当地时间2019年8月6日,奖金高达300万美元的基础物理学特别突破奖宣布授予超引力理论的提出者,物理学家Sergio Ferrara、Daniel Z. Freedman和Peter Van Nieuwenhuizen。广义相对论将引力相互作用视作物质对时空的弯曲作用,而基本粒子理论将相互作用视作物质对量子场的作用。
这两种矛盾的描述长久困扰着物理学家,而超引力理论将描写空间弯曲的引力与描写基本粒子的量子场结合了起来。我们知道时空的坐标一般都是用实数来描写的。在超引力理论中,人们假设时空还有一种费米性,因此引入了反对易数,并利用实数和反对易数一起来描写这种有费米性的时空。
当地时间2019年8月6日,基础物理学突破奖评选委员会宣布,奖金高达300万美元的2020年基础物理学特别突破奖授予超引力的提出者,物理学家Sergio Ferrara(CERN)、Daniel Z. Freedman(MIT和斯坦福大学)和Peter van Nieuwenhuizen(纽约州立大学石溪分校)。这三位科学家因提出了超引力理论而获此殊荣。
在超引力理论中,描写基本粒子量子变量成为描述时空几何的一部分。
此前该奖获得者包括首次发现射电脉冲星的约瑟琳·贝尔·伯奈尔、斯蒂芬·霍金、在发现希格斯玻色子的实验中发挥主导作用的欧洲核子研究中心的七名科学家,以及探测引力波的LIGO合作团队。评选委员会主席爱德华·威滕说:“超引力的发现是在描述时空动力学时引入量子变量的开始。引人注目的是,爱因斯坦方程可以被推导出来。
它还为标准模型中一些令人困惑的谜题提供了解决方案,其中包括解释粒子微小质量的机制,以及暗物质的自然候选者——暗物质就像是假设中的“超玻色子”一样,质量大但不可见。”
但是要想用超对称性来描述我们周围所确实看到的现象,比如苹果落地,那就必须将超对称性扩展到包括引力。这正是Ferrara、Freedman和Van Nieuwenhuizen曾下定决心要实现的目标。
他们三人的合作开始于Ferrara和Freedman1975年在巴黎高等师范学校的多次讨论,接着是与Van Nieuwenhuizen的合作,最终通过当时最先进的计算机上一系列冗长繁复的计算而完成:他们成功地构建了一个包括“引力微子(gravitino)”的超对称理论,引力微子是引力子(携带引力的玻色子)的超对称伙伴粒子,它是一种规范费米子。
超引力理论不是广义相对论的替代理论,而是广义相对论的超对称版本:这个理论中使用的代数包含了表示部分时空几何的变量——在爱因斯坦的理论中构成引力的几何。自从超引力理论提出四十年来,它一直对理论物理学产生着巨大的影响。超引力理论表明,超对称性能够解释我们在现实世界中所看到的所有现象,包括引力。它代表着我们目前对粒子物理学理解的完成,对“自然界的什么理论同时与量子力学和狭义相对论这两个基本原理相容?
”这一问题给出了一个严格缜密的数学解答。它还为建立一个从基本层面上描述时空的完整的量子引力理论提供了基础——人们现在依然为之奋斗。