国际理论物理中心(ICTP)将2018年的狄拉克奖授予三位杰出的物理学家——哈佛大学的Subir Sachdev,芝加哥大学的Dam Thanh Son,和麻省理工学院的文小刚——以表彰他们对于理解强关联多体系统中的新物相,以及引入原创的跨学科方法的独立贡献。三名获奖者都致力于研究量子力学如何影响大数量的粒子群体,也就是所谓的多体系统。
我们已经理解量子力学定律如何影响非常小的粒子群的行为,然而,日常生活中的物体是由大量的粒子(接近10^23)组成的,而且,粒子之间以不同的方式相互作用。这些相互作用使得考虑量子纠缠变得至关重要,因而,将量子力学应用于这些系统也就变得非常复杂。量子纠缠的复杂模式是理解材料宏观性质的关键,尤其是当多体系统展现出令人惊异的演生行为时。有些演生行为会导致新物相的生成。
研究多体系统的一种方法就是观察材料所处的物相。我们熟悉的物相有固体、液体、气体,然而在现代量子材料中发现了很多新的物相,它们有着全新的性质,引发科学家的兴趣。今年的狄拉克奖获得者为理解这些新物相以及“相变”(当外界参数,比如说温度、压强缓慢变化的时候,从一种物相进入另一种物相的过程)做出了开创性的贡献。物相的改变意味着材料的性质会发生剧烈的变化。
另外,三位获奖者帮助阐明了电子纠缠的模式是如何引起这些性质的变化的。理解多体系统的动力学使得科学家能够理解材料的不同性质是如何出现的,更不用说还可以帮助设计新型材料。从新的量子计算机到超导设备等,都是这些新材料可能应用的领域。三位获奖者用他们在材料科学、黑洞和冷原子等领域的广博知识,加深了我们对于多体系统的理解,证明了跨学科方法的价值。
ICTP的主任Fernando Quevedo说:“今年的狄拉克奖获得者都是使用跨学科方法研究具体理论物理问题的领导者。”