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斯圖爾特·塞繆爾

斯圖爾特·塞繆爾（英語：Stuart Samuel，？—）是一位理論物理學家，因其在引力傳播的速度方面的工作[1]和與Alan Kostelecký在弦理論中自發洛倫茲違反方面的工作[2]而聞名，他創建了現在稱為Bumblebee（英文的意思是「大黃蜂」）的模型，他還在場論和粒子物理學方面做出了重大貢獻。

Samuel於1975年獲得普林斯頓大學數學學士學位；1979年獲得加州伯克利大學物理學博士學位。他曾是普林斯頓高等研究院的成員，哥倫比亞大學物理學教授，以及紐約市立學院的物理學教授。

早期的工作

在他早期的工作中，Samuel使用粒子場論的方法推導出統計力學的結果。[3][4][5][6] 他發現了一個非常簡單的方法來解決二維伊辛模型，這被證明等同於費米子粒子的非相互作用場理論。這個方法能快速計算配分函數[4]和相關函數。[5] Samuel還使用微擾場理論處理某些相互作用的統計力學系統。[6]

純量格點量子色動力學（純量格點QCD）

1985年，Samuel和同事K.J.M.Moriarty成為第一批使用計算機模擬格點量子色動力學（簡稱QCD）獲得準確的強子質量譜計算的物理學家。他們使用了一個近似方法，克服了其他理論家當時遇到的困難：他們用自旋為0的純量粒子取代了自旋1/2的費米子夸克。並使用微擾理論處理自旋自由度他們來修正這種近似方法。這種方法有三個好處: (i) 純量夸克需要較少的計算機存儲器, (ii) 使用純量夸克的模擬需要較少的計算機時間, 和(iii)它避免了費米子加倍的問題。除了π介子以外，他們的格點QCD計算的介子質量譜[7]和自然界中的介子質量譜幾乎一樣。關於π介子，由於手征對稱性為近似對稱性，使用微擾理論處理自旋不是一個好的方法。重子質量譜的格點計算能產生同樣好的結果。[8] Samuel和Moriarty對涉及底夸克的強子進行了質量譜預測, 這些強子尚未在粒子加速器中產生。[9] 除對Λb重子以外[10]這些預測後來都得到了證實。[10]

超對稱工作

Samuel在超對稱最重要的工作是與理論家朱利斯·外斯（德語：Julius Wess）合作出版了《秘密超對稱》。[11] 在這項工作中，對超對稱被自發破缺的情況，兩位物理學家建立了粒子物理學標準模型泛化低能有效理論。主要結論是儘管自發破缺超對稱的低能後果可能很少，但在標準模型中除了通常的中性希格斯玻色子之外，至少應該有一個帶電希格斯玻色子和兩個中性希格斯玻色子。標準模型的所有超對稱擴展都有這些額外的自旋為0玻色子粒子。得出的結論是，如果在自然界中發現了額外的希格斯粒子，那麼它就暗示了潛在的超對稱結構，即使標準模型中粒子的超對稱夥伴沒有被實驗觀察到。

弦理論工作

Samuel在弦理論最重要的貢獻是創造了離質量殼（英文：off-mass shell）共形場論(英文：conformal field theory)。[12][13] 當用解析延拓使在殼定理條件E2 = m2c4 + p2c2不再有效時，這個理論可以計算弦狀態散射。[12] 因為不可行定理的存在（英文： no-go theorem），弦散射振幅的離質量殼泛化被認為是不可能的。[14] 然而，Samuel能夠使用威滕（英語：Edward Witten）的弦場論的表述來實現這一結果，避開了不可行定理的一個數學假設之一（使用無限多的鬼粒子）。

玻色子藝彩理論 （英語：Bosonic Technicolor）

Samuel創造了玻色子藝彩理論。[15] 解決級列問題（英語：hierarchy problem）的兩種方法是藝彩理論和超對稱。前者在味改變中性流(英語：flavor-changing neutral currents)和低質量準戈德斯通玻色子（英語：pseudo-Goldstone boson）方面有困難，後者預測了目前尚未觀察到的超對稱夥伴 (英語: superpartner) 的粒子。玻色子藝彩理論是藝彩理論的一個版本，它消除了藝彩理論和超對稱性分別存在的困難。在這個模型中，超對稱夥伴粒子的質量可以是標準模型的通常超對稱擴展中的質量一百倍左右。

在密集中微子氣體中的中微子振盪

因為中微子有質量，所以三種味的中微子（電子中微子νe，渺子中微子νμ和濤子中微子ντ）可以相互變換，這種現象稱為中微子振盪。對一個密集中微子氣體，確定中微子的振盪模式並不簡單。這是因為在氣體中單個中微子的振盪取決於附近中微子的味, 附近中微子的振盪取決於該單個中微子（以及附近其他單個中微子）的味。Samuel發明了一個自洽的數學方法來解決這個問題。[16] 他觀察到在這種系統中可能發生的一些有趣的現象，包括自誘導的米赫耶夫–斯米爾諾夫–沃爾芬斯坦(Mikheyev-Smirnov-Wolfenstein)效應和參量共振中微子振盪轉換。

Samuel和同事Alan Kostelecký用Samuel的發明的數學方法分析了早期宇宙中的中微子震盪。[17]

獎項

Samuel的科研獲得過許多獎項，包括因傑出計算編程獲得控制數據公司PACER獎（與K·M·Moriarty博士合作），洪堡基金會研究獎和Chester–Davis Prize（來自印第安納大學）。他是1984年被授予艾爾弗雷德·P·斯隆研究獎的90名科學家之一。[18]

參考文獻

  1. ^ Samuel, Stuart. On the Speed of Gravity and the v/c Corrections to the Shapiro Time Delay. Phys. Rev. Lett. 2003, 90 (23): 231101. Bibcode:2003PhRvL..90w1101S. PMID 12857246. arXiv:astro-ph/0304006  . doi:10.1103/PhysRevLett.90.231101. 
  2. ^ Kostelecký, V. Alan; Samuel, Stuart. Spontaneous breaking of Lorentz symmetry in string theory. Physical Review D (APS). 1989, 39 (2): 683–685. Bibcode:1989PhRvD..39..683K. PMID 9959689. doi:10.1103/PhysRevD.39.683. hdl:2022/18649  . 
  3. ^ Samuel, Stuart. The Grand Partition Function in Field Theory with Applications to Sine-Gordon. Phys. Rev. D. 1978, 18 (6): 1916. Bibcode:1978PhRvD..18.1916S. doi:10.1103/PhysRevD.18.1916. 
  4. ^ 4.0 4.1 Samuel, Stuart. The Use of Anticommuting Integrals in Statistical Mechanics. 1.. J. Math. Phys. 1980, 21 (12): 2806–2814. Bibcode:1980JMP....21.2806S. doi:10.1063/1.524404. 
  5. ^ 5.0 5.1 Samuel, Stuart. The Use of Anticommuting Integrals in Statistical Mechanics. 2.. J. Math. Phys. 1980, 21 (12): 2815. Bibcode:1980JMP....21.2815S. doi:10.1063/1.524405. 
  6. ^ 6.0 6.1 Samuel, Stuart. The Use of Anticommuting Integrals in Statistical Mechanics. 3.. J. Math. Phys. 1980, 21 (12): 2820. Bibcode:1980JMP....21.2820S. doi:10.1063/1.524406. 
  7. ^ Samuel, Stuart; Moriarty, K.J.M. Precise hadron mass calculations from lattice QCD. Phys. Lett. B. 1985, 158 (5): 437–441. Bibcode:1985PhLB..158..437S. doi:10.1016/0370-2693(85)90449-6. 
  8. ^ Samuel, Stuart; Moriarty, K.J.M. Precise Baryon Mass Calculations From Scalar Lattice QCD. Phys. Lett. B. 1986, 166 (4): 413–418 [2021-11-19]. Bibcode:1986PhLB..166..413S. doi:10.1016/0370-2693(86)91590-X. （原始內容存檔於2021-10-30）. 
  9. ^ Samuel, Stuart; Moriarty, K.J.M. Beautiful Mass Predictions From Scalar Lattice QCD (PDF). Phys. Lett. B. 1986, 175 (2): 197–201 [2021-11-19]. Bibcode:1986PhLB..175..197S. doi:10.1016/0370-2693(86)90715-X. （原始內容存檔 (PDF)於2018-07-18）. 
  10. ^ Martin, Andre; Richard, J.M. Beautiful and Other Heavy Baryons Revisited. Phys. Lett. B. 1987, 185 (3–4): 426–430 [2021-11-19]. Bibcode:1987PhLB..185..426M. doi:10.1016/0370-2693(87)91029-X. （原始內容存檔於2021-11-04）. 
  11. ^ Samuel, Stuart; Wess, Julius. Secret Supersymmetry. Nucl. Phys. B. 1983, 233 (3): 488–510. Bibcode:1984NuPhB.233..488S. doi:10.1016/0550-3213(84)90580-7. 
  12. ^ 12.0 12.1 Samuel, Stuart. Covariant Off-shell String Amplitudes. Nucl. Phys. B. 1988, 308 (2–3): 285–316. Bibcode:1988NuPhB.308..285S. doi:10.1016/0550-3213(88)90566-4. 
  13. ^ Bluhm, Robert; Samuel, Stuart. Off-shell Conformal Field Theory. Nucl. Phys. B. 1988, 308 (2): 317–360. Bibcode:1989NuPhB.325..275B. doi:10.1016/0550-3213(89)90458-6. 
  14. ^ Collins, PV; Friedman, KA. Off-Shell Amplitudes and Currents in the Dual Resonance Model. Nuovo Cimento A. 1975, 28 (2): 173–192. Bibcode:1975NCimA..28..173C. doi:10.1007/BF02820878. 
  15. ^ Samuel, Stuart. Bosonic Technicolor. Nucl. Phys. B. 1990, 347 (3): 625–650. Bibcode:1990NuPhB.347..625S. doi:10.1016/0550-3213(90)90378-Q. 
  16. ^ Samuel, Stuart. Neutrino oscillations in dense neutrino gases. Phys. Rev. D. 1993, 48 (4): 1462–1477. Bibcode:1993PhRvD..48.1462S. PMID 10016384. doi:10.1103/PhysRevD.48.1462. 
  17. ^ Kostelecký, Alan; Samuel, Stuart. Nonlinear neutrino oscillations in the expanding universe (PDF). Phys. Rev. D. 1994, 49 (4): 1740–1757. Bibcode:1994PhRvD..49.1740K. PMID 10017160. doi:10.1103/PhysRevD.49.1740. hdl:2022/18663  . 
  18. ^ 90 Receive Sloan Foundation Grants. The New York Times. 11 March 1984 [2021-11-19]. （原始內容存檔於2021-10-30）. 
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