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霍夫特和他的老師韋爾特曼因70年代作出的“闡明物理學中電弱相互作用的量子結構”方面的理論研究成就而獲得1999年度諾貝爾物理獎。他們的計算理論使粒子物理有了更牢固的數(shù)學基礎，尤其是可以用他們的理論來更精確計算物理量。
眾所周知，構成物質的原子是由電子和原子核組成，原子核由質子和中子組成，后二者又由更小的粒子夸克組成。為了研究夸克，50年代制成了第一臺加速器，這標志著現(xiàn)代粒子物理學的誕生，科學家首次可以研究如何轟出新的粒子及其物理性質。在此基礎上物理學家們提出了粒子物理的標準模型，它將所有基本粒子分為夸克、輕子和互換粒子三類，前二者在后者的參與下產生強力和弱力。但是最初物理學家們還不能用完整的數(shù)學理論來描述這個模型，因此很多人對進一步發(fā)展該理論感到悲觀。但是年僅22歲的霍夫特在他的老師韋爾特曼指導下，從1969年開始進行了不懈的研究，最終取得了突破。在他們1971年的文章中成功地嚴格證明電弱統(tǒng)一理論是可以經過“重整化”而消除其中所有的“無窮大”的，從而證明弱相互作用也能和電磁相互作用一樣地進行精確計算，也可以接受實驗的精確檢驗。這是人們對弱相互作用了解的一個飛躍。自那時起，人們不斷用他們的理論方法對電弱統(tǒng)一理論進行精確計算，做了大量預言。同時，在歐洲核子研究中心的大型正負電子對撞機LEP上也對大量電弱相互作用過程進行了精確測量。近年的分析表明理論與實驗符合得非常好。電弱統(tǒng)一理論成為本世紀物理學發(fā)展的一項十分重大的劃時代的成就。理論與實驗的比較還預言了頂夸克（當時還未發(fā)現(xiàn)的第6種夸克）的質量為171.4GeV左右。后來在美國的費米實驗室找到了頂夸克，直接測量的頂夸克質量為174.3GeV左右，與上述預言相符甚好。這也是電弱統(tǒng)一理論精確計算的一大成功。 目前在電弱統(tǒng)一理論中還有一個關鍵的問題沒弄清楚。Higgs場至今還未在實驗中找到。由于探索真空中的物質涉及人們對一切物質的質量起源的了解，所以它是人們現(xiàn)在最關注的高能物理研究的前沿課題。 |
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