休·波利策

休·波利策（英语：Hugh Politzer，1949年8月31日—），出生于纽约，美国物理学家，2004年获诺贝尔物理学奖。主要研究成果为：渐进自由。

在物理学中，渐近自由是某些规范场论的性质，在能量尺度变得任意大的时候，或等效地，距离尺度变得任意小（即最近距离）的时候，渐近自由会使得粒子间的相互作用变得任意地弱。

休·波利策

渐近自由是量子色动力学的一项特性，量子色动力学乃描述夸克和胶子间的核相互作用，而这两种粒子是组成核物质的基本构成部分。在高能量时，夸克与夸克之间的相互作用非常微弱，因此可以通过粒子物理学中的，深度非线性散射的截面DGLAP方程（描述QCD的演化方程），来进行摄动计算；低能量时会进行强相互作用，来防止重子（由三个夸克组成，如质子及中子）或介子（由两个夸克组成，如π介子）分体，这些都是核物质内的复合粒子。

渐近自由的发现者为弗朗克·韦尔切克、戴维·格娄斯和休·波利策，他们在2004年因这项发现而获得了诺贝尔物理学奖。 [1]

发现

在1973年，弗朗克·韦尔切克和戴维·格娄斯，与休·波利策两组人发现了渐近自由。虽然这些科学家是最早明白渐近自由，与强相互作用的物理关联。早在1969年，俄国物理学家约西夫·赫里普洛维奇（Iosif Khriplovich）就发现了SU(2)规范场论的渐近自由，但当时只被当成数学趣事；而杰拉德·特·胡夫特在1972年也注意到这个效应，但并没有发表这个发现。因为这项发现，韦尔切克、格娄斯和波利策获颁2004年的诺贝尔物理学奖。

这项发现对复兴量子场论很有帮助。在1973年前，不少理论学者怀疑量子场论在基础上矛盾，这是因为相互作用在短距离下的强度为无限大。这个现象一般叫兰道奇点，它为理论所能描述的最小距离下了定义。这个问题是在研究标量与旋量间相互作用的场论时发现，因此量子电动力学也有这个问题，所以雷曼正性就使不少物理学者都怀疑兰道奇点可能是无可避免的。渐近自由理论在近距离时会变弱，所以没有兰道奇点，因此普遍认为这种量子场论，在任何距离尺度下都一致。

尽管标准模型并非完全渐近自由，但实际上兰道奇点只在强相互作用中构成问题。因为其他相互作用太弱了，所以任何矛盾都只能在普朗克长度以内的距离中出现，而无论如何，对于描述这个距离内的现象，量子场论并不胜任。 [2]

屏蔽与反屏蔽

在尺度改变的情况下，在理解一物理耦合常数的变化性质时，可由带有相关电荷的虚粒子所感受到的场下手。在量子电动力学（QED）下，兰道奇点的状态，成因是真空中虚正反带电粒子对的屏蔽作用，这种粒子对的例子为电子－正电子对。在电荷的周围，真空被“极化”：相反电性的虚粒子被电荷吸引，而相同电性的虚粒子则排斥。在任何有限距离下，真空极化的净效果会抵消掉场的一部分。当愈来愈接近中央的电荷时，能看到的真空效应会愈来愈少，而有效电荷则会增加。

在QCD中，同样的现象会发生在虚夸克－反夸克对身上；它们会有屏蔽色荷的倾向。然而，QCD还有一道难题：它的载力子胶子本身就带有色荷，而且方式不一样。每一胶子都带有一色荷及一反色荷磁矩。真空中，虚胶子的净效应并不会屏蔽场，反而会加强它，并改变其色。这个现象有时会被称为“反屏蔽”。当愈来愈接近夸克时，周围虚胶子的净反屏蔽效果会愈来愈弱，因此这个效应在距离减少的情况下，会使有效电荷变弱。

由于虚夸克与虚胶子引起的效应相反，所以哪种效应会胜出，就取决于夸克种类（又称味）的数量。在标准三色的QCD中，只要夸克种类不超过16种（反夸克不分开计算），那么反屏蔽就会取得胜利，故此时理论有渐近自由。实际上，已知的夸克味只有6种。 [3]

计算渐近自由

渐近自由可经由计算β函数来推导出来，函数描述的是在重整群下，理论中耦合常数的变化。在距离足够短的情况下，或动量交换大的情况下（会观测到短距离效应，大体是因为量子动量与德布罗意波长间的逆关系），渐近自由理论可以通过费曼图的摄动理论计算得出。因此在理论上，这样的情况较易追踪，比距离长且耦合常数强的情况好得多，而后者则常出现在这类理论中，被认为是夸克禁闭的成因。

计算β函数，就是求出夸克发射（或吸收）时相互作用相关的费曼图值。在非交换规范场论中，如QCD，渐近自由的存在取决于，相互作用粒子的规范群及味的数量。在含类夸克粒子种的SU(N)规范场论中，至最低非普通数量级的β函数为

其中α为理论中精细结构常数的等价，在粒子物理用的单位中（c=ħ=1）为。若这个函数为负的话，该理论就有渐近自由。而在SU(3)的情况下，由于SU(3)是QCD色荷的规范群，因此在夸克种类小于或等于16种时，理论有渐近自由。

在SU(3)的情况下，N=3，且，得。 [3]

1901年－1925年

1901年：伦琴 / 1902年：洛伦兹、塞曼 / 1903年：贝克勒、皮埃尔·居里、玛丽·居里 / 1904年：瑞利 / 1905年：菲利普·莱纳德 / 1906年：汤姆孙 / 1907年：迈克耳孙 / 1908年：李普曼 / 1909年：马可尼、布劳恩 / 1910年：范德瓦耳斯 / 1911年：维恩 / 1912年：达伦 / 1913年：昂内斯 / 1914年：劳厄 / 1915年：劳伦斯·布拉格、亨利·布拉格 / 1917年：巴克拉 / 1918年：普朗克 / 1919年：施塔克 / 1920年：纪尧姆 / 1921年：爱因斯坦 / 1922年：玻尔 / 1923年：密立根 / 1924年：西格巴恩 / 1925年：弗兰克、赫兹

1926年－1950年

1926年：让·佩兰 / 1927年：康普顿、威耳逊 / 1928年：理查森 / 1929年：德布罗意 / 1930年：拉曼 / 1932年：海森堡 / 1933年：薛定谔、狄拉克 / 1935年：查德威克 / 1936年：赫斯、安德森 / 1937年：戴维孙、汤姆孙 / 1938年：费米 / 1939年：劳伦斯 / 1943年：施特恩 / 1944年：拉比 / 1945年：泡利 / 1946年：布里奇曼 / 1947年：阿普尔顿 / 1948年：布莱克特 / 1949年：汤川秀树 / 1950年：鲍威尔

1951年－1975年

1951年：考克饶夫、沃尔顿 / 1952年：布洛赫、珀塞尔 / 1953年：泽尔尼克 / 1954年：玻恩、博特 / 1955年：兰姆、库施 / 1956年：肖克利、巴丁、布拉顿 / 1957年：杨振宁、李政道 / 1958年：切连科夫、弗兰克、塔姆 / 1959年：塞格雷、张伯伦 / 1960年：格拉泽 / 1961年：霍夫施塔特、穆斯堡尔 / 1962年：朗道 / 1963年：维格纳、梅耶、延森 / 1964年：汤斯、巴索夫、普罗霍罗夫 / 1965年：朝永振一郎、施温格、费曼 / 1966年：卡斯特勒 / 1967年：贝特 / 1968年：阿尔瓦雷茨 / 1969年：盖尔-曼 / 1970年：阿耳文、奈尔 / 1971年：伽博 / 1972年：巴丁、库珀、施里弗 / 1973年：江崎玲於奈、贾埃弗、约瑟夫森 / 1974年：赖尔、休伊什 / 1975年：玻尔、莫特森、雷恩沃特

1976年－2000年

1976年：里克特、丁肇中 / 1977年：安德森、莫特、范扶累克 / 1978年：卡皮察、彭齐亚斯、威尔逊 / 1979年：格拉肖、萨拉姆、温伯格 / 1980年：克罗宁、菲奇 / 1981年：布隆伯根、肖洛、西格巴恩 / 1982年：威尔森 / 1983年：钱德拉塞卡、福勒 / 1984年：鲁比亚、范德梅尔 / 1985年：克利青 / 1986年：鲁斯卡、宾宁、罗雷尔 / 1987年：贝德诺尔茨、米勒 / 1988年：莱德曼、施瓦茨、施泰因贝格尔 / 1989年：拉姆齐、德默尔特、保罗 / 1990年：弗里德曼、肯德尔、泰勒 / 1991年：德热纳 / 1992年：夏帕克 / 1993年：赫尔斯、泰勒 / 1994年：布罗克豪斯、沙尔 / 1995年：佩尔、莱因斯 / 1996年：戴维·李、奥谢罗夫、理查森 / 1997年：朱棣文、科恩-塔诺季、菲利普斯 / 1998年：劳夫林、施特默、崔琦 / 1999年：胡夫特、韦尔特曼 / 2000年：阿尔费罗夫、克勒默、基尔比

2001年－至今

2001年：康奈尔、克特勒、威曼 / 2002年：戴维斯、小柴昌俊、贾科尼 / 2003年：阿布里科索夫、金兹堡、莱格特 / 2004年：格娄斯、波利策、韦尔切克 / 2005年：格劳伯、霍尔、亨施 / 2006年：马瑟、斯穆特 / 2007年：费尔、格林贝格 / 2008年：南部阳一郎、小林诚、益川敏英 / 2009年：史密斯、博伊尔、高锟 / 2010年：海姆、诺沃肖洛夫 / 2011年：珀尔马特、施密特、里斯 / 2012年：阿罗什、瓦恩兰 / 2013年：恩格勒、希格斯 / 2014年：赤崎勇、天野浩、中村修二 / 2015年：梶田隆章、麦克唐纳 / 2016年：索利斯、霍尔丹、科斯特利茨 / 2017年：魏斯、巴里什、索恩 / 2018年：阿什金、穆鲁、斯特里克兰 / 2019年：皮布尔斯、奎洛兹、马约尔 / 2020年：彭罗斯、根策尔、盖兹 / 2021年：真锅淑郎、哈塞尔曼、帕里西 / 2022年：阿斯佩、克劳泽、蔡林格 / 2023年：阿戈斯蒂尼、克劳斯、吕利耶

注：年份不一定是实际获奖时间，1917年、1918年、1921年、1924年、1925年、1928年、1932年、1943年的奖项都延后一年颁发。

1980年代

1985年：益川敏英小林诚1986年：戴维·格娄斯休·波利策弗朗克·韦尔切克1987年：卢西恩·梅安尼约翰·李尔普罗斯1988年：史蒂文·阿德勒1989年：尼古拉·卡比博

1990年代 

1990年：木下东一郎1991年：弗拉基米尔·格里波夫1992年：林肯·沃芬斯坦1993年：玛丽·K·吉拉德1994年：南部阳一郎1995年：哈沃德·乔吉1996年：威廉·A·巴丁1997年：托马斯·阿佩尔奎斯特1998年：伦纳德·萨斯坎德1999年：米哈伊尔·希夫曼阿尔卡季·魏因施泰因瓦伦丁·扎哈罗夫

2000年代 

2000年：柯蒂斯·卡伦2001年：内森·伊斯古尔米哈伊尔·沃洛申马克·B·怀斯2002年：威廉·马西亚诺阿尔贝托·瑟林2003年：阿尔弗雷德·穆勒乔治·斯特曼2004年：伊卡洛斯·比吉三田一郎2005年：大久保进2006年：萨瓦斯·季莫普洛斯2007年：史坦利·布罗茨基2008年：阿里克谢·Y·斯米尔诺夫斯坦尼斯拉夫·米赫耶夫2009年: 戴维森·E·索珀约翰·C·柯林斯理查德·基思·埃利斯

2010年代 

2010年: 卡尔·哈庚弗朗索瓦·恩格勒杰拉德·古拉尼彼得·希格斯罗伯特·布劳特汤姆·基博尔2011年: 克里斯·奎格伊斯蒂亚·伊希滕伊恩·辛克利夫肯尼斯·莲恩2012年: 吉多·阿尔塔利利托比昂·索斯特兰布莱恩·韦伯2013年: 罗伯托·佩奇海伦·奎恩2014年: 兹维·伯恩兰斯·J·狄克逊戴维·A·科索尔(david a kosher)2015年: 乔治·茨威格2016年: G .彼得·勒佩奇2017年: 戈登·L·凯恩（英语：Gordon L. Kane）霍华德·E·哈伯杰克·F·格尼翁萨莉·道森2018年: 安·尼尔森迈克尔·戴恩2019年: 丽莎·蓝道尔拉曼·孙德鲁姆

2020年代 

2020年: 弗农·巴格尔2021年: 安·尼尔森2022年: 尼马·阿尔卡尼-哈米德2022年: 海因里希·洛伊特维勒