Герард ( Gerard ) ' t Hooft ( голландский: [ˈɣeːrɑrt ət ˈɦoːft] ; родился 5 июля 1946 г.) - голландский физик-теоретик и профессор Утрехтского университета , Нидерланды. Он разделил Нобелевскую премию по физике 1999 года со своим научным руководителем Мартинусом Дж. Велтманом «за выяснение квантовой структуры электрослабых взаимодействий ».
Жерар т Хофт | |
---|---|
Родившийся | Ден Хелдер , Нидерланды | 5 июля 1946 г.
Национальность | нидерландский язык |
Альма-матер | Утрехтский университет |
Известен | Квантовая теория поля , квантовая гравитация , т'Хоофт-Полякова монополь , 'т символа Хуфт , «т оператора Хофта , Голографический принцип , Ренормализационный , Размерный |
Награды | Премия Хайнемана (1979) Премия Вольфа (1981) Медаль Лоренца (1986) Премия Спинозы (1995) Медаль Франклина (1995) Нобелевская премия по физике (1999) Золотая медаль Ломоносова (2010) |
Научная карьера | |
Поля | Теоретическая физика |
Учреждения | Утрехтский университет |
Докторант | Мартинус Дж. Г. Вельтман |
Докторанты | Робберт Дейкграаф Герман Верлинде Макс Веллинг |
Его работа сосредоточена на калибровочной теории , черных дырах , квантовой гравитации и фундаментальных аспектах квантовой механики. Его вклад в физику включает доказательство перенормируемости калибровочных теорий , размерную регуляризацию и голографический принцип .
Личная жизнь
Он женат на Альберте Шик (Бетеке) и имеет двух дочерей, Саскию и Эллен.
биография
Ранний период жизни
Жерар Т Хофт родился в Ден-Хелдере 5 июля 1946 года, но вырос в Гааге . Он был средним ребенком в семье из трех человек. Он происходит из семьи ученых. Его двоюродным дядей был лауреат Нобелевской премии Фриц Зернике , а его бабушка была замужем за Питером Николаасом ван Кампеном, профессором зоологии в Лейденском университете . Его дядя Нико ван Кампен был (заслуженным) профессором теоретической физики в Утрехтском университете, а его мать вышла замуж за морского инженера. [1] Следуя по стопам своей семьи, он проявил интерес к науке в раннем возрасте. Когда учитель начальной школы спросил его, кем он хочет стать, когда вырастет, он ответил: «Человеком, который знает все». [1]
После начальной школы Джерард посещал лицей Далтона, школу, в которой применялись идеи плана Далтона , метод обучения, который ему очень подходил. Он отличился на курсах естествознания и математики. В шестнадцать лет он выиграл серебряную медаль на второй голландской математической олимпиаде . [1]
Образование
После того, как в 1964 году Жерар т Хофт сдал экзамены в средней школе, он поступил на физическую программу в Утрехтском университете. Он выбрал Утрехт, а не гораздо более близкий Лейден, потому что его дядя был там профессором, и он хотел посещать его лекции. Поскольку он был так сосредоточен на науке, его отец настоял на том, чтобы он присоединился к Utrechtsch Studenten Corps, студенческой ассоциации, в надежде, что он будет заниматься чем-то еще, помимо учебы. В какой-то степени это сработало, во время учебы он был рулевым в их гребном клубе «Тритон» и организовал национальный конгресс для студентов естественных наук с их дискуссионным клубом «Christiaan Huygens».
В ходе учебы он решил, что хочет погрузиться в то, что он считал сердцем теоретической физики, - элементарные частицы . Его дядя не любил этот предмет и, в частности, его практикующих, поэтому, когда пришло время писать его «doctoraalscriptie» (прежнее название голландского эквивалента магистерской диссертации) в 1968 году, Т Хоофт обратился к недавно назначенному профессору Мартинусу. Велтман , который специализировался на теории Янга – Миллса , в то время был относительно второстепенным предметом, поскольку считалось, что их нельзя перенормировать . Его задачей было изучение аномалии Адлера – Белла – Джекива , несоответствия в теории распада нейтральных пионов ; формальные аргументы запрещают распад на фотоны , тогда как практические расчеты и эксперименты показали, что это была первичная форма распада. Решение проблемы в то время было совершенно неизвестно, и 'т Хоофт не смог его предоставить.
В 1969 году 'т Хоофт начал свои докторские исследования под руководством Мартинуса Велтмана. Он будет работать над тем же предметом, над которым работал Велтман, - перенормировкой теорий Янга – Миллса. В 1971 году была опубликована его первая статья. [2] В нем он показал, как перенормировать безмассовые поля Янга – Миллса, и смог вывести отношения между амплитудами, которые были обобщены Андреем Славновым и Джоном К. Тейлором и стали известны как тождества Славнова – Тейлора .
Мир не обратил на это внимания, но Велтман был взволнован, потому что увидел, что проблема, над которой он работал, решена. Последовал период интенсивного сотрудничества, в течение которого они разработали технику размерной регуляризации . Вскоре была готова к публикации вторая статья 'т Хоофта [3], в которой он показал, что теории Янга – Миллса с массивными полями из-за спонтанного нарушения симметрии можно перенормировать. Эта статья принесла им всемирное признание и в конечном итоге принесла им Нобелевскую премию по физике 1999 года.
Эти две статьи легли в основу диссертации 'Т Хоофт Процедура перенормировки полей Янга – Миллса , и он получил степень доктора философии в 1972 году. В том же году он женился на своей жене Альберте А. Шик, студентке медицинского факультета в Утрехте. . [1]
Карьера
После получения докторской степени 'т Хоофт отправился в ЦЕРН в Женеве, где у него была стипендия. Далее он усовершенствовал свои методы теории Янга – Миллса с Велтманом (который вернулся в Женеву). В это время он заинтересовался возможностью того, что сильное взаимодействие можно описать как безмассовую теорию Янга – Миллса, т. Е. Одну из тех, которые, как он только что доказал, можно перенормировать и, следовательно, поддаются детальному расчету и сравнению с экспериментом.
Согласно расчетам 'т Хоофта, этот тип теории обладал как раз теми масштабными свойствами ( асимптотической свободой ), которые эта теория должна иметь в соответствии с экспериментами по глубоконеупругому рассеянию . Это противоречило популярному в то время представлению о теориях Янга – Миллса , согласно которым, подобно гравитации и электродинамике, их интенсивность должна уменьшаться с увеличением расстояния между взаимодействующими частицами; такое обычное поведение с расстоянием не могло объяснить результаты глубоконеупругого рассеяния, тогда как расчеты 'т Хоофта могли.
Когда 'т Хоофт упомянул свои результаты на небольшой конференции в Марселе в 1972 году, Курт Симанзик призвал его опубликовать этот результат; [1] но 'т Хоофт этого не сделал, и результат был в конечном итоге переоткрыт и опубликован Хью Дэвидом Политцером , Дэвидом Гроссом и Фрэнком Вильчеком в 1973 году, что привело к получению ими Нобелевской премии по физике 2004 года . [4] [5]
В 1974 году 'т Хоофт вернулся в Утрехт, где стал доцентом. В 1976 году он был приглашен на должность гостя в Стэнфорд и должность в Гарварде лектором Морриса Леба. Его старшая дочь Саския Энн родилась в Бостоне , а его вторая дочь, Эллен Марга, родилась в 1978 году после того, как он вернулся в Утрехт, где получил звание профессора. [1] В 1987-1988 учебном году 'т Хоофт провел творческий отпуск на физическом факультете Бостонского университета вместе с Ховардом Джорджи , Робертом Джаффе и другими, организованный новым заведующим кафедрой Лоуренсом Сулаком .
В 2007 году 'т Хоофт стал главным редактором журнала « Основы физики» , где он стремился дистанцировать журнал от споров о теории ЕЭК . [6] 'т Хоофт занимал эту должность до 2016 года.
1 июля 2011 года он был назначен Заслуженным профессором Утрехтского университета. [7]
Почести
В 1999 году 'т Хоофт разделил Нобелевскую премию по физике со своим научным руководителем Велтманом за «выяснение квантовой структуры электрослабых взаимодействий в физике». [8] До этого его работы уже были отмечены другими известными наградами. В 1981 году он был удостоен премии Вольфа , [9] , возможно , самой престижной премии в области физики после Нобелевской премии. Пять лет спустя он получил медаль Лоренца , которая вручается каждые четыре года за выдающийся вклад в теоретическую физику. [10] В 1995 году он был одним из первых лауреатов Spinozapremie , высшей награды, доступной ученым в Нидерландах. [11] В том же году он был награжден медалью Франклина . [12] В 2000 году 'т Хоофт получил премию «Золотая тарелка» Американской академии достижений . [13]
После получения Нобелевской премии 'т Хоофт получил множество наград, звание почетного доктора и звание почетного профессора. [14] Он был посвящен в рыцари ордена Нидерландского льва и офицером Французского Почетного легиона . Астероид 9491 Тоофт был назван в его честь [15], и он написал конституцию для его будущих жителей. [16]
Он является членом Королевской Нидерландской академии искусств и наук (KNAW) с 1982 года [17], где он стал профессором академии в 2003 году. [18] Он также является иностранным членом многих других академий наук, включая Французскую Академию. des Sciences , Американская национальная академия наук и Американская академия искусств и наук, а также Институт физики в Великобритании и Ирландии . [14]
Исследовать
Исследовательский интерес 'т Хоофта можно разделить на три основных направления: «калибровочные теории в физике элементарных частиц», «квантовая гравитация и черные дыры» и «фундаментальные аспекты квантовой механики». [19]
Калибровочные теории в физике элементарных частиц
'т Хоофт наиболее известен своим вкладом в развитие калибровочных теорий в физике элементарных частиц. Самым известным из них является доказательство в его докторской диссертации перенормируемости теорий Янга – Миллса, за которое он получил Нобелевскую премию по физике 1999 года. Для этого доказательства он ввел (вместе со своим советником Вельтманом) технику размерной регуляризации.
После получения докторской степени он заинтересовался ролью калибровочных теорий в сильном взаимодействии [1], ведущая теория которого называется квантовой хромодинамикой или КХД. Большая часть его исследований была сосредоточена на проблеме ограничения цвета в КХД, т.е. на том факте, что при низких энергиях наблюдаются только частицы с нейтральным цветом. Это привело его к открытию , что SU (N) калибровочные теории упрощения в большом N предела , [20] факт , который доказал важной роль в изучении предполагаемого соответствия между теорией струн в -де - анти Ситтером и конформной теорией поля в одном нижнем измерении. Решая теорию в одном пространстве и одном временном измерении, 'т Хоофт смог вывести формулу для масс мезонов . [21]
Он также изучал роль так называемых инстантонных вкладов в КХД. Его расчет показал, что эти вклады приводят к взаимодействию между легкими кварками при низких энергиях, которых нет в нормальной теории. [22] Изучая инстантонные решения теорий Янга – Миллса, 'т Хоофт обнаружил, что спонтанное нарушение теории с SU (N) -симметрией до U (1) -симметрии приведет к существованию магнитных монополей . [23] Эти монополи называются монополями 'т Хофта – Полякова в честь Александра Полякова , который независимо получил тот же результат. [24]
В другой части в цвете удержания головоломки «т'Хоофт ввел » т операторов Хофта , которые являются магнитным двойными из петель Вильсона . [25] Используя эти операторы, он смог классифицировать различные фазы КХД, которые составляют основу фазовой диаграммы КХД .
В 1986 году он наконец смог показать, что инстантонный вклад решает аномалию Адлера – Белла – Джекива , являющуюся темой его магистерской диссертации. [26]
Квантовая гравитация и черные дыры
Когда Велтман и 'т Хоофт переехали в ЦЕРН после того, как' т Хоофт получил докторскую степень, внимание Велтмана было привлечено к возможности использования их методов размерной регуляризации для проблемы квантования гравитации. Хотя было известно, что пертурбативная квантовая гравитация не является полностью перенормируемой, они считали, что важные уроки следует извлечь, изучая формальную перенормировку теории порядка за порядком. Эту работу продолжили Стэнли Дезер и другой аспирант Велтмана, Питер ван Ньивенхёйзен , которые позже обнаружили закономерности в членах счетчика перенормировки , которые привели к открытию супергравитации . [1]
В 1980-х внимание 'т Хоофта было привлечено к теме гравитации в трех измерениях пространства-времени. Вместе с Дезером и Джекив он опубликовал в 1984 году статью, описывающую динамику плоского пространства, где единственными локальными степенями свободы были распространяющиеся точечные дефекты. [27] Его внимание возвращалось к этой модели в различные моменты времени, показывая, что пары Готта не вызывают причинно-следственных связей , нарушающих временноподобные петли , [28] и показывая, как модель может быть квантована. [29] Совсем недавно он предложил обобщить эту кусочно-плоскую модель гравитации на четыре измерения пространства-времени. [30]
С Стивена Хокинга открытие «s от радиации Хокинга из черных дыр , оказалось , что испарение этих объектов нарушается фундаментальное свойство квантовой механики, унитарности . 'т Хоофт отказался принять эту проблему, известную как информационный парадокс черной дыры , и предположил, что это должно быть результатом полуклассической трактовки Хокинга, и что она не должна появляться в полной теории квантовой гравитации. Он предположил, что можно было бы изучить некоторые свойства такой теории, если предположить, что такая теория унитарна.
Используя этот подход, он утверждал, что вблизи черной дыры квантовые поля могут быть описаны теорией в более низком измерении. [31] Это привело к введению голографического принципа им и Леонардом Сасскинд . [32]
Фундаментальные аспекты квантовой механики
«т'Хоофт имеет„отклоняющиеся взгляды на физической интерпретации в квантовой теории “. [19] Он считает, что в основе квантовой механики может быть детерминированное объяснение. [33] Используя спекулятивную модель, он утверждал, что такая теория могла бы избежать обычных аргументов неравенства Белла , которые отвергали бы такую локальную теорию скрытых переменных . [34] В 2016 году он опубликовал целую книгу своих идей [35], которая, по словам 'т Хоофта, вызвала неоднозначную реакцию. [36]
Популярные публикации
- 'т Хоофт, Джерард (2008). Играя с планетами . DOI : 10,1142 / 6702 . ISBN 978-981-279-307-2.
- 'т Хоофт, Джерард (1996). В поисках лучших строительных блоков . DOI : 10.1017 / CBO9781107340855 . ISBN 9780521550833.
- 'т Хоофт, Джерард (2014). Время в десятичных степенях . DOI : 10,1142 / 8786 . ISBN 978-981-4489-80-5.
Смотрите также
- Условие сопоставления аномалий
- Датчик Фейнмана – 'Хофта
- Схема минимального вычитания
- Естественность (физика)
- Ренормалон
- символ 'т Хофт
- Mars One (Джерард Т Хофт - главный сторонник проекта)
Рекомендации
- ^ Б с д е е г ч 'т Хоофт, Г. (1999). "Герардус т Хофт - Автобиография" . Нобелевская паутина . Проверено 6 октября 2010 .
- ^ 'т Хоофт, Г. (1971). «Перенормировка безмассовых полей Янга-Миллса». Ядерная физика Б . 33 (1): 173–177. Bibcode : 1971NuPhB..33..173T . DOI : 10.1016 / 0550-3213 (71) 90395-6 .
- ^ 'т Хоофт, Г. (1971). «Перенормируемые лагранжианы массивных полей Янга-Миллса». Ядерная физика Б . 35 (1): 167–188. Bibcode : 1971NuPhB..35..167T . DOI : 10.1016 / 0550-3213 (71) 90139-8 . hdl : 1874/4733 .
- ^ «Нобелевская премия по физике 2004 г.» . Нобелевский веб-сайт. 2004 . Проверено 24 октября 2010 .
- ^ Политцер, Х. Дэвид (2004). «Дилемма атрибуции» (PDF) . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . Нобелевский веб-сайт. 102 (22): 7789–93. DOI : 10.1073 / pnas.0501644102 . PMC 1142376 . PMID 15911758 . Проверено 24 октября 2010 .
- ^ 'т Хоофт, Джерард (2007). «От редакции». Основы физики . 38 (1): 1-2. Bibcode : 2008FoPh ... 38 .... 1T . DOI : 10.1007 / s10701-007-9187-8 . ISSN 0015-9018 . S2CID 189843269 .
- ^ «Профессор д-р Джерард 'т Хофт назначен Заслуженным профессором» . Утрехтский университет. Архивировано из оригинала на 2012-04-14 . Проверено 19 апреля 2012 .
- ^ «Нобелевская премия по физике 1999 г.» . Нобелевская паутина.
- ^ "Премия Фонда Вольфа 1981 года по физике" . Фонд Волка. Архивировано из оригинала на 2011-09-27.
- ^ «Медаль Лоренца» . Лейденский университет .
- ^ «Премия НВО Спинозы 1995» . Нидерландская организация научных исследований. 3 сентября 2014 . Проверено 30 января 2016 .
- ^ «База данных лауреатов Франклина» . Институт Франклина. Архивировано из оригинала на 2010-06-01.
- ^ "Золотые медали Американской академии достижений" . www.achievement.org . Американская академия достижений .
- ^ а б "Биографическая справка Жерара т Хофта" . Дж. Т Хоофт.
- ^ "Браузер базы данных малых тел JPL" . НАСА.
- ^ «9491 THOOFT - Конституция и Устав» . Дж. Т Хоофт.
- ^ "Жерар т Хофт" . Королевская Нидерландская академия искусств и наук . Проверено 17 июля 2015 .
- ^ «Программа профессоров Академии - 2003» . Королевская Нидерландская академия искусств и наук . Архивировано из оригинала на 2010-11-24.
- ^ а б 'т Хоофт, Дж. «Жерар т Хоофт» . Проверено 24 октября 2010 .
- ^ 'т Хоофт, Г. (1974). «Теория плоских диаграмм для сильных взаимодействий» . Ядерная физика Б . 72 (3): 461–470. Bibcode : 1974NuPhB..72..461T . DOI : 10.1016 / 0550-3213 (74) 90154-0 .
- ^ 'т Хоофт, Г. (1974). «Двумерная модель мезонов» . Ядерная физика Б . 75 (3): 461–863. Bibcode : 1974NuPhB..75..461T . DOI : 10.1016 / 0550-3213 (74) 90088-1 .
- ^ 'т Хоофт, Г. (1976). «Вычисление квантовых эффектов четырехмерной псевдочастицы». Physical Review D . 14 (12): 3432–3450. Bibcode : 1976PhRvD..14.3432T . DOI : 10.1103 / PhysRevD.14.3432 .
- ^ 'т Хоофт, Г. (1974). «Магнитные монополи в унифицированных калибровочных теориях». Ядерная физика Б . 79 (2): 276–284. Bibcode : 1974NuPhB..79..276T . DOI : 10.1016 / 0550-3213 (74) 90486-6 . hdl : 1874/4686 .
- ^ Поляков А.М. (1974). «Спектр частиц в квантовой теории поля» . Журнал экспериментальной и теоретической физики Letters . 20 : 194. Bibcode : 1974JETPL..20..194P .
- ^ 'т Хоофт, Г. (1978). «О фазовом переходе к перманентному удержанию кварков». Ядерная физика Б . 138 (1): 1-2. Bibcode : 1978NuPhB.138 .... 1T . DOI : 10.1016 / 0550-3213 (78) 90153-0 .
- ^ 'т Хоофт, Г. (1986). «Как инстантоны решают проблему U (1)». Отчеты по физике . 142 (6): 357–712. Полномочный код : 1986PhR ... 142..357T . DOI : 10.1016 / 0370-1573 (86) 90117-1 .
- ^ Deser, S .; Jackiw, R .; 'т Хоофт, Г. (1984). «Трехмерная гравитация Эйнштейна: Динамика плоского пространства». Летопись физики . 152 (1): 220. Bibcode : 1984AnPhy.152..220D . DOI : 10.1016 / 0003-4916 (84) 90085-X . hdl : 1874/4772 .
- ^ 'т Хоофт, Г. (1992). «Причинность в (2 + 1) -мерной гравитации». Классическая и квантовая гравитация . 9 (5): 1335–1348. Bibcode : 1992CQGra ... 9.1335T . DOI : 10.1088 / 0264-9381 / 9/5/015 . hdl : 1874/4627 .
- ^ 'т Хоофт, Г. (1993). «Каноническое квантование гравитирующих точечных частиц в 2 + 1 измерениях». Классическая и квантовая гравитация . 10 (8): 1653–1664. arXiv : gr-qc / 9305008 . Bibcode : 1993CQGra..10.1653T . DOI : 10.1088 / 0264-9381 / 10/8/022 . S2CID 119521701 .
- ^ 'т Хоофт, Г. (2008). «Локально конечная модель гравитации». Основы физики . 38 (8): 733–757. arXiv : 0804.0328 . Bibcode : 2008FoPh ... 38..733T . DOI : 10.1007 / s10701-008-9231-3 . S2CID 189844967 .
- ^ Стивенс, CR; 'т Хоофт, G .; Уайтинг, Б.Ф. (1994). «Испарение черной дыры без потери информации». Классическая и квантовая гравитация . 11 (3): 621–648. arXiv : gr-qc / 9310006 . Bibcode : 1994CQGra..11..621S . DOI : 10.1088 / 0264-9381 / 11/3/014 . S2CID 15489828 .
- ^ Сасскинд, Л. (1995). «Мир как голограмма». Журнал математической физики . 36 (11): 6377–6396. arXiv : hep-th / 9409089 . Bibcode : 1995JMP .... 36.6377S . DOI : 10.1063 / 1.531249 . S2CID 17316840 .
- ^ 'т Хоофт, Г. (2007). «Математическая теория детерминированной квантовой механики». Журнал физики: Серия конференций . 67 (1): 012015. Arxiv : колич-фот / 0604008 . Bibcode : 2007JPhCS..67a2015T . DOI : 10.1088 / 1742-6596 / 67/1/012015 . S2CID 15908445 .
- ^ Жерар т Хофт (2009). «Запутанные квантовые состояния в локальной детерминистической теории». arXiv : 0908.3408 [ квант-ф ].
- ^ Джерард 'т Хоофт, 2016, Интерпретация квантовой механики клеточным автоматом , Springer International Publishing, DOI 10.1007 / 978-3-319-41285-6, Открытый доступ - [1]
- ^ Болдуин, Мелинда (2017-07-11). «Вопросы и ответы: Жерар т Хофт о будущем квантовой механики». Физика сегодня . DOI : 10.1063 / pt.6.4.20170711a .
Внешние ссылки
- Жерар Т Хофт (домашняя страница)
- Как стать хорошим физиком-теоретиком
- Жерар Т Хофт на Nobelprize.orgвключая Нобелевскую лекцию " Противостояние бесконечности"
- Публикации из Google Scholar
- Публикации на arXiv
- Видео TVO.org - Лекции Джерарда Т'Хофта по научной фантастике и реальности Лекция, прочитанная в Институте периметра в Ватерлоо, Онтарио, Канада, 7 мая 2008 г.
- Жерар Т Хофт на INSPIRE-HEP