1979年诺贝尔物理学奖——弱电统一理论
第五届非物理类专业大学生物理竞赛试题及解答
3 sin 2 2
2 60或120
30或60
8.试举出1978-1987年间获诺贝尔物理奖中任两个项目 _______
8.低温物理方面的基础发明和发现，发现宇宙微波背景 辐射（1978）；发现了弱电统一理论（1979），CP不 守恒的发现（1980）；光线电子能谱的理论和实验、 激光学及非线性光学的研究，饱和吸收法，非线性光谱 学的研究，四波混频法（1981）；相变的临界现象理论 （1982）；语言坍缩的白矮星的结构和变化、有关黑洞 方面的工作、宇宙中化学元素形成的理论，核物理方面 及空间方面的研究（1983）；发现量子霍尔效应（198 5）；发明电子显微镜、发明扫描隧道显微镜（1986）； 高温超导的研究，发现 新的陶瓷超导材料（1987）。
T1 T2 Q2 T2
1
T2 273.15 1 31.4％ T1 273.15 125
4.在两平行无限大平面内是电荷体密度ρ >0的均匀带点 空间，如图所示有一质量为m，电量为q（<0）的点电荷 在带电板的边缘自由释放。在仅考虑电场力不考虑其它 阻力的情况下，该点电荷运动到中心对称面oo′的时间 0m 是_____ 4. 简要说明：此题的电场为平面对称场，将高斯定理 q E ds 用于图示的柱面得 )E ds 2 ES (s d d E x 方向沿x轴 q内 2 xS 在 x 范围
如图所示，过球心O作一平面将球形电容器分成1、2 两部分，设上半球1在P点产生的磁场为B1,如图，则 根据对称性下半球在P点的磁场必为B2，两者对平面对 称，B1、B2合成必沿径向。由于P点是任意点，所以 电容器内如有磁场其力线必为径向，但由B的高斯定理 知这样的磁场是不存在的，（过P点在电容器内作一同 心球面其磁通量必不为零）。可见电容器内必定磁场为 零。由于传导电流、位移电流都是径向的，上述分析对 两者都适用，故选（a）（c）
《时间简史》导读答案
1.11【单选题】《时间简史》首次出版于（B)。
A、20世纪70年代B、20世纪80年代C、20世纪90年代D、21世纪初2【多选题】霍金的作品包括(AC).A、《果壳中的宇宙》B、《统一场论》C、《大设计》D、《宇宙的结构》3【判断题】《时间简史》是一本通俗易懂的科普畅销书。
(ⅹ）1.21【多选题】霍金的主要贡献包括（ABC）。
A、提出黑洞辐射B、提出量子引力论C、提出量子宇宙论D、提出量子论的物理学基础2【多选题】根据黑洞辐射理论，以下观点正确的是(ABD)。
A、黑洞质量越小，辐射温度越高B、黑洞会因为辐射而渐渐变小C、黑洞会因为辐射而渐渐变冷D、因为辐射,黑洞最后会以爆炸告终3【判断题】经典物理理论很好地解决了奇点问题.（ⅹ）1。
31【单选题】关于宇宙起源，霍金曾经在经典物理的框架里,证明了（）将不可避免地产生.(A)A、奇点B、虫洞C、引力波D、时空弯曲2【判断题】霍金提出，大爆炸的奇点会被量子效应抹平,整个宇宙空间正是起始于此。
(√）3【判断题】弦理论是未来我们研究宇宙问题的方向之一。
（)2。
11【单选题】根据霍金的观点，对偶性强烈地暗示了（D)的存在。
A、奇点理论C、量子理论D、统一理论2【多选题】《时间简史》一书探讨的主题包括（ABCD）。
A、宇宙如何诞生?B、如果宇宙存在开端,那在开端前又发生了什么?C、时间的本质是什么？D、宇宙将如何发展?3【判断题】对偶二象的结构关系在大自然中是偶然而随机出现的。
（ⅹ）2。
21【单选题】根据开普勒定律，以太阳为焦点、以椭圆轨道运行的所有行星,其各自椭圆轨道半长轴的（B）与时间周期的平方之比是一个常量。
A、二次方B、三次方C、四次方D、五次方2【单选题】历史上最早的观测天文学是源于（C）.A、哥白尼B、第谷C、伽利略D、哈勃3【多选题】开普勒三定律包括（ABC)。
A、椭圆定律B、面积定律C、调和定律D、时间定律2.31【单选题】哈勃首次发现所有的星系与地球的距离在（D）。
《时间简史》导读习题及答案
霍金其人1【单选题】《时间简史》首次出版于()。
A、20世纪70年代B、20世纪80年代C、20世纪90年代D、21世纪初我的答案：B2【多选题】霍金的作品包括()。
A、《果壳中的宇宙》B、《统一场论》C、《大设计》D、《宇宙的结构》我的答案：A3【判断题】《时间简史》是一本通俗易懂的科普畅销书。
()我的答案：×霍金的主要贡献1【多选题】霍金的主要贡献包括()。
A、提出黑洞辐射B、提出量子引力论C、提出量子宇宙论D、提出量子论的物理学基础我的答案：ABC2【多选题】根据黑洞辐射理论,以下观点正确的是()。
A、黑洞质量越小,辐射温度越高B、黑洞会因为辐射而渐渐变小C、黑洞会因为辐射而渐渐变冷D、因为辐射,黑洞最后会以爆炸告终我的答案：ABD3、【判断题】经典物理理论很好地解决了奇点问题。
()我的答案：×《时间简史》简介1【单选题】关于宇宙起源,霍金曾经在经典物理的框架里,证明了()将不可避免地产生。
()B、虫洞C、引力波D、时空弯曲我的答案：A2【判断题】霍金提出,大爆炸的奇点会被量子效应抹平,整个宇宙空间正是起始于此。
()我的答案：√3【判断题】弦理论是未来我们研究宇宙问题的方向之一。
()我的答案：√万物理论与宇宙创生1【单选题】根据霍金的观点,对偶性强烈地暗示了()的存在。
A、奇点理论B、引力理论C、量子理论D、统一理论我的答案：D2【多选题】《时间简史》一书探讨的主题包括()。
A、宇宙如何诞生?B、如果宇宙存在开端,那在开端前又发生了什么?C、时间的本质是什么?D、宇宙将如何发展?我的答案：ABCD3【判断题】对偶二象的结构关系在大自然中是偶然而随机出现的。
()我的答案：×人类宇宙观的发展1【单选题】根据开普勒定律,以太阳为焦点、以椭圆轨道运行的所有行星,其各自椭圆轨道半长轴的()与时间周期的平方之比是一个常量。
A、二次方B、三次方C、四次方D、五次方我的答案：B2【单选题】历史上最早的观测天文学是源于()。
电弱统一理论
电弱统一理论电弱统一理论是现代物理学领域的一个基本理论，用于描述电磁力和弱力的统一性。
本文将介绍电弱统一理论及其重要性，同时探讨相关实验和研究进展。
一、电弱统一理论的基本原理电弱统一理论是由格拉肖、萨拉姆和魏恩伯格等科学家在20世纪60年代提出的。
该理论认为电磁力和弱力在高能量下可以统一为一种力，即电弱力。
根据电弱统一理论，存在着一种被称为“轴子”的粒子，它是电弱相互作用的载体。
轴子对电磁力和弱力的作用强度有所不同，这也是为什么在低能量下我们感觉到的是两种力的不同表现。
二、实验验证电弱统一理论电弱统一理论是通过实验验证的，以下是几个重要实验结果与电弱统一理论的一致性：1. 右手定则根据电弱统一理论，轴子对物质只有左手部分有作用，这与我们日常生活中的右手定则完全符合。
2. 中微子振荡实验证据中微子振荡实验证据为电弱统一理论提供了强有力的支持。
中微子的振荡现象表明了弱力的性质，同时与电弱统一理论的预测相吻合。
3. 能量分辨电子位置发射探测器实验该实验使用能量分辨电子位置发射探测器，研究了W和Z玻色子的质量。
实验结果与电弱统一理论的预测非常吻合。
三、电弱统一理论的重要性电弱统一理论的提出对现代物理学的发展具有重要意义，它带来了以下几个方面的影响：1. 强化了标准模型电弱统一理论的成功推动了标准模型的发展。
标准模型将电弱力和强力统一起来，对于描述粒子物理学的基本相互作用提供了理论框架。
2. 揭示了宇宙早期的物质演化电弱统一理论的研究有助于理解宇宙早期的物质演化过程。
在宇宙大爆炸之后，电弱力逐渐分离为电磁力和弱力，从而影响了宇宙的演化。
3. 指导了高能物理实验电弱统一理论为高能物理实验提供了指导。
通过对电弱力的研究，科学家们可以深入探索粒子的内部结构和相互作用性质，进一步推动高能物理实验的发展。
四、未来的研究方向尽管电弱统一理论在许多方面取得了成功，但仍有一些问题需要进一步研究：1. 强力与电弱力的统一科学家们正在努力将强力与电弱力统一在一个更加完整的理论框架中。
电弱统一理论
电弱统一理论
电弱统一理论（Electroweak unification theory）作为20世纪末物理学领
域最重要的突破之一，对人类理解自然宇宙机制产生了深远影响。
它使得电磁力与弱相互作用相统一，在《标准模型》(Standard Model)的框架下，将它们融为一种唯一的无穷规模基本作用力，为回答质能关系问题提供全新途径，并打开了深入探索微观世界的大门。
它的出现不仅令理论物理学家激动难以形容，对于航空、电信、医疗等实体经济领域的发展也形成重要推动，使得现代互联网等新技术成为可能，极大地提高了社会的生产力和生活效率。
科学家原先把电磁力和弱相互作用看成俩种不同的作用力，其中弱力受到质能
关系的约束，而电磁力则依赖于伽玛函数（gamma function). 电弱统一理论提出
了一种新思路，即一种能量“假设较低”的一种基本作用力（电弱力），它同时拥有电磁力与弱力的特性，能够在足够高的能量下驱使它们产生出同一种实在中子，就像电磁力与弱力一样，能够调节中微子的飞跃现象，大大加强了对宇宙诞生之初究竟发生了什么的理解。
基于电弱统一理论，许多突破性的技术应用产生了，尤其是在计算机与互联网
技术方面，使更多的人有机会利用质子-质子对撞机（electron-positron colliders)等装置实现量子计算，从而提高计算效率，有助于更多的人使用现领先的技术。
此外，电弱统一理论使得细节调节更容易，为反复的尝试、技术开发以及技术实现提供了框架与基础，大大提高了质子-质子对撞实验的效率与准确性。
总之，电弱统一理论为人类探索宇宙定律奠定了基础，也为极具潜能的互联网
应用技术提供了可能性，对当今社会的发展具有重要作用。
历年诺贝尔物理学奖得主(1901-2018)
历年诺贝尔物理学奖得主(1901-2018)以下是历年诺贝尔物理学奖得主列表（1901-2016）：1901年，___（德国）因发现不寻常的射线，即X射线（又称伦琴射线），并将其命名为伦琴射线，同时将其作为辐射量的单位。
1902年，___和___（荷兰）因发现了塞曼效应，即磁场对辐射现象的影响。
1903年，___（法国）因发现了天然放射性。
1904年，___（英国）因对___教授所发现的放射性现象进行了研究。
1905年，___和___（德国）因对阴极射线进行了研究。
1906年，___（英国）因对气体导电的理论和实验进行了研究。
1907年，___耳孙（美国）因发明了用于控制灯塔和浮标中气体蓄积器的自动调节阀。
1908年，___（法国）因发明了精密光学仪器，并借助它们进行了光谱学和计量学研究。
1909年，___和___（意大利和德国）因对气体和液体的状态方程进行了研究。
1910年，___（荷兰）因对氢气、氧气、氮气等气体密度的测量进行了研究，并因测量氮气而发现了氩。
1911年，___（德国）因对热辐射的定律进行了研究。
1912年，___（瑞典）因发现晶体中的X射线衍射现象，并用X射线对晶体结构进行了研究。
1913年，___（荷兰）因发现了元素的特征伦琴辐射。
1914年，___（德国）因推动了量子物理学的发展。
1915年，___和___（英国）因发现了极隧射线的多普勒效应以及电场作用下谱线的分裂现象。
1917年，___（英国）因对镍钢合金的反常现象进行了研究，推动了物理学的精密测量。
1918年，___（德国）因对热辐射的定律进行了研究。
1919年，___（德国）因发现了那些影响热辐射的定律。
1920年，___（瑞士）因发明了利用干涉现象来重现色彩于照片上的方法。
1921年，___（德国）因对量子的发现进行了研究，推动了物理学的发展。
以上是历年诺贝尔物理学奖得主的列表，他们的成就和贡献对物理学的发展产生了重大影响。
第三世界的诺贝尔奖获得者
从1901年诺贝尔奖设立到2009年，诺贝尔各奖项获奖者已经有几百人，但其中大部分来自于欧洲、美国、日本等发达国家。
如果不考虑文学奖、和平奖、经济学奖，只计算诺贝尔科学奖（物理、化学、医学）得主国籍，那么来自于第三世界的获得者几乎寥寥无几。
这也许并不出人意料，因为一个国家的经济实力与科技实力往往成正比。
由于缺乏足够的外部支持，这些来自发展中国家的科学家的成就背后都有一段不平凡的艰辛历程。
灵感源于客轮上的孩子拉曼是亚洲第一位诺贝尔科学奖得主。
1888年他出生在印度南部，父亲是大学教授，自小就在科学和艺术方面受到良好的教育。
他年幼时就被称作神童：16岁大学毕业，18岁在英国《自然》杂志上发表论文，19岁获得物理学硕士学位。
正当他踌躇满志，意气风发，准备到英国攻读博士时，一场突如其来的疾病使他被迫放弃了原有的打算。
拉曼在经过医治后，身体恢复健康。
迫于当时英国殖民当局“只有获得英国博士学位才有资格在科学界工作”的规定，拉曼只好转行到财政部工作。
但不久后，对科学和音乐有浓厚兴趣的拉曼就放弃了令人厌倦的会计工作，进入加尔各答的一家非专业的研究机构，尽管那里实验室的条件简陋，缺少专业的科学家指导，拉曼依然依靠自己杰出的才能在声学和光学领域发表很多论文。
功夫不负有心人，1917年拉曼终于被破格录用为加尔各答大学教授。
1921年拉曼在去英国参加国际会议回印度途中，在客轮上偶然听到一个小孩子提出“大海为什么是蓝色的？”这个问题，他按当时普遍的说法向孩子做了解释，“因为天空是蓝的，大海反射了天空的光线”。
但随后拉曼就陷入了沉思，不知为什么，越来越觉得这种说法缺乏说服力。
回到加尔各答后拉曼设计了一套光学仪器，以合适的角度使用可以消除天空蓝光的影响，观察到海水真正的颜色。
但观察到的结果令他大吃一惊，去掉天空蓝光的影响后，海水的颜色反而更蓝了，据此他断定海水是蓝色的主要原因并不是海水对天空蓝光的反射，而是光射入海水中发生的散射。
诺贝尔物理学奖六十年
2011年诺贝尔物理学奖获奖者为美国加州大学伯克利分校教授索尔·佩尔马特，澳大利亚国立大学教授布莱恩·施密特，以及美国约翰斯·霍普金斯大学教授亚当·里斯。
他们的贡献是，通过对超新星的观测证明宇宙在加速膨胀、变冷。
2010年诺贝尔物理学奖获奖者为英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫。
他们在2004年制成石墨烯材料。
石墨烯是目前已知材料中最薄的一种，被普遍认为会最终替代硅，从而引发电子工业的再次革命。
2009年诺贝尔物理学奖获奖者为英国华裔科学家高锟以及美国科学家威拉德·博伊尔和乔治·史密斯。
高锟获奖是由于在“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”作出了突破性成就，而两位美国科学家的主要成就是发明半导体成像器件——电荷耦合器件（CCD）图像传感器。
2008年诺贝尔物理学奖获奖者为美国籍科学家南部阳一郎和日本科学家小林诚、益川敏英。
南部阳一郎的贡献是发现了亚原子物理学中的自发对称性破缺机制，而小林诚和益川敏英的贡献是发现了有关对称性破缺的起源。
2007年，法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔因发现“巨磁电阻”效应而获诺贝尔物理学奖。
2006年，美国科学家约翰·马瑟和乔治·斯穆特因发现了宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性而获奖。
2005年，美国科学家罗伊·格劳伯、约翰·霍尔和德国科学家特奥多尔·亨施因为“对光学相干的量子理论的贡献”和对基于激光的精密光谱学发展作出了贡献而获奖。
2004年，诺贝尔物理学奖归属美国科学家戴维·格罗斯、戴维·波利策和弗兰克·维尔切克。
他们发现了粒子物理强相互作用理论中的渐近自由现象。
2003年诺贝尔物理学奖——超导和超流体理论研究领域的卓越贡献2003年度诺贝尔物理奖授予拥有俄罗斯和美国双重国籍的科学家阿列克谢·阿布里科索夫、俄罗斯科学家维塔利·金茨堡以及拥有英国和美国双重国籍的科学家安东尼·莱格特,以表彰他们由于在超导和超流体理论研究领域所作出的开创性贡献。
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1979年诺贝尔物理学奖——弱电统一理论
1979年诺贝尔物理学奖授予美国马萨诸塞州坎伯利基哈佛大学莱曼实验室的格拉肖（Sheldon L.Glashow，1932—）、英国伦敦帝国科技学院的巴基斯坦物理学家萨拉姆（Abdus Salam，1926—1996）和美国马萨诸塞州坎伯利基哈佛大学的温伯格（Steven Weinberg，1933—），以表彰他们在发展基本粒子之间的弱电相互作用理论的贡献，特别是预言了弱中性流①。
有人说，相对论和量子力学是20世纪物理学最重要的成果，而把电磁力和弱力统一在一起的弱电相互作用理论则是20世纪的最高点，这无疑是恰当的评价。
格拉肖1932年12月5日出生于美国纽约。
父亲为了躲避沙俄对犹太人的迫害，年轻时从俄国移居到美国，当了一名管钳工。
格拉肖有两个哥哥，比他大十几岁。
父母和哥哥都很喜欢他，给他创造了较好的条件，让他学习科学。
他在家里的地下室有自己的化学实验室，从小就对科学有强烈的兴趣。
1947年格拉肖进纽约的布朗克斯理科中学，温伯格是他的同窗好友。
从这时起就开始了他们之间的共同追求。
格拉肖酷爱读书，并组织了一个科学幻想俱乐部，出版了中学科学幻想杂志。
1950年格拉肖和温伯格一起进入康奈尔大学。
格拉肖对这里的本科教学不大满意，因为有名的教授都去给研究生开课，于是就在三四年级时选修了经典电磁理论、量子场论之类的研究生课程。
他还经常参加学术报告会。
和中学时期一样，他喜欢和同学们讨论问题。
1954年大学毕业，格拉肖来到哈佛大学，选择了著名物理学家施温格当自己的导师。
在施温格的指导下，格拉肖选取了“基本粒子衰变中的矢量介子”作为自己的博士论文题目。
1958年获博士学位。
后得到一笔美国科学基金会资助来到丹麦的理论物理研究所。
在这里做了两年的研究工作，就在这段时期，他发现了关于弱电统一理论的SU（2）×U（1）模型。
这项重要工作实际上在做博士论文时就已有准备，他在论文附录中就提到了弱电统一的思想，而这一思想正是他的导师施温格首先倡导的。
1956年施温格就已开始考虑弱电统一理论。
这件事的由来还应追溯到李政道和杨振宁对弱相互作用中宇称不守恒的发现。
这一发现促使人们认识到弱相互作用是普适的V－A型理论，并使人们注意到弱相互作用和电磁相互作用之间有某种共同点，从而进一步考虑两者之间的统一性。
施温格在1957年发表的论文中提出弱相互作用是由光子和两个矢量玻色子传递的，这三种粒子应该组成三重态。
这个理论虽然因为本身的缺陷：是张量型的而不是V-A型的，又没有考虑到弱中性流，因此没有成功。
1958年格拉肖把他的博士论文附录扩展为以“矢量介子相互作用的可重正性”为题的论文，他主张弱电统一理论应以杨振宁和米尔斯（ls）的规范理论为基础。
在这篇论文中他还试图证明杨-米尔斯理论是可重正的。
这一年格拉肖到英国就他自己对弱电统一理论的看法作了一次学术报告，听众中有来自巴基斯坦的萨拉姆。
萨拉姆也是受施温格的启发正在研究统一弱电相互作用的问题，并对重正化大伤脑筋，因为他和他的合作者还一时无法克服无穷大的问题。
当他听格拉肖说到自己的理论是可重正化时，竟大为惊奇。
于是仔细研究了格拉肖的做法，结果发现格拉肖的论文有错误。
格拉肖并没有因为这件难堪的事灰心，他继续进行弱电统一理论的研究。
1960年，格拉肖发现描述弱电相互作用的规范群必须大于SU（2）。
由此他想出了一条通向可重正化的方案，即在SU（2）×U（1）群中有两个电中性的传播子，一个是无质量的光子，另一个是有质量的中性矢量介子。
格拉肖把这个想像中的中性矢量介子称为B。
他把这些思想写成论文“弱相互作用的部分对称性”。
这篇论文与1958年写成的那一篇不同之处在于，他假设弱电统一规范粒子是四个，而前一篇假设的是三个，即一个矢量玻色子的三重态。
他现在假设应该在三重态之外再引入一个中性矢量玻色子。
也就是说，还存在有一种全新的弱相互作用，是由假设中的中性矢量玻色子传播的。
这一矢量分子B多年后才得到证实，人们称之为Z°。
然而，格拉肖的理论仍然没有得到人们的响应，主要的原因当然是他假设的B矢量介子一时得不到证实，而且他的理论仍然是不可重正的，他把量子电动力学和杨-米尔斯的规范理论这两种理论联合成一体，可是电磁作用力宇称守恒，而弱相互作用宇称不守恒，有点自相矛盾。
格拉肖没有气馁，1961年又写了一篇论文讨论弱电统一理论。
他的同学温伯格和正在英国的萨拉姆继续推进这项研究使之达到完善。
温伯格和格拉肖一样也是出生于美国纽约，他比格拉肖小几个月，是1933年5月3日出生的。
和格拉肖一样，温伯格也是从小热爱科学，后来两人一起念中学和大学，在他们的集体中还有一位物理学家，名叫费恩伯格（G.Feinberg）。
费恩伯格和温伯格后来还一起研究过μ介子物理，并联名发表过几篇论文。
三人从小要好，都是中学科学幻想俱乐部的成员，经常聚会，讨论科学问题。
在大学期间，温伯格就选定理论物理学作为自己的专业。
1955年他进入普林斯顿大学，。