2020年10月6日 星期二

歐美三學者獲物理諾貝爾獎

 

每年十月初都是公佈諾貝爾物理學獎的結果,今年授予英國、德國和美國的三位科學家羅傑.彭羅斯(Roger Penrose)、賴因哈德.根策爾(Reinhard Genzel)和安德烈婭.蓋茲(Andrea Ghez),以表彰他們在「黑洞研究及發現銀河系中央的超大質量緻密天體」方面的貢獻。蓋茲為迄今第四位獲得物理學獎的女性,她得知獲獎時以為自己在做夢,並希望能激勵更多年輕女性邁入科學領域。

今年的諾貝爾物理學獎一半被授予英國科學家彭羅斯,因其「發現黑洞的形成是廣義相對論的可靠預測」;另一半授予德國科學家根策爾和美國女科學家蓋茲,因兩人「發現了銀河系中心的超大質量緻密天體」。彭羅斯主要是提出黑洞相關理論,根策爾和蓋茲則透過望遠鏡進行觀測而並驗證理論。

諾貝爾物理學獎委員會主席哈維蘭稱讚,三位得主的開創性發現,為研究超大質量緻密天體開闢了新天地,並將激發未來的相關研究。今年獎金達1000萬瑞典克朗(約870萬港元),彭羅斯分得一半,根策爾和蓋茲平分另一半。

彭羅斯曾啟發霍金研究黑洞

瑞典皇家科學院表示,彭羅斯使用巧妙的數學方法證明,黑洞是愛因斯坦廣義相對論的直接結果。愛因斯坦本身並不認為黑洞真實存在,在他去世後10年,彭羅斯19651月證明黑洞確實可形成,並展開詳述。包括黑洞中心隱藏的「奇點」,它是黑洞的中心點,密度無限大,而且是零維度,在那裏所有已知物理法則均無效。他的開創性論文被認為是愛因斯坦之後對廣義相對論最重要的貢獻。

彭羅斯在天文界為人熟知,他提出的「奇點」理論,啟發知名物理學家霍金投入黑洞研究。兩人共同發表「彭羅斯霍金奇點定理」,雙雙奪得1988年沃爾夫物理學獎。英國皇家天文學家里斯指出,彭羅斯在上世紀60年代引發了相對論研究的「復興潮」,他與霍金一起幫助確定了宇宙大爆炸和黑洞存在的證據。由於諾獎只授予在世科學家,里斯惋惜道,如果這一獎項來得早一些,霍金還能與彭羅斯同享這一榮譽。

另一方面,自上世紀90年代初以來,根策爾和蓋茲分別領導着一班研究人員,持續觀測銀河系中心一個名為「射手座A*」的區域,並精準繪製多個最亮恆星的軌道。另外,兩個團隊也利用世上最大的望遠鏡開發出新觀測方法,可穿過氣體和塵埃組成的巨大雲團,看到銀河系中心。瑞典皇家科學院稱讚,兩人提供了迄今最令人信服的證據,證明銀河系中央有一個超大質量的黑洞。

盼激勵年輕女性研究天文學

6日凌晨2點的洛杉磯,蓋茲在睡夢中被電話叫醒,「在最初幾分鐘裏,我還以為自己在做夢。」她稱對獲獎感到非常榮幸,「科學對人類至關重要,我非常熱衷於教導年輕一代提問和思考的能力,這對世界至關重要。」同時,她希望能激勵更多年輕女性邁入天文學領域。蓋茲為諾貝爾物理學獎1901年首次頒獎至今,第4名獲獎女性。除居里夫人外,另兩人分別是1963年因原子核研究獲獎的格佩特梅耶,及2018年因在激光物理學領域作出突破性貢獻而獲獎的斯特里克蘭。

根策爾亦在德國與研究員們,開香檳慶祝自己摘得諾獎。

按照日程安排,今年諾貝爾化學獎、文學獎、和平獎以及經濟學獎將於今日至12日陸續揭曉。受新冠疫情影響,今年12月將不再舉行諾貝爾獎頒獎典禮,頒獎儀式改為線上舉行。

黑洞小資料

黑洞意為「虛空」,但它其實是宇宙中密度最大的天體,有着巨大的引力。恆星黑洞是大質量恆星坍塌所形成的,能將十個太陽的質量壓縮到紐約市的大小。星系中心的超大質量黑洞,其質量是太陽的數十億倍,它們的起源至今仍是個謎。

相對論性噴流(relativistic jet):當黑洞吞噬了巨大質量的形體、氣體或塵埃時,會噴射出粒子與輻射噴流,其速度接近光速,能伸展至數千光年外。



光子球層(photon sphere):光子球層是一個包圍着黑洞的假想表面。在此邊界上,黑洞的引力剛好「捕獲」部分光子,使它們以圓形軌道繞黑洞旋轉,就像人造衛星繞着地球。


吸積盤(accretion disc):在黑洞周圍有一圈盤狀的超熱氣體和塵埃,以接近光速旋轉。盤面散發出熱、電波噪音和X射線閃焰,附近星體部分的物質被主星所吸積而成。





沒有留言:

張貼留言