Senda inn spurningu
Sólin Sólin Rís 05:19 • sest 21:35 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 25:18 • Sest 04:56 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 07:07 • Síðdegis: 19:24 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 01:08 • Síðdegis: 13:14 í Reykjavík
Visit the English version

Flokkun:

Hugvísindi Vísindasaga
Vísindavefur Dagatal vísindamanna
Náttúruvísindi og verkfræði Eðlisfræði: fræðileg

Hver er Steven Weinberg og hvert er framlag hans til eðlisfræðinnar?

Þorsteinn Vilhjálmsson

Steven Weinberg fæddist í New York-borg árið 1933. Foreldrar hans voru innflytjendur úr hópi gyðinga en Steven sjálfur er yfirlýstur og virkur guðleysingi. Hann lauk BS-prófi frá Cornell-háskóla árið 1954 og hóf síðan framhaldsnám og rannsóknir við Stofnun Níelsar Bohrs í Kaupmannahöfn. Lauk doktorsprófi frá Princeton-háskóla árið 1957 og starfaði síðan við ýmsa af þekktustu háskólum Bandaríkjanna, svo sem Columbia, Berkeley, Harvard, MIT og Texas-háskóla í Austin.

Weinberg hefur látið mjög til sín taka í rannsóknum á ýmsum lykilsviðum í kennilegum eðlisvísindum nútímans, til dæmis skammtasviðsfræði, skammtafræðilegri þyngdarfræði og heimsfræði. Hann hefur meðal annars fjallað um sjálfsprottið samhverfurof, beta-sundrun, sundrun K-miðeinda, Higgs-bóseindina, sameinaða kenningu um rafsegulverkun og veika víxlverkun, ofursamhverfu, ofurstrengi, endurstöðlun, virkar sviðskenningar og kenningu sem kennd er við “Technicolor”.

Rannsóknastörf Weinbergs hafa haft mikil áhrif og það var því sannarlega verðskuldað þegar hann fékk Nóbelsverðlaunin í eðlisfræði árið 1979 ásamt æskuvini sínum Sheldon Glashow (f. 1932) og Pakistananum Abdus Salam (1926-1996). Áhrif Weinbergs og mikilvægi má meðal annars sjá þegar beitt er mælikvörðum síðustu ára um afköst og áhrif vísindamanna; þá er hann meðal þeirra núlifandi manna sem fá hæsta útkomu.



Steven Weinberg.

Hér eru því miður ekki tök á að lýsa öllum vísindastörfum Weinbergs svo að lesandinn verði einhverju nær. Við kjósum að takmarka okkur við kenninguna um sameiningu rafsegulverkunar og veikrar víxlverkunar sem var tilefni Nóbelsverðlaunanna árið 1979.

Þegar kjarneðlisfræði og öreindafræði óx fiskur um hrygg á tímabilinu 1910-1940 varð smám saman ljóst að víxlverkanir smæstu einda efnisins, öreindanna, virtust falla í fjóra flokka.

  1. Öflugasti krafturinn nefnist sterk víxlverkun og heldur til að mynda atómkjörnunum saman en hefur stutta seilingu sem kallað er.

  2. Rafsegulverkunin er meðal annars að verki milli allra einda sem bera rafhleðslu og er býsna mikilvæg í umhverfi okkar ef að er gáð, en dylst stundum af því að krafturinn fer eftir formerki hleðslunnar og hleðslur með gagnstæðu formerki vega oft hvor aðra upp. Seiling verkunarinnar frá hlaðinni eind er hins vegar óendanlega löng ef gagnstæðar hleðslur koma ekki við sögu.

  3. Þriðja víxlverkunin er kölluð veik víxlverkun og sést fyrst og fremst í náttúrunni í beta-sundrun atómkjarna. Þá sendir kjarninn frá sér rafeind eða jáeind ásamt andfiseind eða fiseind rafeindar og hleðsla kjarnans breytist í samræmi við það. Veik víxlverkun sést einnig nú á dögum í geimgeislum og í ýmsum hvörfum sem verða í öreindahröðlum. Hún er veikari en hinar tvær sem nefndar voru og hefur líka mjög stutta seilingu.

  4. Fjórða víxlverkunin er sú sem við þekkjum best, þyngdarverkunin. Þyngdarkrafturinn verkar milli allra efnisagna sem hafa massa. Samkvæmt almennu afstæðiskenningunni leggja massalausar eindir líka sitt af mörkum til þyngdarkrafta vegna orkunnar sem þeim fylgir og jafngildir massa samkvæmt hinni frægu jöfnu E = m c2. Þyngdarkraftur milli agna eða orkueininga er alltaf aðdráttarkraftur þannig að kraftur frá mismunandi ögnum leggst alltaf saman og því verður þyngdarkrafturinn svo mikilvægur í kringum okkar, þó að þyngdarkraftur milli tveggja öreinda sé oft hverfandi miðað við aðra krafta sem verka milli þeirra.

Menn leituðu lengi eftir því að einfalda þessa mynd með því að sameina einhverja flokka víxlverkana, svipað og þegar frumkvöðlar rafsegulfræðinnar á 19. öld sýndu fram á að rafkraftar og segulkraftar væru í raun einn og sami kraftur, rafsegulkrafturinn. Þeim Glashow, Weinberg og Salam tókst að sýna fram á að rafsegulkraftar og veik víxlverkun eru í raun sama víxlverkunin. Það eina sem skilur á milli og hafði villt mönnum sýn er að burðareindir eða boðeindir víxlverkunarinnar eru mismunandi til dæmis í massa. Ljóseindin sem ber rafsegulverkunina milli öreinda sem taka þátt í henni er massalaus og því er seiling verkunarinnar óendanleg. Eindirnar sem bera veiku víxlverkunina hafa hins vegar verulegan massa á mælikvarða öreinda og þess vegna verður seilingin lítil. Um allt þetta má lesa nánar í svari Kristjáns Rúnars Kristjánssonar við spurningunni Hvað er "samsviðskenningin" og hvað gengur hún nákvæmlega út á?

Auk rannsókna sinna hefur Weinberg verið ötull við að skrifa bækur um fræði sín, bæði sérhæfðar fræðibækur og eins bækur fyrir almenning. Ein þekktasta bókin í fyrri flokknum er Gravitation and Cosmology: Principles and Applications of the General Theory of Relativity (1972) sem var ein af biblíum heillar kynslóðar eðlis- og stjarneðlisfræðinga um þyngdarfræði og heimsfræði. Í seinni flokknum er til dæmis bókin The First Three Minutes: A Modern View of the Origins of the Universe (1977, dagrétt og með nýjum eftirmála 1993) sem Guðmundur Arnlaugsson þýddi á íslensku undir heitinu Ár var alda (1998).

Mörg atriði í framlagi Weinbergs til eðlisvísinda eru ofarlega á baugi um þessar mundir, til dæmis í tilraunum með stóra sterkeindahraðalinn í CERN, í athugunum með nýjustu tækjum stjarnvísindanna og í ýmsum kennilegum pælingum kringum ný gögn sem reynt er að afla með þessum tækjum.

Frekara lesefni á Vísindavefnum:

Heimildir, frekara lesefni og mynd:

Orðaskrá:

Þessi orðaskrá er meðal annars hugsuð til að auðvelda lesendum svarsins sem kunna ensku að afla sér meiri fróðleiks á Veraldarvefnum.

íslenskaenskaíslenskaenska
andfiseindanti-neutrinosameinuð kenning um rafsegulverkun og veika víxlverkununified electroweak thory
beta-sundrunbeta decaysamsviðskenningunified field theory
bóseindbosonseilingrange
burðareind, boðeindcarrier particlesjálfsprottið samhverfurofspontaneous symmetry breaking
endurstöðlunrenormalizationskammtafræðileg þyngdarfræðiquantum gravity
fiseindneutrinoskammtasviðsfræðiquantum field theory
geimgeislicosmic rayskammtafræðileg þyngdarfræðiquantum gravity
heimsfræðicosmologysterk víxlverkunstrong interaction
hulduorkadark energystrengjafræðistring theory
K-miðeindkaon, K-mesonsundrundecay
kjarneðlisfræðinuclear physicsveik víxlverkunweak interaction
ljóseindphotonvirk sviðskenningeffective field theory
ofursamhverfasupersymmetryþyngdarverkungravitational interaction, gravity
ofurstrengursuperstringöreindafræðielementary particle physics, high energy physics
rafsegulverkunelectromagnetic interactionöreindahraðallparticle accelerator

Höfundur

Þorsteinn Vilhjálmsson

Þorsteinn Vilhjálmsson

prófessor emeritus, ritstjóri Vísindavefsins 2000-2010 og ritstjóri Evrópuvefsins 2011

Útgáfudagur

6.1.2011

Spyrjandi

Ritstjórn

Efnisorð

Tilvísun

Þorsteinn Vilhjálmsson. „Hver er Steven Weinberg og hvert er framlag hans til eðlisfræðinnar?“ Vísindavefurinn, 6. janúar 2011. Sótt 25. apríl 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=58132.

Þorsteinn Vilhjálmsson. (2011, 6. janúar). Hver er Steven Weinberg og hvert er framlag hans til eðlisfræðinnar? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=58132

Þorsteinn Vilhjálmsson. „Hver er Steven Weinberg og hvert er framlag hans til eðlisfræðinnar?“ Vísindavefurinn. 6. jan. 2011. Vefsíða. 25. apr. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=58132>.

Chicago | APA | MLA

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki
Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Hver er Steven Weinberg og hvert er framlag hans til eðlisfræðinnar?
Steven Weinberg fæddist í New York-borg árið 1933. Foreldrar hans voru innflytjendur úr hópi gyðinga en Steven sjálfur er yfirlýstur og virkur guðleysingi. Hann lauk BS-prófi frá Cornell-háskóla árið 1954 og hóf síðan framhaldsnám og rannsóknir við Stofnun Níelsar Bohrs í Kaupmannahöfn. Lauk doktorsprófi frá Princeton-háskóla árið 1957 og starfaði síðan við ýmsa af þekktustu háskólum Bandaríkjanna, svo sem Columbia, Berkeley, Harvard, MIT og Texas-háskóla í Austin.

Weinberg hefur látið mjög til sín taka í rannsóknum á ýmsum lykilsviðum í kennilegum eðlisvísindum nútímans, til dæmis skammtasviðsfræði, skammtafræðilegri þyngdarfræði og heimsfræði. Hann hefur meðal annars fjallað um sjálfsprottið samhverfurof, beta-sundrun, sundrun K-miðeinda, Higgs-bóseindina, sameinaða kenningu um rafsegulverkun og veika víxlverkun, ofursamhverfu, ofurstrengi, endurstöðlun, virkar sviðskenningar og kenningu sem kennd er við “Technicolor”.

Rannsóknastörf Weinbergs hafa haft mikil áhrif og það var því sannarlega verðskuldað þegar hann fékk Nóbelsverðlaunin í eðlisfræði árið 1979 ásamt æskuvini sínum Sheldon Glashow (f. 1932) og Pakistananum Abdus Salam (1926-1996). Áhrif Weinbergs og mikilvægi má meðal annars sjá þegar beitt er mælikvörðum síðustu ára um afköst og áhrif vísindamanna; þá er hann meðal þeirra núlifandi manna sem fá hæsta útkomu.



Steven Weinberg.

Hér eru því miður ekki tök á að lýsa öllum vísindastörfum Weinbergs svo að lesandinn verði einhverju nær. Við kjósum að takmarka okkur við kenninguna um sameiningu rafsegulverkunar og veikrar víxlverkunar sem var tilefni Nóbelsverðlaunanna árið 1979.

Þegar kjarneðlisfræði og öreindafræði óx fiskur um hrygg á tímabilinu 1910-1940 varð smám saman ljóst að víxlverkanir smæstu einda efnisins, öreindanna, virtust falla í fjóra flokka.

  1. Öflugasti krafturinn nefnist sterk víxlverkun og heldur til að mynda atómkjörnunum saman en hefur stutta seilingu sem kallað er.

  2. Rafsegulverkunin er meðal annars að verki milli allra einda sem bera rafhleðslu og er býsna mikilvæg í umhverfi okkar ef að er gáð, en dylst stundum af því að krafturinn fer eftir formerki hleðslunnar og hleðslur með gagnstæðu formerki vega oft hvor aðra upp. Seiling verkunarinnar frá hlaðinni eind er hins vegar óendanlega löng ef gagnstæðar hleðslur koma ekki við sögu.

  3. Þriðja víxlverkunin er kölluð veik víxlverkun og sést fyrst og fremst í náttúrunni í beta-sundrun atómkjarna. Þá sendir kjarninn frá sér rafeind eða jáeind ásamt andfiseind eða fiseind rafeindar og hleðsla kjarnans breytist í samræmi við það. Veik víxlverkun sést einnig nú á dögum í geimgeislum og í ýmsum hvörfum sem verða í öreindahröðlum. Hún er veikari en hinar tvær sem nefndar voru og hefur líka mjög stutta seilingu.

  4. Fjórða víxlverkunin er sú sem við þekkjum best, þyngdarverkunin. Þyngdarkrafturinn verkar milli allra efnisagna sem hafa massa. Samkvæmt almennu afstæðiskenningunni leggja massalausar eindir líka sitt af mörkum til þyngdarkrafta vegna orkunnar sem þeim fylgir og jafngildir massa samkvæmt hinni frægu jöfnu E = m c2. Þyngdarkraftur milli agna eða orkueininga er alltaf aðdráttarkraftur þannig að kraftur frá mismunandi ögnum leggst alltaf saman og því verður þyngdarkrafturinn svo mikilvægur í kringum okkar, þó að þyngdarkraftur milli tveggja öreinda sé oft hverfandi miðað við aðra krafta sem verka milli þeirra.

Menn leituðu lengi eftir því að einfalda þessa mynd með því að sameina einhverja flokka víxlverkana, svipað og þegar frumkvöðlar rafsegulfræðinnar á 19. öld sýndu fram á að rafkraftar og segulkraftar væru í raun einn og sami kraftur, rafsegulkrafturinn. Þeim Glashow, Weinberg og Salam tókst að sýna fram á að rafsegulkraftar og veik víxlverkun eru í raun sama víxlverkunin. Það eina sem skilur á milli og hafði villt mönnum sýn er að burðareindir eða boðeindir víxlverkunarinnar eru mismunandi til dæmis í massa. Ljóseindin sem ber rafsegulverkunina milli öreinda sem taka þátt í henni er massalaus og því er seiling verkunarinnar óendanleg. Eindirnar sem bera veiku víxlverkunina hafa hins vegar verulegan massa á mælikvarða öreinda og þess vegna verður seilingin lítil. Um allt þetta má lesa nánar í svari Kristjáns Rúnars Kristjánssonar við spurningunni Hvað er "samsviðskenningin" og hvað gengur hún nákvæmlega út á?

Auk rannsókna sinna hefur Weinberg verið ötull við að skrifa bækur um fræði sín, bæði sérhæfðar fræðibækur og eins bækur fyrir almenning. Ein þekktasta bókin í fyrri flokknum er Gravitation and Cosmology: Principles and Applications of the General Theory of Relativity (1972) sem var ein af biblíum heillar kynslóðar eðlis- og stjarneðlisfræðinga um þyngdarfræði og heimsfræði. Í seinni flokknum er til dæmis bókin The First Three Minutes: A Modern View of the Origins of the Universe (1977, dagrétt og með nýjum eftirmála 1993) sem Guðmundur Arnlaugsson þýddi á íslensku undir heitinu Ár var alda (1998).

Mörg atriði í framlagi Weinbergs til eðlisvísinda eru ofarlega á baugi um þessar mundir, til dæmis í tilraunum með stóra sterkeindahraðalinn í CERN, í athugunum með nýjustu tækjum stjarnvísindanna og í ýmsum kennilegum pælingum kringum ný gögn sem reynt er að afla með þessum tækjum.

Frekara lesefni á Vísindavefnum:

Heimildir, frekara lesefni og mynd:

Orðaskrá:

Þessi orðaskrá er meðal annars hugsuð til að auðvelda lesendum svarsins sem kunna ensku að afla sér meiri fróðleiks á Veraldarvefnum.

íslenskaenskaíslenskaenska
andfiseindanti-neutrinosameinuð kenning um rafsegulverkun og veika víxlverkununified electroweak thory
beta-sundrunbeta decaysamsviðskenningunified field theory
bóseindbosonseilingrange
burðareind, boðeindcarrier particlesjálfsprottið samhverfurofspontaneous symmetry breaking
endurstöðlunrenormalizationskammtafræðileg þyngdarfræðiquantum gravity
fiseindneutrinoskammtasviðsfræðiquantum field theory
geimgeislicosmic rayskammtafræðileg þyngdarfræðiquantum gravity
heimsfræðicosmologysterk víxlverkunstrong interaction
hulduorkadark energystrengjafræðistring theory
K-miðeindkaon, K-mesonsundrundecay
kjarneðlisfræðinuclear physicsveik víxlverkunweak interaction
ljóseindphotonvirk sviðskenningeffective field theory
ofursamhverfasupersymmetryþyngdarverkungravitational interaction, gravity
ofurstrengursuperstringöreindafræðielementary particle physics, high energy physics
rafsegulverkunelectromagnetic interactionöreindahraðallparticle accelerator
...