諾貝爾物理學獎評委會認為，今年獲獎的三位科學家發(fā)現(xiàn)的“漸近自由”現(xiàn)象，不僅深刻地改變了人們對自然界基本作用力作用方式的理解，為量子色動力學理論奠定了基礎(chǔ)，完善了粒子物理學標準模型，而且也讓科學家向?qū)崿F(xiàn)對自然界四種力進行統(tǒng)一描述的宏大夢想更進了一步，最終將形成一種涵蓋包括萬有引力在內(nèi)的解釋一切物理現(xiàn)象的理論體系。 　　人體的最小粒子 　　美國物理學家蓋爾曼、茲維格在1963年提出了物質(zhì)組成的新理論，主張當時所認知構(gòu)成物質(zhì)的最小粒子中子、質(zhì)子等，是由更基本的粒子“夸克”所構(gòu)成的，也就是說夸克是物質(zhì)世界，包括人類自身的最小構(gòu)成元素。 　　然而當人們試圖打開質(zhì)子或者中子時，卻從未發(fā)現(xiàn)單個的、自由的夸克，只有兩個或3個夸克的集合體才能處于自由狀態(tài)，通常情況下夸克總是被約束在質(zhì)子和中子內(nèi)部。這是目前科學研究無法完全解釋的問題。了解夸克之間的相互作用力的性質(zhì)，就有可能得到單個的自由夸克，從而解決這一難題。 　　中國科學院理論物理研究所研究員吳岳良向記者介紹，1973年，格羅斯、波利策和維爾切克提出的“漸近自由”理論，為此提供了解釋。這3位科學家先后在《物理評論快報》上發(fā)表文章，用數(shù)學模型解釋了夸克的上述神秘行為。他們的發(fā)現(xiàn)表面上看起來是完全矛盾的，在夸克之間距離很近的時候，相互作用會變?nèi)酰@跟宏觀的相互吸引力是完全不同的。三位科學家在上個世紀70年代提出的理論認為，強作用力會隨著夸克彼此間距離的增加而增大，因此沒有夸克可以從原子核中向外遷移，獲得真正的自由。這些夸克會永久地被結(jié)合在一起，因此不可能找到單個的夸克。同樣根據(jù)“漸近自由”理論，強作用力會隨著夸克間距離的變小而減弱，這意味著，約束在質(zhì)子等內(nèi)部的夸克在彼此距離足夠小時將近乎自由地進行運動。 　　標準模型的基石 　　這三位科學家發(fā)現(xiàn)的夸克漸近自由現(xiàn)象，為一個全新的理論??量子色動力學??的誕生奠定了基礎(chǔ)。量子色動力學描述夸克間的相互作用。量子色動力學認為，與電子帶有電荷類似，夸克和膠子(一種傳遞強作用力的基本粒子)帶有色荷，基于色荷的色力或者強作用力，具有比電磁力更為復雜的作用方式和更為奇特的現(xiàn)象，“漸近自由”就是一個明顯例子。 　　中國科學院高能物理研究所研究員常哲告訴記者，夸克漸近自由現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，確立了粒子物理的標準模型。非阿貝爾規(guī)范場的漸近自由性質(zhì)使得物理學家可以對自然界各種作用力有一個統(tǒng)一的描述方式。標準模型描述了目前為止發(fā)現(xiàn)的與強相互作用力、電磁相互作用力、弱相互作用力有關(guān)的所有物理現(xiàn)象。通過科學家的不斷努力，標準模型已經(jīng)具備了堅實的理論與實驗支持，它是惟一一種能夠兼顧現(xiàn)代物理學的兩大支柱??愛因斯坦相對論和量子力學的理論模式。由于格羅斯、波利策、維爾切克的發(fā)現(xiàn)，物理學家更接近了一個偉大夢想??為強相互作用力、電磁相互作用力、弱相互作用力、萬有引力構(gòu)建一個統(tǒng)一的理論，一個適用于所有物質(zhì)的理論。 　　通過了解夸克間相互作用力的性質(zhì)，就有可能找到打開自由夸克的辦法。如果能夠合理利用夸克內(nèi)部的強作用能，那么人類就有可能獲得比核能還要大得多的能量，相關(guān)研究將有很大的應用潛力。吳岳良指出，當我們打開物質(zhì)的每一個層次的時候，都有很大的應用。例如從分子到原子，從原子到原子核。特別是原子核，我們可以利用核能，那么假如我們能夠把自由夸克打開，知道在什么能量之下我們能夠看到這個自由夸克，我們就可以合理地利用夸克里面的強作用能，而那個能量比我們的核能可能還要大得多。如果有一天，我們能夠充分認識基本粒子及其相互之間的作用力并掌握和利用“粒子能”，那么這種利用的效果將是空前的。同時利用粒子物理還可以進行有關(guān)宇宙學的研究，探尋宇宙早期的演化。宇宙剛剛形成的瞬間，只是以基本粒子的狀態(tài)存在，研究夸克等基本粒子，將可以幫助科學家回溯宇宙的初始階段，從而了解宇宙由過去到現(xiàn)在的演化歷程。 　　路漫漫其修遠兮 　　這三位科學家的發(fā)現(xiàn)早已成為粒子物理研究的基石之一，然而這30年后的諾貝爾獎是否有些姍姍來遲呢？常哲認為，對于這一問題，諾貝爾獎得主楊振寧曾經(jīng)說過，諾貝爾獎是可遇而不可求的?；A(chǔ)研究必然要經(jīng)過一個艱辛的過程。長期的投入，以及整體研究水平的提高才是獲獎的前提，真正的科學是經(jīng)得起時間的考驗與推敲的。一項科學研究的價值往往要經(jīng)過漫長的道路才能被透徹地認識，也只有這樣才能夠得到大眾的認可，做學問切忌急功近利。他說，這三位科學家都是拼命工作的人，心里想的只是如何解決一個又一個的科學問題，并以此為樂，沒有浮躁，沒有雜念，做這件工作的時候不會想到能否得獎，當然是金子就會發(fā)光。 　　長期以來，我國科學家在粒子物理領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)了一系列有意義的現(xiàn)象，做出了多項世界一流水平的研究成果，引起了國際同行的濃厚興趣，推動了夸克理論的進一步進展。國際粒子物理界權(quán)威文獻《粒子物理評論》收錄的90年代以來的共113項粲夸克偶素物理方面的粒子數(shù)據(jù)中，我國的實驗數(shù)據(jù)就占了74項，占世界數(shù)據(jù)總量的65%。其中20多項數(shù)據(jù)是國際上首次報道的，相當一 部分測量達到了世界最高精度?？梢哉f我國在這個能區(qū)的研究水平是世界第一。 　　據(jù)吳岳良介紹，目前，粒子物理標準模型雖然已經(jīng)取得了很大的成功，尤其規(guī)范相互作用部分得到了越來越精確的實驗驗證，但是粒子物理學家相信標準模型不可能是一個最基本的理論。因為模型中關(guān)于對稱破缺和夸克禁閉(夸克被“囚禁”起來形成強子，在實驗中無法觀測到自由夸克的存在)的基本問題仍然是一個懸而未決的謎，并且涉及到18個未知參數(shù)，它們的起源也仍然不清楚。在這些方面的任何實質(zhì)性突破都能夠成為“原始創(chuàng)新”和“國際領(lǐng)先”的研究成果。 　戴維?格羅斯 　　國籍：美國 　　出生：1941年 　　學位：1966年 美國加州大學伯克利分校物理學博士 　　獲得時間和地點：1973年，美國普林斯頓大學 　　獲獎年齡：63歲 　　現(xiàn)任職地點：加州大學圣巴巴拉分校卡夫利理論物理研究所 　　戴維?波利策 　　國籍：美國 　　出生：1949年 　　學位：1974年 哈佛大學物理學博士 　　獲得成果時間和地點：1973年，哈佛大學 　　獲得年齡：55歲 　　現(xiàn)任職地點：加州理工學院 　　弗蘭克?維爾切克 　　國籍：美國 　　出生：1951年 　　學位：1974年　美國普林斯頓大學物理學博士 　　獲得成果時間和地點：1973年，美國普林斯頓大學 　　獲獎年齡：53歲 　　現(xiàn)任職地點：美國麻省理工學院