Стюарт Сэмюэл (физик)
Стюарт Сэмюэл — физик-теоретик, известный своими работами. [1] о скорости гравитации и за его работу [2] с Аланом Костелецки о спонтанном нарушении Лоренца в теории струн , которая теперь называется моделью Шмеля . Он также внес значительный вклад в теорию поля и физику элементарных частиц .
Сэмюэл окончил Принстонский университет со степенью бакалавра гуманитарных наук по математике в 1975 году, а в 1979 году он окончил Калифорнийский университет в Беркли со степенью доктора философии по физике. Ранее он был членом Института перспективных исследований в Принстоне, профессором физики Колумбийского университета и профессором физики Городского колледжа Нью-Йорка .
Более ранняя работа
[ редактировать ]В ранних работах Сэмюэл использовал методы теории поля частиц для получения результатов в статистической механике . [3] [4] [5] [6] В частности, Сэмюэл открыл особенно простой способ решения двумерной модели Изинга . Было показано, что это эквивалентно невзаимодействующей теории поля фермионоподобных частиц . Это позволило быстро вычислить статистическую сумму [4] и корреляционные функции . [5] Сэмюэл продолжал рассматривать некоторые взаимодействующие системы статистической механики, используя теорию пертурбативного поля . [6]
Скалярная решетка КХД
[ редактировать ]В 1985 году Сэмюэл и его коллега К.Дж.М. Мориарти были одними из первых, кто получил достаточно точные вычисления спектра масс адронов с помощью компьютерного моделирования решеточной квантовой хромодинамики (КХД) . Они преодолели трудности, с которыми в то время сталкивались другие теоретики, сделав приближение: они заменили со спином 1/2 кварки фермионные скалярными частицами со спином нулевым и скорректировали это приближение, рассматривая спиновые степени свободы с помощью теории возмущений . У этого было три преимущества: (i) скалярные кварки требовали меньше компьютерной памяти, (ii) моделирование с использованием скалярных кварков требовало меньше компьютерного времени и (iii) это позволяло избежать проблемы удвоения фермионов . Их расчет решеточной КХД [7] Массовый спектр мезона спонтанного хорошо согласуется с природным, за исключением массы пиона , где известно, что пертурбативное рассмотрение спина не является хорошим приближением из-за приблизительного нарушения киральной симметрии . Решёточные вычисления барионного спектра были не менее впечатляющими. [8] Сэмюэл и Мориарти затем сделали предсказания массы адронов с участием нижнего кварка , которые еще не были произведены на ускорителях . [9] Эти предсказания позже подтвердились, за исключением одного
л
б барион. [10]
Работа по суперсимметрии
[ редактировать ]Самая важная работа Сэмюэля по суперсимметрии возникла в сотрудничестве с теоретиком Юлиусом Вессом в публикации под названием «Тайная суперсимметрия». [11] В этой работе два физика построили эффективную низкоэнергетическую теорию суперсимметричного обобщения Стандартной модели физики элементарных частиц для ситуации, в которой суперсимметрия спонтанно нарушается . Основной вывод заключался в следующем: хотя низкоэнергетических проявлений спонтанно нарушенной суперсимметрии может быть немного, должно быть по крайней мере одно заряженное поле Хиггса и два нейтральных поля Хиггса сверх обычного нейтрального поля Стандартной модели. Все суперсимметричные расширения Стандартной модели содержат эти дополнительные бозонные частицы со спином 0. Важный вывод состоит в том, что если в природе обнаружены дополнительные частицы Хиггса, это наводит на мысль о лежащей в их основе суперсимметричной структуре, даже если суперсимметричные партнеры частиц в Стандартной модели не наблюдаются экспериментально.
Работа по теории струн
[ редактировать ]Самым важным вкладом Сэмюэля в теорию струн было развитие конформной теории поля вне оболочки . [12] [13] Это позволило вычислить рассеяние состояний струны, когда условие на оболочке E 2 = м 2 с 4 + р 2 с 2 так аналитически продолжается, что оно больше не выполняется. [12] Расширение за пределы оболочки струн амплитуд рассеяния считалось невозможным из-за запретной теоремы . [14] Однако Сэмюэл смог использовать Виттена версию теории струнного поля для достижения этого результата. Удалось избежать одного из предположений теоремы о «непроходимости» (использование бесконечного числа призрачных состояний ).
Бозонный техниколор
[ редактировать ]Сэмюэл — создатель бозонного цвета. [15] Двумя подходами к решению проблемы иерархии являются техноцвет и суперсимметрия . У первого есть трудности с нейтральными токами, изменяющими аромат , и легкими псевдоголдстоуновыми бозонами , тогда как второй предсказывает частицы -суперпартнеры , которые в настоящее время не наблюдаются. Бозонный техноцвет — это суперсимметричная версия техноцвета, которая устраняет трудности, с которыми сталкиваются техноцвет и суперсимметрия по отдельности. В этой модели массы суперпартнеров могут быть примерно на два порядка выше, чем в обычных суперсимметрических расширениях стандартной модели.
Осцилляции нейтрино в плотных нейтринных газах
[ редактировать ]Поскольку нейтрино имеют массу, три разновидности нейтрино ( электронное нейтрино
н
и нейтрино умирает
н
μ и тау-нейтрино
н
τ ) переходят друг в друга и обратно, явление, называемое нейтринными осцилляциями . Когда имеется плотный газ нейтрино, нелегко определить, как ведут себя нейтринные осцилляции. Это связано с тем, что колебание отдельного нейтрино в газе зависит от аромата соседних нейтрино, а колебание соседних нейтрино зависит от аромата этого одиночного нейтрино (и других отдельных близлежащих нейтрино). Сэмюэл был первым, кто разработал самосогласованный формализм для решения этой проблемы. [16] Он наблюдал ряд интересных явлений, которые могут происходить в таких системах, включая самоиндуцированный эффект Михеева-Смирнова-Вольфенштейна и параметрическое резонансное преобразование.
Сэмюэл и его коллега Алан Костелецкий использовали формализм Сэмюэля для анализа нейтринных колебаний в ранней Вселенной . [17]
Награды и призы
[ редактировать ]Сэмюэл получил ряд наград за свои исследования, в том числе премию Control Data Corporation PACER (совместно с доктором К.М. Мориарти) за выдающееся компьютерное программирование, стипендию Александра фон Гумбольдта и премию Честера-Дэвиса (от Университета Индианы). В 1984 году он был одним из 90 ученых, удостоенных награды Альфреда П. Слоана за исследования . [18]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Сэмюэл, Стюарт (2003). «О скорости гравитации и v / c поправках к задержке Шапиро». Физ. Преподобный Летт . 90 (23): 231101. arXiv : astro-ph/0304006 . Бибкод : 2003PhRvL..90w1101S . doi : 10.1103/PhysRevLett.90.231101 . ПМИД 12857246 . S2CID 15905017 .
- ^ Костелецкий, В. Алан; Сэмюэл, Стюарт (1989). «Спонтанное нарушение симметрии Лоренца в теории струн». Физический обзор D . 39 (2). АПС: 683–685. Бибкод : 1989PhRvD..39..683K . дои : 10.1103/PhysRevD.39.683 . HDL : 2022/18649 . ПМИД 9959689 .
- ^ Сэмюэл, Стюарт (1978). «Большая статистическая сумма в теории поля с приложениями к синус-Гордону». Физ. Преподобный Д. 18 (6): 1916. Бибкод : 1978PhRvD..18.1916S . дои : 10.1103/PhysRevD.18.1916 .
- ^ Jump up to: а б Сэмюэл, Стюарт (1980). «Использование антикоммутирующих интегралов в статистической механике. 1». Дж. Математика. Физ . 21 (12): 2806–2814. Бибкод : 1980JMP....21.2806S . дои : 10.1063/1.524404 .
- ^ Jump up to: а б Сэмюэл, Стюарт (1980). «Использование антикоммутирующих интегралов в статистической механике. 2». Дж. Математика. Физ . 21 (12): 2815. Бибкод : 1980JMP....21.2815S . дои : 10.1063/1.524405 .
- ^ Jump up to: а б Сэмюэл, Стюарт (1980). «Использование антикоммутирующих интегралов в статистической механике. 3». Дж. Математика. Физ . 21 (12): 2820. Бибкод : 1980JMP....21.2820S . дои : 10.1063/1.524406 .
- ^ Сэмюэл, Стюарт; Мориарти, KJM (1985). «Точные расчеты массы адронов из решеточной КХД». Физ. Летт. Б. 158 (5): 437–441. Бибкод : 1985PhLB..158..437S . дои : 10.1016/0370-2693(85)90449-6 .
- ^ Сэмюэл, Стюарт; Мориарти, KJM (1986). «Точные расчеты массы барионов на основе КХД скалярной решетки» . Физ. Летт. Б. 166 (4): 413–418. Бибкод : 1986PhLB..166..413S . дои : 10.1016/0370-2693(86)91590-X .
- ^ Сэмюэл, Стюарт; Мориарти, KJM (1986). «Красивые массовые предсказания на основе КХД скалярной решетки» (PDF) . Физ. Летт. Б. 175 (2): 197–201. Бибкод : 1986PhLB..175..197S . дои : 10.1016/0370-2693(86)90715-X .
- ^ Мартин, Андре; Ричард, Дж. М. (1987). «Возвращение к красивым и другим тяжелым барионам» . Физ. Летт. Б. 185 (3–4): 426–430. Бибкод : 1987PhLB..185..426M . дои : 10.1016/0370-2693(87)91029-X .
- ^ Сэмюэл, Стюарт; Весс, Юлиус (1983). «Тайная суперсимметрия». Нукл. Физ. Б. 233 (3): 488–510. Бибкод : 1984НуФБ.233..488С . дои : 10.1016/0550-3213(84)90580-7 .
- ^ Jump up to: а б Сэмюэл, Стюарт (1988). «Ковариантные струнные амплитуды вне оболочки». Нукл. Физ. Б. 308 (2–3): 285–316. Бибкод : 1988НуФБ.308..285С . дои : 10.1016/0550-3213(88)90566-4 .
- ^ Блюм, Роберт; Сэмюэл, Стюарт (1988). «Конформная теория поля вне оболочки». Нукл. Физ. Б. 308 (2): 317–360. Бибкод : 1989НуФБ.325..275Б . дои : 10.1016/0550-3213(89)90458-6 .
- ^ Коллинз, ПВ; Фридман, К.А. (1975). «Амплитуды и токи вне оболочки в модели двойного резонанса». Нуово Чименто А. 28 (2): 173–192. Бибкод : 1975NCimA..28..173C . дои : 10.1007/BF02820878 . S2CID 117078172 .
- ^ Сэмюэл, Стюарт (1990). «Бозонный Техниколор». Нукл. Физ. Б. 347 (3): 625–650. Бибкод : 1990НуФБ.347..625С . дои : 10.1016/0550-3213(90)90378-Q .
- ^ Сэмюэл, Стюарт (1993). «Нейтринные осцилляции в плотных нейтринных газах». Физ. Преподобный Д. 48 (4): 1462–1477. Бибкод : 1993PhRvD..48.1462S . дои : 10.1103/PhysRevD.48.1462 . ПМИД 10016384 .
- ^ Костелецкий, Алан; Сэмюэл, Стюарт (1994). «Нелинейные нейтринные колебания в расширяющейся Вселенной» (PDF) . Физ. Преподобный Д. 49 (4): 1740–1757. Бибкод : 1994PhRvD..49.1740K . дои : 10.1103/PhysRevD.49.1740 . HDL : 2022/18663 . ПМИД 10017160 .
- ^ «90 получили гранты Фонда Слоана» . Нью-Йорк Таймс . 11 марта 1984 года.
Внешние ссылки
[ редактировать ]| Международный | |
|---|---|
| Национальный | |
