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诺贝尔物理学奖因发现有关宇宙的进化和系外行星而获得诺贝尔物理学奖

2019-12-09 14:21:38 来源 :

两套宇宙发现获得了2019年诺贝尔物理学奖。

900万瑞典克朗(约合90万美元)的奖金中有一半归于普林斯顿大学的詹姆斯·皮布尔斯(James Peebles),后者发现了研究宇宙的新理论工具。他的研究包括对宇宙微波背景或CMB(宇宙历史早期发出的光)的研究。这项工作最终帮助揭示了宇宙的神秘成分-暗物质和暗能量。

日内瓦大学的米歇尔·马约尔市长,日内瓦大学的迪迪尔·奎洛兹大学和剑桥大学的后半部奖金是首次发现围绕太阳型恒星运行的系外行星(SN:11/25 / 95)。这一发现改变了科学家对我们宇宙邻居的理解。

两项发现都揭示了人类肉眼看不见的宇宙基本成分。皮布尔斯(Peebles)的工作有助于确定宇宙中只有5%的内容是构成行星和人的普通物质(SN:7/24/18)。其余的都是暗物质(大约27%)和暗能量(大约68%),暗物质几乎不通过重力接触普通物质,暗能量(大约68%)迫使宇宙膨胀得更快。

CMB的发现 在1978年获得了诺贝尔奖(SN:10/21/78),暗能量的发现在2011年获得了诺贝尔奖(SN:10/4/11)。

诺贝尔委员会委员和物理学家乌尔夫·丹尼尔森(Ulf Danielsson)用一杯咖啡作为早期宇宙的隐喻,形容普通物质是将少量的糖撒在旋转的液体中,代表着暗物质和暗能量。他说,那小小的物质“就是迄今为止数千年来科学一直在研究的东西”。

通过Peebles的工作,“宇宙学演变成了精确的科学,” Danielsson说。

奖项公布后,物理学家称赞皮布尔斯。美国物理学会主席物理学家戴维·格罗斯(David Gross)在一封电子邮件中说:“吉姆是物理宇宙学的奠基人之一,为当今极其成功的宇宙结构和历史标准理论奠定了基础。”

宇宙的标准理论称为lambda-CDM。芝加哥大学的宇宙学家迈克尔·特纳说,皮布尔斯“遍地都有指纹”。“过去50年来,他一直参与宇宙学的每个重大发展。”

皮布尔斯大学普林斯顿大学的同事,宇宙学家乔·邓克利总结了大学里宇宙学家的反应:“是的,他当然获得了诺贝尔奖。他创造了这个领域。”

在当天晚些时候在普林斯顿举行的新闻发布会上,皮布尔斯似乎不被同事们的认可所淹没。“现在我知道摇滚明星的感觉,”他打趣道。他指出,宇宙学中还有许多问题,例如暗物质和暗能量的身份。“我们可以肯定的是,当我们发现不断扩展和发展的宇宙的新方面时,我们将再次感到震惊和惊奇。”

在138亿年前的大爆炸之后,新生的宇宙几乎是均匀的浆液,物质密度只有很小的变化。皮布尔斯(Peebles)的作品解释了由于引力的普遍存在,宇宙如何在数万年后转变为充满星系等复杂结构的宇宙。耶鲁大学的Priyamvada Natarajan说:“他是开发整个结构形成框架的关键人物之一。” 皮布尔斯(Peebles)表明“暗物质在驾驶员座位上。”仍未被发现的暗物质颗粒的影响对于形成当今观察到的宇宙结构至关重要。

宇宙中的结构沿各种规模尺度形成,不仅导致银河团之类的巨大物体,而且还导致其中较小的树状体,例如恒星及其行星,包括市长和奎洛兹发现的系外行星。Natarajan表示,纪念这两项发现是“庆祝人类对最大尺度和最小尺度的理解。两者都是前沿。”

像暗物质和暗能量一样,马约尔市长和奎洛兹的发现-围绕一颗类似太阳的恒星的第一个系外行星-也无法直接看到。1995年,市长和奎洛兹通过观察行星拉扯恒星的方式,发现了一颗由木星质量的行星围绕着51佩加西恒星运行。行星的引力使恒星稍微来回摆动,随着恒星移向和移离地球,星光从略蓝变到略红。

第一颗行星Pegasi b 51不同于我们太阳系中存在的任何行星。它比水星离太阳更靠近恒星。科学家认为,巨型行星不可能在离恒星如此近的地方形成,直到找到一颗。

现在,天文学家认为巨型行星可能远离恒星,向内迁移成为炽热的木星。自那以来,行星可以绕其轨道运行的想法已经被用来解释我们自己的太阳系的一些奥秘(SN:5/25/05)。

市长在10月8日由nobelprize.org 在网上发布的一次采访中说:“这种迁移是行星形成场景的主要组成部分,如今,所有场景都必须包括这种现象。”

当奎洛兹得知他们的发现获胜时,他“停止呼吸”,他告诉nobelprize.org。“我仍然被这个消息震惊。”

自从发现51颗Pegasi b以来,已经发现4000多颗系外行星绕着遥远的恒星运行。现在,天文学家可以研究单个行星系统和整个星球的人口,以了解外星世界如何形成和演化。科学家们还计划如何寻找系外行星大气中的生命迹象(SN:10/4/19)。

哈佛大学系外行星科学家David Charbonneau说:“首先发现[51 Pegasi b]是有原因的-这是最容易找到的行星。” 大型,近轨道的行星对恒星的影响最大。

Charbonneau说,自从51 Pegasi b以来,“天文学家一直在朝着更像地球的更小行星和更凉爽的行星前进”。“在这个领域,人们拥有极大的热情,如果使用合适的望远镜,我们真的可以……找出其他星球上是否有生命。”

夏邦诺说,系外行星科学获得诺贝尔奖的“时间到了”。他说:“社区真的同意,发现51钉是真正点燃了这个领域的发现。”

其他系外行星科学家更感到惊讶。麻省理工学院的萨拉·西格(Sara Seager)没想到自己的领域会赢得最高荣誉。她说:“我被打倒了。”

她说,该奖项极大地促进了系外行星科学的发展,有些人仍将其视为“轻浮的,几乎集邮的工作”。在短短25年的时间里,“我们从一个晦涩可笑的边缘变成了诺贝尔奖得主的主流科学。

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