解。

ICTP 的狄拉克獎章誕生於 1985年,獲獎名單會在每年的 8 月 8 日(狄拉克的生日)被公佈。該獎旨在紀念 20 世紀最偉大的物理學家之一,ICTP 前核心成員,P.A.M. 狄拉克(Paul Adrien Maurice Dirac),並表彰那些為理論物理學做出重大貢獻的科學家。頒獎典禮將於將在今年年末舉行,屆時三位獲獎者將在講座上對各自的研究進行講解。


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