Frank Wilczek- Frank Wilczek

Frank Wilczek
FrankStockholm2004.jpg
Wilczek im Jahr 2004
Geboren
Frank Anthony Wilczek

( 1951-05-15 )15. Mai 1951 (70 Jahre)
Mineola , New York , USA
Staatsbürgerschaft Vereinigte Staaten von Amerika
Ausbildung University of Chicago ( BS )
Princeton University ( MA , Ph.D. )
Bekannt für Asymptotische Freiheit
Quantenchromodynamik
Teilchenstatistik
Axion- Modell
Ehepartner Betsy Devine
Kinder Freundschaft und Mira
Auszeichnungen MacArthur Fellowship (1982)
Sakurai-Preis (1986)
Dirac-Medaille (1994)
Lorentz-Medaille (2002)
Lilienfeld-Preis (2003)
Nobelpreis für Physik (2004)
King-Faisal-Preis (2005)
Wissenschaftlicher Werdegang
Felder Physik
Mathematik
Institutionen MIT
TD Lee Institute und Wilczek Quantum Center, Shanghai Jiao Tong University
Arizona State University Universität
Stockholm
These Nichtabelsche Eichtheorien und asymptotische Freiheit  (1974)
Doktoratsberater David Gross
Webseite frankawilczek.com

Frank Anthony Wilczek ( / w ɪ l ɛ k / ; geboren 15. Mai 1951) ist ein amerikanischer theoretischer Physiker , Mathematiker und Nobelpreisträger . Derzeit ist er Herman Feshbach Professor of Physics am Massachusetts Institute of Technology (MIT), Gründungsdirektor des TD Lee Institute und Chief Scientist am Wilczek Quantum Center, Shanghai Jiao Tong University (SJTU), Distinguished Professor an der Arizona State University (ASU ) und ordentlicher Professor an der Universität Stockholm .

Wilczek erhielt 2004 zusammen mit David Gross und H. David Politzer den Nobelpreis für Physik "für die Entdeckung der asymptotischen Freiheit in der Theorie der starken Wechselwirkung ".

Persönliches Leben

Frühe Jahre

Wilczek wurde in Mineola , New York , geboren und ist polnischer und italienischer Herkunft. Seine Großeltern waren Einwanderer, die laut Wilczek "wirklich mit ihren Händen arbeiteten", aber Franks Vater besuchte Abendschulklassen, um sich weiterzubilden, und arbeitete als Mechaniker, um seine Familie zu ernähren. Wilczeks Vater wurde ein "Autodidakt Ingenieur", dessen Interesse an Technik und Naturwissenschaften seinen Sohn inspirierte.

Wilczek wurde in den öffentlichen Schulen von Queens erzogen und besuchte die Martin Van Buren High School . Ungefähr zu dieser Zeit erkannten Wilczeks Eltern, dass er außergewöhnlich war – zum Teil aufgrund des IQ-Tests von Frank Wilczek .

Nachdem er zwei Klassen übersprungen hatte, begann Wilczek in der 10. Klasse, als er 13 Jahre alt war, das Gymnasium. Besonders inspiriert wurde er von zwei Physiklehrern seiner High School, von denen einer einen Kurs unterrichtete, der Schülern bei der nationalen Westinghouse Science Talent Search half . Wilczek war 1967 Finalist und gewann schließlich den vierten Platz, basierend auf einem mathematischen Projekt zur Gruppentheorie .

Ausbildung

Er erhielt seinen Bachelor of Science in Mathematik und die Mitgliedschaft bei Phi Beta Kappa an der University of Chicago im Jahr 1970. Während seines letzten Jahres als Hauptfach Mathematik in Chicago besuchte er einen Kurs von Peter Freund über Gruppentheorie in Physik, den Wilczek später als "grundsätzlich Teilchenphysik " beschrieben und sehr einflussreich:

Peter Freund spielte jedoch eine große Rolle in meinem Leben, weil er diesen Kurs über Gruppentheorie oder Symmetrie in Physik unterrichtete , der – er war so begeistert und schwärmte – und es ist ein wunderschönes Material. Noch heute halte ich die Quantentheorie des Drehimpulses für eine der absoluten Spitzenleistungen der Menschheit. Einfach nur schön.

Wilczek ging als Doktorand der Mathematik nach Princeton. Nach anderthalb Jahren wechselte er von der Mathematik in die Physik, mit David Gross als Betreuer der Abschlussarbeit.

1972 erwarb er einen Master of Arts in Mathematik und einen Ph.D. in Physik 1974, beide von der Princeton University

Familie

Wilczek traf Betsy Devine in Princeton, als beide 1972 die Fisher-Spassky-Schachspiele im Fernsehen sahen . Sie heirateten am 3. Juli 1973 und haben zusammen zwei Töchter, Amity (Academic Dean am Deep Springs College ) und Mira (Senior Partner bei Link Ventures).

Religiöse Ansichten

Wilczek wurde katholisch erzogen , verlor aber später "den Glauben an die konventionelle Religion". Er wurde als Agnostiker beschrieben , twitterte aber 2013, dass „ Pantheist “ „näher am Ziel“ sei.

Wilczek sagte, dass "die Welt schöne Ideen verkörpert", aber "obwohl dies eine spirituelle Interpretation anregen kann, erfordert es keine".

Wissenschaftlicher Einsatz und Aktivismus

Wilczek ist Mitglied des Scientific Advisory Board for the Future of Life Institute , einer Organisation, die sich dafür einsetzt, existenzielle Risiken für die Menschheit zu mindern , insbesondere existenzielle Risiken durch fortschrittliche künstliche Intelligenz .

Im Jahr 2014 verfasste Wilczek zusammen mit Stephen Hawking und zwei anderen Wissenschaftlern einen Brief, in dem er warnte: „Der Erfolg bei der Entwicklung von KI wäre das größte Ereignis in der Geschichte der Menschheit. Leider könnte es auch das letzte sein, es sei denn, wir lernen, die Risiken zu vermeiden.“ ."

Wilczek ist auch ein Unterstützer der Kampagne zur Einrichtung einer Parlamentarischen Versammlung der Vereinten Nationen , einer Organisation, die sich für demokratische Reformen in den Vereinten Nationen und die Schaffung eines rechenschaftspflichtigeren internationalen politischen Systems einsetzt.

Wilczek ist im Vorstand der Gesellschaft für Wissenschaft & Öffentlichkeit . Er ist Mitbegründer der Kosciuszko-Stiftung des Kollegiums bedeutender Wissenschaftler polnischer Herkunft und Abstammung.

Wilczek ist in einer Episode von Penn & Teller erschienen: Bullshit! , wo Penn ihn als "die klügste Person, die sie je hatten, in der Show" bezeichnete.

Ehrungen

1982 wurde ihm ein MacArthur Fellowship verliehen .

Wilczek wurde 1990 in die National Academy of Sciences, 1993 in die American Academy of Arts and Sciences und 2005 in die American Philosophical Society gewählt.

Wilczek wurde im Jahr 2000 ausländisches Mitglied der Königlich Niederländischen Akademie der Künste und Wissenschaften . 2002 wurde ihm die Lorentz-Medaille verliehen. 2003 gewann Wilczek den Lilienfeld-Preis der American Physical Society . Im selben Jahr erhielt er die Fakultät für Mathematik und Physik-Gedenkmedaille der Karls-Universität in Prag. Er war Mitempfänger des High Energy and Particle Physics Prize 2003 der European Physical Society . Der Nobelpreis für Physik 2004 wurde gemeinsam an David J. Gross , H. David Politzer und Frank Wilczek "für die Entdeckung der asymptotischen Freiheit in der Theorie der starken Wechselwirkung" verliehen. Wilczek war auch Mitempfänger des Internationalen König-Faisal-Preises für Wissenschaft 2005 . Im selben Jahr erhielt er den Golden Plate Award der American Academy of Achievement . Am 25. Januar 2013 erhielt Wilczek die Ehrendoktorwürde der Fakultät für Naturwissenschaften und Technologie der Universität Uppsala , Schweden. Von 2009 bis 2011 war er auch Mitglied der Jury für Physikalische Wissenschaften für den Infosys-Preis.

Wilczek ist Inhaber der Herman-Feshbach- Professur für Physik am MIT Center for Theoretical Physics . Er arbeitete außerdem am Institute for Advanced Study in Princeton und am Institute for Theoretical Physics der University of California, Santa Barbara und war außerdem Gastprofessor bei NORDITA .

Forschung

Wilczek erhielt 2004 den Nobelpreis für asymptotische Freiheit, aber er hat dazu beigetragen, Axionen , Anyons , asymptotische Freiheit , die farbigen supraleitenden Phasen der Quarkmaterie und andere Aspekte der Quantenfeldtheorie aufzudecken und zu entwickeln . Er hat sich mit der Physik der kondensierten Materie , der Astrophysik und der Teilchenphysik beschäftigt .

Asymptotische Freiheit

1973 entdeckte Wilczek (zusammen mit Gross) als Doktorand bei David Gross an der Princeton University die asymptotische Freiheit , die besagt, dass die starke Wechselwirkung (oder Farbladung ) zwischen ihnen umso geringer ist, je näher Quarks beieinander sind; Wenn Quarks in extremer Nähe sind, ist die Kernkraft zwischen ihnen so schwach, dass sie sich fast wie freie Teilchen verhalten. Die Theorie, die unabhängig von H. David Politzer entdeckt wurde , war wichtig für die Entwicklung der Quantenchromodynamik . Laut der Königlich Niederländischen Akademie der Künste und Wissenschaften bei der Verleihung der Lorentz-Medaille an Wilczek im Jahr 2002,

Diese [asymptotische Freiheit] ist ein Phänomen, bei dem die Bausteine, die den Kern eines Atoms bilden – „Quarks“ – sich in enger Nähe wie freie Teilchen verhalten, sich jedoch mit zunehmendem Abstand stärker voneinander anziehen. Diese Theorie bildet den Schlüssel zur Interpretation fast aller experimentellen Studien mit modernen Teilchenbeschleunigern.

Axionen

Das Axion ist ein hypothetisches Elementarteilchen . Wenn Axionen existieren und in einem bestimmten Bereich eine geringe Masse aufweisen, sind sie als möglicher Bestandteil der kalten Dunklen Materie von Interesse .

1977 postulierten Roberto Peccei und Helen Quinn eine Lösung für das starke CP-Problem, den Peccei-Quinn-Mechanismus . Dies wird durch Hinzufügen einer neuen globalen Symmetrie (genannt Peccei-Quinn-Symmetrie ) erreicht. Wenn diese Symmetrie spontan gebrochen wird, entsteht ein neues Teilchen, wie unabhängig von Wilczek und Steven Weinberg gezeigt . Wilczek nannte dieses neue hypothetische Teilchen das "Axion" nach einer Waschmittelmarke, während Weinberg es "Higglet" nannte. Weinberg stimmte später zu, Wilczeks Namen für das Teilchen anzunehmen.

Obwohl die meisten experimentellen Suchen nach Kandidaten für dunkle Materie auf WIMPs abzielten , gab es auch viele Versuche, Axionen nachzuweisen. Im Juni 2020 entdeckte ein internationales Physikerteam in Italien ein Signal, bei dem es sich um Axionen handeln könnte.

Anyons

In der Physik ist ein anyon eine Art von Quasiteilchen , die nur in tritt zwei - dimensionale Systeme , mit Eigenschaften viel weniger eingeschränkt als Fermionen und Bosonen . Insbesondere können Anyone Eigenschaften aufweisen, die zwischen Fermionen und Bosonen liegen, einschließlich einer fraktionierten elektrischen Ladung. Dieses Alles-Geht-Verhalten inspirierte Wilczek 1982 dazu, sie "Anyons" zu nennen.

1977 berechnete eine Gruppe theoretischer Physiker der Universität Oslo unter der Leitung von Jon Leinaas und Jan Myrheim , dass die traditionelle Trennung zwischen Fermionen und Bosonen nicht für theoretische Teilchen gelten würde, die in zwei Dimensionen existieren . Als Daniel Tsui und Horst Störmer 1982 den fraktionierten Quanten-Hall-Effekt entdeckten , erweiterte Bertrand Halperin (1984) die 1982 von Wilczek vorgeschlagene Mathematik für die fraktionierte Statistik in zwei Dimensionen, um sie zu erklären.

Frank Wilczek, Dan Arovas und Robert Schrieffer analysierten 1984 den fraktionierten Quanten-Hall-Effekt und bewiesen, dass jedermann erforderlich war, um ihn zu beschreiben.

Im Jahr 2020 berichteten Experimentatoren der Ecole Normale Supérieure und des Center for Nanosciences and Nanotechnologies (C2N) in Science, dass sie Anyons direkt nachgewiesen haben.

Zeitkristalle

2012 schlug er die Idee eines Zeitkristalls vor . Im Jahr 2018 berichteten mehrere Forschungsteams von der Existenz von Zeitkristallen. 2018 berechneten er und Qing-Dong Jiang, dass die sogenannte „Quantenatmosphäre“ von Materialien theoretisch mit vorhandener Technologie wie Diamantsonden mit Stickstoff-Fehlstellenzentren erkundet werden kann .

Aktuelle Forschung

Veröffentlichungen

Für Laienleser

  • 2021 Grundlagen: Zehn Schlüssel zur Realität , Pinguinpresse (272 S.) ISBN  978-0735223790
  • 2015 A Beautiful Question: Finding Nature's Deep Design , (448 S.), Allen Lane, ISBN  9781846147012
  • 2014 (mit Stephen Hawking , Max Tegmark und Stuart Russell ). „ Überwindung der Selbstzufriedenheit auf superintelligenten Maschinen “. Huffington-Post .
  • 2008. Die Leichtigkeit des Seins: Masse, Äther und die Vereinigung der Kräfte . Grundbücher . ISBN  978-0-465-00321-1 .
  • 2007. La musica del vuoto . Roma: Di Renzo Editore.
  • 2006. Phantastische Realitäten: 49 Gedankenreisen und eine Reise nach Stockholm . Weltwissenschaft. ISBN  978-981-256-655-3 .
  • 2002, „ Auf dem numerischen Rezept der Welt (eine Ode an die Physik) “, Daedalus 131 (1): 142–47.
  • 1989 (mit Betsy Devine ). Sehnsucht nach Harmonien: Themen und Variationen aus der modernen Physik . WW Norton. ISBN  978-0-393-30596-8 .

Technisch

  • 1988. Geometrische Phasen in der Physik .
  • 1990. Fraktionierte Statistik und Anyon-Supraleitung .

Siehe auch

Verweise

Externe Links