Gerard 't Hooft - Gerard 't Hooft

Gerard 't Hooft
Gerard 't Hooft.jpg
't Hooft en noviembre de 2008
Nació ( 07/05/1946 )5 de julio de 1946 (75 años)
Den Helder , Países Bajos
Nacionalidad holandés
alma mater Universidad de Utrecht
Conocido por Teoría del campo
cuántico Gravedad cuántica
't Condición de Hooft
' t Monopolo de Hooft-Polyakov
't Símbolo de Hooft
' t Operador de Hooft
Feynman-'t Medidor de Hooft
Complementariedad del agujero negro
Esquema de resta mínima
Principio holográfico
Renormalización de la teoría de Yang-Mills
Regularización dimensional
Renormalon
Expansión 1 / N
Premios Premio Heineman (1979)
Premio Wolf (1981)
Medalla Lorentz (1986)
Premio Spinoza (1995)
Medalla Franklin (1995)
Premio Nobel de Física (1999)
Medalla de Oro Lomonosov (2010)
Carrera científica
Los campos Física teórica
Instituciones Universidad de Utrecht
Asesor de doctorado Martinus JG Veltman
Estudiantes de doctorado Robbert Dijkgraaf
Herman Verlinde
Max Welling

Gerardus ( Gerard ) ' t Hooft ( holandés:  [ˈɣeːrɑrt ət ˈɦoːft] ; nacido el 5 de julio de 1946) es un físico teórico holandés y profesor en la Universidad de Utrecht , Países Bajos. Compartió el Premio Nobel de Física de 1999 con su asesor de tesis Martinus JG Veltman "por dilucidar la estructura cuántica de las interacciones electrodébiles ".

Su trabajo se concentra en la teoría del calibre , los agujeros negros , la gravedad cuántica y los aspectos fundamentales de la mecánica cuántica. Sus contribuciones a la física incluyen una prueba de que las teorías de gauge son renormalizables , la regularización dimensional y el principio holográfico .

Vida personal

Está casado con Albertha Schik (Betteke) y tiene dos hijas, Saskia y Ellen.

Biografía

Vida temprana

Gerard 't Hooft nació en Den Helder el 5 de julio de 1946, pero creció en La Haya . Era el hijo del medio de una familia de tres. Viene de una familia de eruditos. Su tío abuelo fue el premio Nobel Frits Zernike , y su abuela estaba casada con Pieter Nicolaas van Kampen, profesor de zoología en la Universidad de Leiden . Su tío Nico van Kampen era profesor (emérito) de física teórica en la Universidad de Utrecht y su madre se casó con un ingeniero marítimo. Siguiendo los pasos de su familia, mostró interés por la ciencia a una edad temprana. Cuando su maestra de primaria le preguntó qué quería ser de mayor, respondió: "un hombre que lo sabe todo".

Después de la escuela primaria, Gerard asistió al Dalton Lyceum, una escuela que aplicaba las ideas del Plan Dalton , un método educativo que le sentaba bien. Destacó en los cursos de ciencias y matemáticas. A la edad de dieciséis años ganó una medalla de plata en la segunda Olimpiada de Matemáticas holandesa .

Educación

Después de que Gerard 't Hooft aprobara sus exámenes de secundaria en 1964, se inscribió en el programa de física de la Universidad de Utrecht. Optó por Utrecht en lugar del Leiden mucho más cercano, porque su tío era profesor allí y quería asistir a sus conferencias. Debido a que estaba tan concentrado en la ciencia, su padre insistió en que se uniera al Utrechtsch Studenten Corps, una asociación de estudiantes, con la esperanza de que pudiera hacer algo más además de estudiar. Esto funcionó hasta cierto punto, durante sus estudios fue timonel con su club de remo "Triton" y organizó un congreso nacional para estudiantes de ciencias con su club de discusión científica "Christiaan Huygens".

En el curso de sus estudios decidió que quería adentrarse en lo que percibía como el corazón de la física teórica, las partículas elementales . A su tío le había empezado a desagradar el tema y, en particular, a sus practicantes, así que cuando llegó el momento de escribir su 'doctoraalscriptie' (antiguo nombre del equivalente holandés de una tesis de maestría) en 1968, 't Hooft se dirigió al recién nombrado profesor Martinus. Veltman , que se especializó en la teoría de Yang-Mills , un tema relativamente marginal en ese momento porque se pensaba que no se podían renormalizar . Su tarea era estudiar la anomalía de Adler-Bell-Jackiw , un desajuste en la teoría de la desintegración de piones neutrales ; Los argumentos formales prohíben la desintegración en fotones , mientras que los cálculos prácticos y los experimentos demostraron que esta era la forma primaria de desintegración. La resolución del problema era completamente desconocida en ese momento, y 't Hooft no pudo proporcionar una.

En 1969, 't Hooft inició su investigación doctoral con Martinus Veltman como asesor. Trabajaría sobre el mismo tema en el que trabajaba Veltman, la renormalización de las teorías de Yang-Mills. En 1971 se publicó su primer artículo. En él mostró cómo renormalizar campos Yang-Mills sin masa, y fue capaz de derivar relaciones entre amplitudes, que serían generalizadas por Andrei Slavnov y John C. Taylor , y se conocerían como las identidades Slavnov-Taylor .

El mundo prestó poca atención, pero Veltman estaba emocionado porque vio que el problema en el que había estado trabajando estaba resuelto. Siguió un período de intensa colaboración en el que desarrollaron la técnica de regularización dimensional . El segundo artículo de Soon 't Hooft estaba listo para ser publicado, en el que mostraba que las teorías de Yang-Mills con campos masivos debido a la ruptura espontánea de la simetría se podían renormalizar. Este artículo les valió el reconocimiento mundial y, en última instancia, les valió a la pareja el Premio Nobel de Física de 1999.

Estos dos artículos formaron la base de la disertación de 't Hooft, El procedimiento de renormalización de Yang-Mills Fields , y obtuvo su doctorado en 1972. En el mismo año se casó con su esposa, Albertha A. Schik, estudiante de medicina en Utrecht. .

Carrera profesional

Gerard 't Hooft en Harvard

Después de obtener su doctorado, 't Hooft fue al CERN en Ginebra, donde obtuvo una beca. Él perfeccionó aún más sus métodos para las teorías de Yang-Mills con Veltman (quien regresó a Ginebra). En este tiempo se interesó en la posibilidad de que la interacción fuerte pudiera describirse como una teoría de Yang-Mills sin masa, es decir, una de un tipo que acababa de demostrar que era renormalizable y, por tanto, susceptible de cálculos detallados y comparación con experimentos.

Según los cálculos de 't Hooft, este tipo de teoría poseía el tipo correcto de propiedades de escala ( libertad asintótica ) que esta teoría debería tener de acuerdo con experimentos de dispersión inelástica profunda . Esto era contrario a la percepción popular de las teorías de Yang-Mills en ese momento, que al igual que la gravitación y la electrodinámica, su intensidad debería disminuir al aumentar la distancia entre las partículas que interactúan; tal comportamiento convencional con la distancia fue incapaz de explicar los resultados de la dispersión inelástica profunda, mientras que los cálculos de 't Hooft sí pudieron.

Cuando 't Hooft mencionó sus resultados en una pequeña conferencia en Marsella en 1972, Kurt Symanzik lo instó a publicar este resultado; pero 't Hooft no lo hizo, y el resultado fue finalmente redescubierto y publicado por Hugh David Politzer , David Gross y Frank Wilczek en 1973, lo que les llevó a ganar el Premio Nobel de Física en 2004 .

En 1974, 't Hooft regresó a Utrecht, donde se convirtió en profesor asistente. En 1976, fue invitado para un puesto de invitado en Stanford y un puesto en Harvard como profesor de Morris Loeb. Su hija mayor, Saskia Anne, nació en Boston , mientras que su segunda hija, Ellen Marga, nació en 1978 después de que él regresara a Utrecht, donde fue nombrado profesor titular. En el año académico 1987-1988 't Hooft pasó un año sabático en el Departamento de Física de la Universidad de Boston junto con Howard Georgi , Robert Jaffe y otros organizados por el entonces nuevo presidente del Departamento, Lawrence Sulak .

En 2007 't Hooft se convirtió en editor en jefe de Foundations of Physics , donde trató de distanciar la revista de la controversia de la teoría ECE . 't Hooft ocupó el cargo hasta 2016.

El 1 de julio de 2011 fue nombrado profesor distinguido por la Universidad de Utrecht.

Honores

En 1999 't Hooft compartió el premio Nobel de Física con su asesor de tesis Veltman por "dilucidar la estructura cuántica de las interacciones electrodébiles en física". Antes de esa fecha su trabajo ya había sido reconocido por otros premios notables. En 1981, fue galardonado con el Premio Wolf , posiblemente el premio de física más prestigioso después del premio Nobel. Cinco años después recibió la Medalla Lorentz , que se otorga cada cuatro años en reconocimiento a las contribuciones más importantes de la física teórica. En 1995, fue uno de los primeros en recibir el Spinozapremie , el premio más alto disponible para los científicos en los Países Bajos. En el mismo año también fue honrado con la Medalla Franklin . En 2000, 't Hooft recibió el premio Golden Plate de la Academia Estadounidense de Logros .

Desde su Premio Nobel, 't Hooft ha recibido numerosos premios, doctorados honoris causa y cátedras honoríficas. Fue nombrado comandante caballero de la Orden del León de los Países Bajos y oficial de la Legión de Honor francesa . El asteroide 9491 Thooft ha sido nombrado en su honor y ha escrito una constitución para sus futuros habitantes.

Es miembro de la Real Academia de Artes y Ciencias de los Países Bajos (KNAW) desde 1982, donde fue nombrado profesor de la academia en 2003. También es miembro extranjero de muchas otras academias de ciencias, incluida la Academia de Ciencias de Francia, la Academia Nacional Estadounidense. Academia de Ciencias y Academia Estadounidense de Artes y Ciencias y el Instituto de Física con sede en Gran Bretaña e Irlanda .

't Hooft ha aparecido en la temporada 3 de Through the Wormhole con Morgan Freeman .

Investigar

El interés de investigación de 't Hooft se puede dividir en tres direcciones principales:' teorías de gauge en física de partículas elementales ',' gravedad cuántica y agujeros negros 'y' aspectos fundamentales de la mecánica cuántica '.

Teorías de calibre en física de partículas elementales

't Hooft es más famoso por sus contribuciones al desarrollo de las teorías de gauge en física de partículas. La más conocida de ellas es la prueba en su tesis doctoral de que las teorías de Yang-Mills son renormalizables, por la que compartió el Premio Nobel de Física de 1999. Para esta prueba introdujo (con su asesor Veltman) la técnica de regularización dimensional.

Después de su doctorado, se interesó en el papel de las teorías de gauge en la interacción fuerte, cuya teoría principal se llama cromodinámica cuántica o QCD. Gran parte de su investigación se centró en el problema del confinamiento del color en QCD, es decir, el hecho de la observación de que solo se observan partículas de color neutro a bajas energías. Esto lo llevó al descubrimiento de que las teorías de calibre SU (N) se simplifican en el límite de N grande , un hecho que ha demostrado ser importante en el examen de la correspondencia conjeturada entre las teorías de cuerdas en un espacio Anti-de Sitter y las teorías de campo conforme en un espacio inferior. dimensión. Al resolver la teoría en una dimensión espacial y temporal, 't Hooft pudo derivar una fórmula para las masas de mesones .

También estudió el papel de las llamadas contribuciones instanton en QCD. Su cálculo mostró que estas contribuciones conducen a una interacción entre quarks ligeros a bajas energías que no está presente en la teoría normal. Al estudiar soluciones instantáneas de las teorías de Yang-Mills, 't Hooft descubrió que romper espontáneamente una teoría con simetría SU (N) a una simetría U (1) conduciría a la existencia de monopolos magnéticos . Estos monopolos se denominan monopolos 't Hooft-Polyakov , en honor a Alexander Polyakov , que obtuvo de forma independiente el mismo resultado.

Como otra pieza en el rompecabezas del confinamiento de color, 't Hooft presentó los operadores' t Hooft , que son el doble magnético de los bucles Wilson . Usando estos operadores pudo clasificar diferentes fases de QCD, que forman la base del diagrama de fases de QCD .

En 1986, finalmente pudo demostrar que las contribuciones instantáneas resuelven la anomalía de Adler-Bell-Jackiw , el tema de su tesis de maestría.

Gravedad cuántica y agujeros negros

Cuando Veltman y 't Hooft se trasladaron al CERN después de que' t Hooft obtuviera su doctorado, la atención de Veltman se centró en la posibilidad de utilizar sus técnicas de regularización dimensional para resolver el problema de cuantificar la gravedad. Aunque se sabía que la gravedad cuántica perturbativa no era completamente renormalizable, sentían que se debían aprender lecciones importantes al estudiar la renormalización formal de la teoría orden por orden. Este trabajo sería continuado por Stanley Deser y otro estudiante de doctorado de Veltman, Peter van Nieuwenhuizen , quien más tarde encontró patrones en los términos del contador de renormalización , lo que llevó al descubrimiento de la supergravedad .

En la década de 1980, 't Hooft se centró en el tema de la gravedad en 3 dimensiones del espacio-tiempo. Junto con Deser y Jackiw, publicó un artículo en 1984 que describe la dinámica del espacio plano donde los únicos grados locales de libertad eran los defectos puntuales de propagación. Su atención volvió a este modelo en varios puntos en el tiempo, mostrando que los pares de Gott no causarían causalidad violando bucles temporales y mostrando cómo se podría cuantificar el modelo. Más recientemente, propuso generalizar este modelo plano de gravedad por partes a 4 dimensiones del espacio-tiempo.

Con el descubrimiento de Stephen Hawking de la radiación de Hawking de los agujeros negros , parecía que la evaporación de estos objetos violaba una propiedad fundamental de la mecánica cuántica, la unitaridad . 't Hooft se negó a aceptar este problema, conocido como la paradoja de la información del agujero negro , y asumió que esto debe ser el resultado del tratamiento semiclásico de Hawking, y que no debería aparecer en una teoría completa de la gravedad cuántica. Propuso que sería posible estudiar algunas de las propiedades de tal teoría, asumiendo que tal teoría era unitaria.

Utilizando este enfoque, ha argumentado que cerca de un agujero negro, los campos cuánticos podrían describirse mediante una teoría en una dimensión inferior. Esto llevó a la introducción del principio holográfico por él y Leonard Susskind .

Aspectos fundamentales de la mecánica cuántica

't Hooft tiene "puntos de vista divergentes sobre la interpretación física de la teoría cuántica ". Él cree que podría haber una explicación determinista subyacente a la mecánica cuántica. Utilizando un modelo especulativo, ha argumentado que tal teoría podría evitar los argumentos de desigualdad de Bell habituales que rechazarían tal teoría de variables ocultas locales . En 2016 publicó una exposición de sus ideas a lo largo de un libro que, según 't Hooft, ha encontrado reacciones encontradas.

Publicaciones populares

  • 't Hooft, Gerard (2008). Jugando con planetas . doi : 10.1142 / 6702 . ISBN 978-981-279-307-2.
  • 't Hooft, Gerard (1996). En busca de los bloques de construcción definitivos . doi : 10.1017 / CBO9781107340855 . ISBN 9780521550833.
  • 't Hooft, Gerard (2014). Tiempo en potencias de diez . doi : 10.1142 / 8786 . ISBN 978-981-4489-80-5.

Ver también

Referencias

enlaces externos