Алан Гут - Alan Guth

Алан Гут
AlanGuthCambridge.jpg
Родившийся (1947-02-27) 27 февраля 1947 г. (возраст 73)
Нью-Брансуик, Нью-Джерси, НАС.
НациональностьАмериканец
Альма-матерМассачусетский Институт Технологий
ИзвестенКосмическая инфляция
Теорема Борде – Гута – Виленкина.
Инфлатон
НаградыПриз Школы наук Массачусетского технологического института для бакалавриата

Медаль Оскара Кляйна (1991)
Медаль Бенджамина Франклина по физике Институт Франклина
Медаль Института Физики Исаака Ньютона (2009)
Приз Дирака Международного центра теоретической физики в Триесте
Премия Грубера по космологии (2004)
Премия по фундаментальной физике (2012)

Премия Кавли (2014)
Научная карьера
ПоляКосмология, теоретическая физика, физика элементарных частиц
УчрежденияПринстон
Колумбия
Корнелл
Стэнфордский линейный ускоритель
Массачусетский технологический институт
ДокторантФрэнсис Э. Лоу
ВлиянияРоберт Х. Дике
Часть серии по
Физическая космология
Изображение полного неба, полученное по данным WMAP за девять лет
  • Ааронсон
  • Альфвен
  • Альфер
  • Бхарадвадж
  • Коперник
  • де Ситтер
  • Дике
  • Эддингтон
  • Элерс
  • Эйнштейн
  • Эллис
  • Фридман
  • Галилео
  • Гамов
  • Guth
  • Хаббл
  • Лемэтр
  • Linde
  • Mather
  • Ньютон
  • Penzias
  • Вбивать в голову
  • Шмидт
  • Шварцшильд
  • Гладкий
  • Старобинский
  • Steinhardt
  • Suntzeff
  • Сюняев
  • Толман
  • Уилсон
  • Зельдович
    • Категория Категория
    • Крабовидная туманность.jpg Астрономический портал

    Алан Харви Гут (/ɡuθ/; родился 27 февраля 1947 г.) - американец физик-теоретик и космолог. Гут исследовал элементарная частица теория (и как теория частиц применима к ранним вселенная ). Он Виктор Вайскопф Профессор физики Массачусетский Институт Технологий. Вместе с Алексей Старобинский и Андрей Линде, он выиграл 2014 Премия Кавли «За новаторство в теории космической инфляции».[1]

    Он окончил Массачусетский технологический институт в 1968 году по физике и остался, чтобы получить степень магистра и доктора, в том числе по физике.

    Как младший физик элементарных частиц, Гут развил идею космическая инфляция в 1979 г. Корнелл и провел свой первый семинар по этой теме в январе 1980 г.[2][3] Переходя к Стэндфордский Университет Гут формально предложил идею космической инфляции в 1981 году, идею о том, что зарождающаяся Вселенная прошла через фазу экспоненциального расширения, которое было вызвано положительным энергия вакуума плотность (отрицательное вакуумное давление). Результаты WMAP Миссия 2006 года сделала аргументы в пользу космической инфляции весьма убедительными.

    ранняя жизнь и образование

    Гут родился в еврейской семье[4] в Нью-Брансуик, Нью-Джерси в 1947 году и вырос в Река Раритан в Highland Park, где он учился в местных государственных школах.[5] После его младшего года в Highland Park High School, дневная, он бросил школу и поступил на пятилетнюю программу в Массачусетский Институт Технологий где он мог достать бакалавр и магистр еще через два года.[6] Гут получил степень бакалавра и магистра в 1969 году и докторскую степень в 1972 году. В 1971 году он женился на Сьюзан Тиш, своей школьной возлюбленной. У них двое детей: Лоуренс (1977 г.р.) и Дженнифер (1983 г.р.).[7]

    Гут был в Принстон С 1971 по 1974 год, Колумбия С 1974 по 1977 год, Корнелл С 1977 по 1979 год, а Стэнфордский центр линейных ускорителей (SLAC) с 1979 по 1980 год. Как и многие другие молодые физики бэби-бум В эпоху, ему было трудно найти постоянную работу, потому что было гораздо меньше доцентов, чем молодых ученых, ищущих такую ​​работу, - явление, которое было названо «поколением потерянных ученых».[8]

    В начале своей карьеры Гут учился физика элементарных частиц, нет физическая космология. Самая ранняя работа Гута в Принстоне заключалась в изучении кварки, элементарные частицы, из которых состоят протоны и нейтроны. В Колумбии Гут учился великое объединение (GUTs) с упором на фазовые переходы создано спонтанное нарушение симметрии. Большинство GUT предсказывают генерацию магнитные монополи во время спонтанного нарушения симметрии, но никогда не было обнаружено - проблема монополя.

    Карьера

    Инфляционная теория

    Первый шаг Гута к разработке своей теории инфляции произошел в Корнелле в 1978 году, когда он посетил лекцию Роберт Дике о проблема плоскостности Вселенной.[9] Дике объяснил, как проблема плоскостности показала, что в Большой взрыв теория в то время. Судьба Вселенной зависела от ее плотности. Если бы плотность Вселенной была достаточно большой, она бы сжалась в необычность, и если бы фактическая плотность материи в космосе была бы ниже критической плотности, Вселенная стала бы намного больше.

    Следующая часть пути Гута наступила, когда он услышал лекцию Стивен Вайнберг в начале 1979 г.[10] Вайнберг рассказал в двух лекциях о Теория Великого Объединения (GUT), который был разработан с 1974 года, и как он может объяснить огромное количество вещества во Вселенной по сравнению с количеством антивещества. GUT объяснил все фундаментальные силы, известные в науке, за исключением гравитации. Было установлено, что в очень жарких условиях, например, после Большого взрыва, электромагнетизм, сильное ядерное взаимодействие и слабое ядерное взаимодействие объединяются в одну силу. Вайнберг также был тем, кто подчеркнул идею о том, что Вселенная претерпевает фазовые переходы, подобные фазам материи, при переходе от высокой энергии к низкой. Обсуждение Вайнбергом того, почему материя настолько доминирует над антивеществом, показало Гуту, насколько точные вычисления относительно частиц можно получить, изучая первые несколько секунд Вселенной.

    Гут решил решить эту проблему, предложив переохлаждение во время замедленного фазового перехода. Это казалось очень многообещающим для решения магнитный монополь проблема. К тому времени, когда Гут и его соавтор Генри Тай придумал это, Гут ушел в Стэнфордский центр линейных ускорителей (SLAC) на год. Тай предложил проверить, не повлияет ли переохлаждение на расширение Вселенной. Переохлажденное состояние - это ложный вакуум: Это вакуум в том смысле, что это состояние с наименьшей возможной плотностью энергии; оно «ложно», поскольку не является постоянным состоянием. Ложные пылесосы разлагаются, и Гут удивительно это обнаружил,[кому? ] распад ложного вакуума в начале Вселенной приведет к экспоненциальному расширению пространства. Это решило проблема монополя, поскольку расширение пропорционально снижает плотность монополя.

    Гут понял из своей теории, что причина, по которой Вселенная кажется плоской, заключалась в том, что она увеличилась до таких огромных размеров по сравнению с ее первоначальным размером. Перспектива аналогична кажущейся плоской поверхности Земли в человеческом масштабе, если смотреть с ее поверхности. В наблюдаемый Вселенная на самом деле была лишь очень маленькой частью действительный Вселенная. Традиционная теория Большого взрыва обнаружила ценность омега рядом с 1 может озадачить, потому что любые отклонения от 1 быстро станут намного, намного больше. Согласно теории инфляции, независимо от того, где начинается омега, она приближается к 1 из-за масштаба расширения Вселенной. Фактически, главное предсказание теории инфляции состоит в том, что омега будет точно равна 1.

    Две недели спустя Гут услышал, как коллеги обсуждают то, что называется проблема горизонта. Фоновое микроволновое излучение, открытое Арно Пензиас и Роберт Вудро Вильсон выглядели чрезвычайно однородными, почти без отклонений. Это казалось очень парадоксальным, потому что когда излучение вышло примерно через 300000 лет после Большого взрыва, наблюдаемая Вселенная имела диаметр 90 миллионов. световых лет. У одного конца космоса не было времени общаться с другим, потому что энергия не может двигаться быстрее скорости света. Как вскоре понял Гут, парадокс был разрешен с помощью теории инфляции. Поскольку инфляция началась с гораздо меньшего количества вещества, чем предполагал Большой взрыв, количества настолько маленького, что все части должны были бы соприкасаться.[нечеткий ] друг с другом. Затем Вселенная расширилась со скоростью, в миллиард раз превышающей скорость света, и однородность осталась неизменной. Вселенная после инфляции была бы очень однородной, даже если бы ее части больше не могли влиять друг на друга.

    Гут впервые обнародовал свои идеи об инфляции на семинаре в SLAC в январе 1980 года. Он проигнорировал магнитные монополи, потому что они основывались на предположениях о GUT, что выходило за рамки его выступления. В августе 1980 года он представил в журнал свою статью «Инфляционная вселенная: возможное решение проблем горизонта и плоскостности». Физический обзор.[11] В этой статье Гут постулировал, что раздувание Вселенной можно объяснить, если Вселенная будет переохлаждена на 28 порядков ниже критических температур, необходимых для фазового перехода.

    В декабре 1981 года Гут прочитал доклад московского физика. Андрей Линде говоря, что вся вселенная находится внутри одного пузыря, поэтому ничего не разрушается при столкновении со стенками. Этот вывод был сделан с использованием Поле Хиггса с графиком энергии, который был первоначально предложен Сидни Коулман и Эрик Вайнберг. Гут обсудил это с Линде, который независимо работал над раздуванием пузырей, но не рассматривал проблему плоскостности. В конце концов Линде и Гут обменялись документами по этому поводу.

    К 1983 году Гут опубликовал статью, в которой описывал, что его сценарий переохлажденной Вселенной не был идеальным, поскольку «пусковой механизм» для выхода из такого состояния потребовал бы «чрезвычайно точной настройки параметров» и чувствовал, что требуется более естественное решение.[1][12][13] Однако это не помешало ему поверить в то, что Вселенная экспоненциально расширялась в вакууме на раннем этапе ее существования.[14]

    Текущие интересы

    В прошлом Гут изучал теорию калибровочной решетки, магнитные монополи и инстантоны, Gott машины времени, и ряд других разделов теоретической физики. Большая часть текущей работы Гута включает экстраполяцию флуктуаций плотности, возникающих из-за различных версий инфляции, для проверки их наблюдений и исследования инфляции в "мир бран "модели.

    Гут - это Виктор Ф. Вайскопф Профессор физики Массачусетского технологического института (MIT). Он написал более 60 технических работ, связанных с эффектами инфляции и ее взаимодействием с физикой элементарных частиц.

    Почести и награды

    Он получил множество наград и медалей, в том числе медаль Международного центра теоретической физики, Триест, Италия, с Андрей Линде и Пол Стейнхардт и Медаль Эддингтона в 1996 году, а 2009 Медаль Исаака Ньютона награжден британской Институт Физики.

    В июле 2012 года он был инаугурационным лауреатом Премия по фундаментальной физике, творение физика и интернет-предпринимателя, Юрий Мильнер.[15][16]

    В 2014 году он был одним из получателей Премия Кавли награжден Норвежская академия наук и литературы, вместе с Андрей Линде из Стэндфордский Университет, и Алексей Старобинский из Институт теоретической физики им. Ландау, «за новаторство в теории космической инфляции».[1][17][18] В том же году Гут получил Золотую тарелку Американская академия достижений.[19]

    В 2005 году Гут получил награду за самый грязный офис в Бостоне, организованную Бостон Глобус. В него вошли коллеги, которые надеялись, что ему будет стыдно навести порядок.[20] но Гут весьма гордится наградой.[21]

    Публикации

    • Гут, Алан (1997). Инфляционная Вселенная: поиски новой теории космического происхождения. Книги Персея. ISBN  0201328402.
    • Гут, Алан (Осень 2002 г.). «Инфляция и новая эра высокоточной космологии» (PDF). физика @ mit. Физический факультет Массачусетского технологического института.

    Смотрите также

    Рекомендации

    1. ^ а б c "Цитата по астрофизике 2014 г.". Фонд Кавли. Фонд Кавли. Получено 27 июля, 2014.
    2. ^ Гут, Алан Х. (1997), Инфляционная Вселенная, Чтение, Массачусетс: книги Персея, ISBN  0-201-14942-7
    3. ^ SLAC семинар "10-35 секунд после Большого взрыва", 23 января 1980 г. см. Guth (1997), стр. 186
    4. ^ «Алан Гут: в ожидании большого взрыва».
    5. ^ 1992 Лауреат премии имени Джулиуса Эдгара Лилиенфельда - Алан Х. Гут, Американское физическое общество. По состоянию на 23 января 2018 г. "Профессор Алан Гут родился в Нью-Брансуике, штат Нью-Джерси, в 1947 году. Он вырос и учился в государственных школах в Хайленд-Парке, штат Нью-Джерси, но пропустил выпускной год средней школы, чтобы начать обучение в Массачусетсе. Технологический Институт."
    6. ^ Текущий биографический ежегодник, том 48, п. 219. Компания H. W. Wilson, 1988. По состоянию на 23 января 2018 г. "В конце первого года обучения он покинул среднюю школу Хайленд-Парк (Нью-Джерси), чтобы поступить в Массачусетский технологический институт, где его внеклассные занятия включали, как и в средней школе, дискуссии: трек и математический клуб ".
    7. ^ да Силва, Уилсон (2 марта 2015 г.). «Физик, надувавший Вселенную». Космос. Получено 20 февраля, 2020. Когда люди сказали, что гравитационные волны будут дымящимся пистолетом для инфляции, я ответил, что мне казалось, что комната уже довольно заполнена дымом.
    8. ^ «Сохранение потерянного поколения: политика, обеспечивающая стабильный приток молодых ученых до 2000 года» (PDF). Совет Карнеги по исследованиям политики в области высшего образования. 1978 г.. Получено 9 июля, 2011.
    9. ^ Феррис, Тимоти. Достижение возраста Млечного Пути. п. 356 - через Google Книги.
    10. ^ Свиди, Нил (2 мая 2014 г.). "Алан Гут: Что привело к Большому взрыву?". Бостонский глобус. Получено 14 июля, 2015.
    11. ^ Гут, Алан Х. «Инфляционная вселенная: возможное решение проблем горизонта и плоскостности». Физический обзор D. 23 (2): 347–356. Bibcode:1981ПхРвД..23..347Г. Дои:10.1103 / PhysRevD.23.347.
    12. ^ Линде, Андрей (1998). «Самовоспроизводящаяся инфляционная вселенная» (PDF). Scientific American. Vol. 9 нет. 1. С. 98–104.
    13. ^ Гут, Алан Х .; Вайнберг, Эрик Дж. «Могла ли Вселенная оправиться от медленного фазового перехода первого рода?». Ядерная физика B. 212 (2): 321–364. Bibcode:1983НуФБ.212..321Г. Дои:10.1016/0550-3213(83)90307-3.
    14. ^ ГУТ, АЛАН Х. «Новая инфляционная Вселенная». Летопись Нью-Йоркской академии наук. 422 (1 одиннадцатая текса): 1–14. Bibcode:1984НЯСА.422 .... 1Г. Дои:10.1111 / j.1749-6632.1984.tb23336.x.
    15. ^ Новая ежегодная премия в области фундаментальной физики в размере 3 миллионов долларов США присуждается за революционные достижения в этой области. В архиве 2012-08-03 в Wayback Machine, FPP, по состоянию на 1 августа 2012 г.
    16. ^ Чанг, Кеннет (31 июля 2012 г.). «хх». Нью-Йорк Таймс. Получено 20 февраля, 2020. Эти девять человек получили Премию по фундаментальной физике, учрежденную Юрием Мильнером, российским студентом-физиком, который бросил аспирантуру в 1989 году и позже заработал миллиарды, инвестируя в такие интернет-компании, как Facebook и Groupon.
    17. ^ «Девять ученых разделили три премии Кавли».
    18. ^ Джонсон, Кэролайн Y (29 мая 2014 г.). «Алан Гут получил приз Кавли за астрофизику в размере 1 млн долларов». Бостон Глобус. Получено 20 февраля, 2020. Это уже не первый раз, когда работа Гута получает признание. В прошлом году он получил премию в размере 3 миллионов долларов от Фонда фундаментальной физики. В то время он сказал The New York Times, что баланс его банковского счета увеличился с 200 до 3 000 200 долларов.
    19. ^ "Золотые медали Американской академии достижений". www.achievement.org. Американская академия достижений.
    20. ^ Фотографии победителей конкурса Boston Globe
    21. ^ Александр Виленкин, Множество миров в одном: поиск других вселенных, ISBN  978-0-8090-9523-0, страница 51 для фото ».

    внешняя ссылка