Stuart Samuel (fysiker)

Den här artikeln handlar om Stuart Samuel, en teoretisk fysiker . För Stuart Samuel baronet , se Stuart Samuel .

Stuart Samuel är en teoretisk fysiker känd för sitt arbete med gravitationshastigheten och för sitt arbete med Alan Kostelecký om spontana Lorentz-kränkningar i strängteorin , nu kallad humlemodellen . Han gjorde också betydande bidrag inom fältteori och partikelfysik .

Samuel tog examen från Princeton University med en kandidatexamen i matematik 1975, och 1979 tog han examen från UC Berkeley , med en doktor i filosofi i fysik. Han var tidigare medlem av Institute for Advanced Study i Princeton, professor i fysik vid Columbia University och professor i fysik vid City College i New York .

Tidigare arbete

I tidigt arbete använde Samuel partikelfältteoretiska metoder för att få resultat inom statistisk mekanik . Speciellt upptäckte Samuel ett särskilt enkelt sätt att lösa den tvådimensionella Ising-modellen . Det visade sig vara ekvivalent med en icke-interagerande fältteori för fermionliknande partiklar . Detta möjliggjorde en snabb beräkning av partitionsfunktionen och korrelationsfunktionerna . Samuel fortsatte med att behandla vissa interagerande statistiska mekaniksystem med hjälp av störande fältteori .

Skalärt gitter QCD

1985 var Samuel och medarbetare KJM Moriarty bland de första som fick en någorlunda exakt beräkning av hadronmasspektrumet med hjälp av datorsimuleringar av gitterkvantkromodynamik (QCD) . De övervann svårigheterna som andra teoretiker stötte på vid den tiden genom att göra en approximation: De ersatte spinn 1/2 , fermioniska kvarkar med spinnoll skalära partiklar och korrigerade för denna approximation genom att behandla spinnfrihetsgraderna med hjälp av störningsteori . Det fanns tre fördelar med att göra detta: (i) skalära kvarkar krävde mindre datorminne, (ii) simuleringar med skalära kvarkar krävde mindre datortid och (iii) det undvek fermionfördubblingsproblemet . Deras gitter-QCD-beräkning av mesonmasspektrum stämde väl överens med den i naturen med undantag för pionmassan , där det är känt att behandling av spinn störande inte är en bra approximation på grund av ungefärligt spontant brott av kiral symmetri . Gitterberäkningen av baryonspektrumet var lika imponerande. Samuel och Moriarty fortsatte med att göra massförutsägelser för hadroner som involverade bottenkvarken som ännu inte hade producerats i acceleratorer . Dessa förutsägelser bekräftades senare förutom den för
Λb
_- baryonen.

Supersymmetri arbete

Samuels viktigaste arbete inom supersymmetri uppstod i ett samarbete med teoretikern Julius Wess i en publikation som heter "Secret Supersymmetery". I detta arbete konstruerade de två fysikerna en effektiv lågenergiteori om den supersymmetriska generaliseringen av standardmodellen för partikelfysik för situationen där supersymmetri bryts spontant . Huvudslutsatsen var: Även om det kan finnas få lågenergi-manifestationer av spontant bruten supersymmetri, bör det finnas minst ett laddat Higgs-fält och två neutrala Higgs-fält utöver det vanliga neutrala i standardmodellen. Alla supersymmetriska förlängningar av standardmodellen har dessa extra spin-0 bosonpartiklar . Den viktiga slutsatsen är att om ytterligare Higgs-partiklar upptäcks i naturen så tyder det på en underliggande supersymmetrisk struktur även om de supersymmetriska partnerna till partiklarna i standardmodellen inte observeras experimentellt.

Strängteoriarbete

Samuels viktigaste bidrag inom strängteorin var utvecklingen av off-shell konform fältteori . Detta möjliggjorde beräkningen av spridningen av strängtillstånd när tillståndet på skalet E2 = m ² c ⁴ + p ² c ² analytiskt ^fortsätter så att det inte längre gäller . Den off-shell- förlängningen av strängspridningsamplituder ansågs vara omöjlig på grund av ett no-go-teorem . Samuel kunde dock använda Wittens version av strängfältsteorin för att uppnå detta resultat. Ett av antagandena i "no-go"-satsen undveks (användningen av ett oändligt antal spöktillstånd) .

Bosonic technicolor

Samuel är skaparen av bosonic technicolor. Två metoder för att lösa hierarkiproblemet är technicolor och supersymmetri . Den förra har svårigheter med smakförändrande neutrala strömmar och lätta pseudo-Goldstone-bosoner , medan den senare förutsäger superpartnerpartiklar som för närvarande inte har observerats. Bosonic technicolor är en supersymmetrisk version av technicolor som eliminerar svårigheterna som technicolor och supersymmetri har separat. I denna modell kan massorna av superpartners vara ungefär två storleksordningar högre än i vanliga supersymmetriförlängningar av standardmodellen.

Neutrinoscillationer i täta neutrinogaser

Eftersom neutrinos har massor, ändras de tre smakerna av neutrinos ( elektronneutrino
ν
_e , myonneutrino
ν
_μ och tau neutrino
ν
_τ ) in i varandra och tillbaka, ett fenomen som kallas neutrinoscillationer . När man har en tät gas av neutriner är det inte enkelt att avgöra hur neutrinoscillationer beter sig. Detta beror på att svängningen av en enskild neutrino i gasen beror på smakerna hos neutrinerna i närheten, och svängningen hos de närliggande neutrinon beror på smaken hos den enstaka neutrinon (och hos andra enskilda närliggande neutrinos). Samuel var den första som utvecklade en självständig formalism för att ta itu med detta. Han observerade ett antal intressanta fenomen som kan uppstå i sådana system, inklusive en självinducerad Mikheyev-Smirnov-Wolfenstein-effekt och en parametrisk resonanskonvertering .

Samuel och kollegan Alan Kostelecký har använt Samuels formalism för att analysera neutrinoscillationer i det tidiga universum .

Utmärkelser och priser

Samuel har mottagit ett antal utmärkelser för sin forskning, inklusive en Control Data Corporation PACER Award (med Dr. KM Moriarty) för enastående datorprogrammering, ett Alexander von Humboldt Fellowship och Chester–Davis-priset (från Indiana University). Han var en av 90 vetenskapsmän 1984 som hedrades som Alfred P. Sloan Research Recipient .

externa länkar

• INSPIRES lista över Samuels fysikuppsatser