2024-09-16 20:56

乔治·皮克特的讣告

“虽然我们永远无法达到绝对零度,但我们已经实现了可能是次好的事情。”这是乔治·皮克特(George Pickett)在谈到他在兰开斯特大学(Lancaster University)的核制冷工作时说的话,享年85岁。核制冷的目的是产生尽可能低的实验室温度,这是许多科学研究所必需的。

在如此低的温度下——接近零下273.15摄氏度,也就是所谓的绝对零度,物体完全没有热量——原子和亚原子粒子的运动几乎完全停止。经典物理学的规则被打破,使科学家能够研究量子力学的神秘世界,确定基本粒子如何运动和相互作用。

理解这些概念可以让我们深入了解超导体等材料,超导体允许电流在长距离无阻力或无损耗地流动,而超流体则由于其原子失去了通常的随机运动而表现出非常低的粘度。超流体可用于冷却具有强磁场的磁体,并有助于探测奇异的亚原子粒子。

然而,皮克特的工作最重要的应用在于增加了我们对大爆炸的理解,宇宙的早期起源和它的结构的创造,比如现在遍布太空的星系链。他和他的团队研究的是氦-3,一种用于聚会气球的稳定同位素气体,它可以被加热到非常高的温度(它在恒星中形成),但如果冷却到接近绝对零度,也会变成液体超流体。

在超流体状态下,氦-3为研究早期宇宙的性质提供了一个工具。例如,它可以模拟宇宙现象,如大爆炸后宇宙的湍流膨胀,以及随后形成的稳定结构,如星系。因为它可以存在于极高的温度下——比如138亿年前我们的宇宙形成时的温度——也可以存在于非常低的温度下,类似于大爆炸遗留下来的残余辐射(-270.424摄氏度),所以它对于模拟我们的宇宙是如何进化的是实用的。皮克特注意到了这些品质,并加以利用。

在20世纪90年代初,皮克特的团队进行了实验,后来被称为“一滴氦中的大爆炸”,目的是在宇宙开始迅速冷却之前捕捉到宇宙存在的最初几分之一秒。因为经典物理学在氦-3变成超流体的低温下就停止了,所以在实验室里,通过让中子穿过氦-3而不让它变成气体,就有可能把氦-3加热到大爆炸中出现的极高温度。

起初,被加热的液态氦-3是均匀的,完全像宇宙刚形成时的样子。但随后中微子开始产生气泡和漩涡,随着冷却,氦开始显示出密度或大或小的区域。更密集的区域类似于真实宇宙中过于密集的区域,这些区域的引力后来会将物质拖入其中,形成星系,星系之间有空间和真空。“我们希望看到这样的结果,”皮克特后来说。“但我们真的不知道最终结果会有多成功。”

虽然皮克特本人并没有成为诺贝尔奖得主,但当大卫·李、道格拉斯·奥舍洛夫和罗伯特·理查森组成的美国团队因发现氦-3的超流动性而获得1996年诺贝尔物理学奖时,他们认为皮克特和他的团队的早期工作对他们的成功至关重要。然而,皮克特的团队确实创造并保持了多年的最低温度记录,1993年,他们将铜浸入液氦中冷却到7微开尔文,即比绝对零度高百万分之七度。

皮克特出生在贝德福德郡的比登汉姆,父亲是工程师乔治,母亲是莱利娅(本姓奥克尔)。皮克特从贝德福德现代学校进入牛津大学莫德林学院,在那里他获得了物理学博士学位。在赫尔辛基大学任职后,他于1970年加入兰开斯特大学,并在那里度过了他的职业生涯。1988年,他被授予低温物理学教授职位,并继续发展超低温实验室,这将定义他的学术生涯。

他精通各种斯堪的纳维亚语和斯拉夫语,在欧洲各地的大学获得了荣誉博士学位,而在英国,他于1997年被选为皇家学会会员,次年,他与兰开斯特大学的同事托尼·古萨梅特共同获得了西蒙纪念奖,该奖每三年颁发一次,以表彰在实验或理论低温物理学方面的杰出工作。2002年,他帮助创建了欧洲微开尔文平台,这是一个由超低温实验室组成的联盟,旨在培养该学科的年轻研究人员。

他的妻子黛博拉(Deborah)和他后来的伴侣科拉·马丁(Cora Martin)都先于他去世,他们是在牛津大学林业系工作时认识的。他身后留下了两个女儿伊丽莎白和凯瑟琳。

乔治·理查德·皮克特,物理学家,1939年4月10日出生;死于2024年7月21日