世界级的研究人员

益川敏英

益川敏英博士

1940

出生于名古屋市

1958

毕业于名古屋市江阳高中

1967

名古屋大学理学研究科博士(理学博士)

1967

京都大学理学部研究助理

1976

京都大学汤川理论物理研究所教授

1990

京都大学顾问

1995

京都大学汤川理论物理研究所教授

1997

退休(京都大学荣誉教授)

2003

名古屋大学特聘教授  

2009

名古屋大学粒子和宇宙起源小林益川研究所主任

 

和蔼可亲的坂田博士

坂田博士不仅有坚定信念进行独立的基础粒子理论研究,而且还关注着学生教学。 坂田博士的教学方式最大程度调动了学生的自主性,让学生发挥他们的全部潜力。 曾经发生过下面一个小故事。

在益川先生还是一名研究生时,名古屋大学附近有许多土路,他的鞋子经常沾满泥土。 有一天,在下过雨之后,益川先生在讨论过后离开坂田博士的办公室。 过了一会,益川先生敲响了坂田博士办公室的大门,想要继续进行讨论,没人回答就推开了大门。 他发现坂田博士正用一块抹布仔细擦拭被泥土弄脏的地板。

很明显坂田博士考虑到,如果他让学生先把鞋子上的泥擦干净再进门,会让学生感到尴尬,不敢和他讨论,或许都不再来了。

 

让我们摔跤吧,益川敏英!

物理系的氛围在这张照片中表现的十分贴切。 当时已经是空间物理(X射线天文学)领域世界领军人物的齐藤早川教授和当时还是研究生的益川先生摔跤。 益川先生肯定大显身手,因为照片显示齐藤教授将益川先生扛在肩膀上。 该照片表现了那时物理系无拘无束的氛围。

 

破坏电荷宇称(CP)对称性和小林益川矩阵

在1972年撰写小林益川论文时,许多研究者都怀疑夸克的存在。 认为夸克存在的研究者假设只存在3种类型的夸克(u、d、s),并且只有少数几个前沿研究者开始调查第四种夸克魅夸克(c)的存在。 在这种情况下,小林诚和益川敏英调查了使用量子力学理论的可能性,存在一种弱相互作用能够重新正常化破坏CP对称性,他们从实验中已经知道这一点。 他们的结果令人意外。 尽管他们假定认识到该夸克存在,但采用4种类型模型(u、d、c、s),他们将无法证明破坏CP对称性! 采用弱相互作用量子力学,引入了多个参数说明u↔d中的变化。 类似的,也引入了说明u↔s、c↔d和c↔s之间变化的参数,这些参数最终形成一个矩阵。 此矩阵中包括的4个参数不足以证明破坏CP对称性。 那么,他们如何在理论上证明此对称性? 小林诚和益川敏英调查了有6种类型夸克的6类型模型。 这种情况下,弱相互作用量子力学变成有9个参数的理论,从而使证明破坏CP对称性成为可能。 使用破坏CP对称性的细小实验线索和清晰的理论观察,小林诚和益川敏英最终预测出第五种和第六种夸克的存在,当时没有人相信他们。

 

小林益川理论中的九个矩阵参数

 

验证小林益川理论

发现六种类型的夸克和轻子

1974年发现粒子之后,夸克的概念被粒子物理研究者迅速接受。 通过思考魅夸克和反粒子之间的结合状况,他们能够清晰说明不同属性。 小林益川理论发表的两年之后,人们最终开始相信四夸克理论。 然而,第五种轻子(tau (τ) 轻子)和第五种夸克(底夸克)分别于1976年和1977年发现,小林益川理论最终大放异彩。 但是,他们不得不等待很长时间,直到所有粒子(6种类型的夸克和轻子)都被发现。 第六种夸克(顶夸克)于1995年发现,第六种轻子(tau中微子)于2000年报告发现。

 

CP破坏是由于B介子衰变

三田一郎(名古屋大学荣誉教授)认为,小林益川理论预测B介子衰变将导致重大的破坏CP对称性。 对B介子不同属性的准确测量令确定小林益川理论中包括的各种参数成为可能。 在使用实验来验证小林益川理论方面,这是一个很好的框架。 为实现该目标,进行了两场B工厂实验。 一场实验在茨城县筑波市的高能加速器研究机构(KEK)进行,另一场实验在美国的SLAC国家加速器实验室进行。 名古屋大学实验团队参与了KEK实验。 KEK实验使用的加速器每天能够产生超过100万个B介子对,然后使用贝拉探测器测量和记录产生的B介子的衰变。 日本实验的测量工作从1999年开始,与美国实验竞争,并于2001年报告了B介子重大的破坏CP对称性。 目前,日本和美国的B工厂实验已经测量了不同数量的B介子衰变,以极高的准确性验证了小林益川理论。

 

验证小林益川理论使用的贝拉探测器和KEK B加速器

KEK B加速器
高能加速器研究机构(KEK)(茨城县筑波市)

小林益川理论参数的确定。 所有测量结果指示相同参数,从而支持小林益川理论。