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科学技術を支える物理学。2023年・知っておくべき著名な物理学者13人

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本記事は、13 Famous Physicists Alive Today And Their Contribution [2021]
翻訳・再構成したものです。
配信元または著者の許可を得て配信しています。

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読了時間 : 約12分36秒

物理学者とは、物質とエネルギーがどのように振る舞うかを理解するために幅広い研究分野で働く科学者です。原子レベルから宇宙論的サイズまで、あらゆるスケールで物事を研究することが求められます。

 

物質とエネルギーは宇宙の基本的な構成要素であり、物理学者による発見は科学技術の全体に応用されています。
物理学がカバーする分野は非常に広く、通常2つのグループに分類されます。

 

・理論物理学者:物理システムの数学的モデルを使用して自然現象の予測および説明を行う
・実験物理学者:物理現象をより精密に理解するためにさまざまなツールと技術を利用して研究を行う

 

どちらの物理学者も知識をもって宇宙をより理解することで地球上で最も複雑な問題をいくつか解決し、新しい技術を開発しています。

 

「最高の物理学者とは、我々を新しい方向に導き、成功する可能性の高い新しい方法を見つけることができる人である」–インペリアルカレッジロンドンの実験物理学者、Marie Magnanはこのような言葉を残しています。

 

この記事では、過去数十年間において最も有名な13人の物理学者をリストアップしました。ニュースでの講演イベントに何度も登場したような物理学者もいますが、公開講座や放送、書籍などの形で物理学を普及させた人もいます。ここに挙げた物理学者に共通することは、皆が科学に多大な貢献をしたということです。

 

Lisa Randall

 

 

有名な功績:5次元宇宙理論
受賞:リリエンフェルド賞(2007)、サクライ賞(2019)

 

Lisa Randallは、研究者人生のほとんどを宇宙の性質の研究に費やし、宇宙論と素粒子物理学の中心となった専門家の1人です。彼女はすでに認識されている4つの次元以外に、私たちの宇宙における新たな次元の存在について研究を行いました。

 

彼女の研究は、粒子の相互作用とそれに伴う奇妙な現象の分析にまで及びます。彼女はまた素粒子物理学や暗黒物質、インフレーション宇宙、超対称性、およびバリオン数生成の標準モデルの研究をも行っています。

 

2004年、Randallは世界で最も論文引用数が多い理論物理学者として認められ、実際10,000件近くの引用が行われていました。 2007年にはタイム誌によって100人の最も影響力のある人々に選ばれています。

 

ランドールはまた、講義や執筆、ラジオ番組、テレビ出演を通じて、世間一般においても存在感を確立しています。 2015年には「Dark Matter and the Dinosaurs」というタイトルの本を出版しました。

 

Arthur Bruce McDonald

 

 

有名な功績:ニュートリノに質量があることの発見
受賞:ベンジャミンフランクリンメダル(2007)、ノーベル物理学賞(2015)

 

Arthur Bruce McDonaldは、リーダーシップと技術発展に革新をもたらしたことで評価を受けている天体物理学者です。 2001年に彼はニュートリノに質量があるという画期的な発見をしました。

 

彼の研究は、素粒子物理学の既存の標準モデルの枠組みを変更し、宇宙の進化への新しい洞察を提案することでした。彼は物理学の基本法則の知識を変えるような太陽モデルを発見しました。

 

2001年、マクドナルドが率いるサドベリーニュートリノ天文台(SNO)は、太陽ニュートリノがミューオンとタウニュートリノからなるニュートリノ振動を起こしているという推測を裏付ける証拠を示しました。この研究成果によってマクドナルドは日本の物理学者梶田隆明とともに2015年のノーベル物理学賞を受賞しました。

 

マクドナルドは、もともとはSNOでの太陽ニュートリノ実験のために開発された、拡張施設であるサドベリーニュートリノ天文台コラボレーション(SNOLAB)で働き続けています。

 

Stephen Wolfram

 

 

有名な功績:WolframAlpha応答エンジン
受賞:マッカーサーフェローシップ(1981)

 

Stephen Wolframは、理論物理学、コンピューターサイエンス、数学の分野で知られています。 14歳までに、彼は素粒子物理学に関する3冊の本を執筆しました。

 

15歳の時、彼は応用的な場の量子論に着目し、Physical Review、Australian Journal of Physics、NuclearPhysicsなどの査読付き科学雑誌にいくつかの科学論文を発表しました。

 

18歳の時には10報の論文を発表し、そのうち1つは重いクォークについてのものでした。 彼は素粒子物理学の分野で20歳の時に博士号を取得しました。

 

Wolframは、物理学者のGeoffrey Foxとともに、実験的な素粒子物理学でよく利用される強い相互作用理論に取り組みました。

 

1992年から2002年の間に、Wolframは物議を醸した本である「A New Kind of Science」の執筆に多くの時間を費やしました。この著作では、セルオートマトンなどの計算システムの経験的かつ体系的な研究内容が詳しく解説されています。

 

2009年、Wolframは応答エンジンとしてWolframAlphaを発表しました。これはウェブページのリストを提供する検索エンジンとは異なり、外部から供給された「整理・編集されたデータ」から回答を導き、事実に基づいてクエリに直接回答する計算エンジンです。

 

Donna Strickland

 

 

有名な功績:チャープパルス増幅の実装と超高速光科学
受賞:ノーベル物理学賞(2018)、全米科学アカデミー会員(2020)

 

Donna Stricklandはレーザーの研究に情熱を注いだ光学物理学者であり、高強度レーザーパルスの実現のために尽力してきました。

 

1985年、Stricklandは増幅材料を破壊することなく超短高強度レーザーパルスを生成する技術を発見しました。彼女が取った方法は、レーザーパルスを時間内に伸ばして最大出力を下げ、次に増幅し最後に圧縮するやり方で、これにより非常に高強度のパルスを開発することができました。

 

このプロセスは「チャープパルス増幅」と呼ばれており、超短レーザーパルスがペタワットレベルまで増幅されるものです。この技術は矯正眼科手術など多くの実用化例があります。

 

Stricklandは、このプロセスを実装したことで同僚のGérardMourouとともに2018年のノーベル物理学賞を受賞しました。Donna Stricklandは、Marie Curie (1903) 、 Maria Goeppert Mayerに続いて、ノーベル物理学賞を受賞した3人目の女性でした。

彼女の最近の研究は、多周波技術を使用して、超高速光学物理学の境界を紫外線や中赤外線を含むより広い波長範囲に押し上げることです。

 

George Smoot

 

 

有名な功績:Cosmic Background Explorer(COBE)衛星
受賞:ノーベル物理学賞(2006)、アルバートアインシュタインメダル(2003)

 

George Smootは、NASAのCOBE衛星の開発に多大な貢献をした天体物理学者です。1989年から1993年の間に運用されたこの衛星は、宇宙形成の初期段階で形成された宇宙マイクロ波背景放射の測定を行いました。

 

衛星から収集されたデータは、宇宙がビッグバンとして知られる原始的な爆発で形成されたことを示しました。SmootはCOBE衛星に関する研究により、同じプロジェクトに携わったJohn Matherとともに2006年のノーベル物理学賞を受賞しました。

 

COBEプロジェクトには1000人以上の科学者とエンジニアが参加しており、Smootは放射の温度の小さな変動を測定する責任者でした。

 

彼はまたミリメータ異方性実験イメージングアレイ実験やプランク宇宙天文台、共同ダークエネルギーミッションなど、他のさまざまなプロジェクトにも携わっていました。

2021年、SmootはAI開発のチーフサイエンティストとして、IoTホームテクノロジーの大手企業であるViomiTechnologyに加わりました。

 

David Gross

 

 

有名な功績:漸近的自由性とヘテロティック弦理論
受賞:ディラック賞(1988年)、ノーベル物理学賞(2004年)

 

David Grossは理論物理学者であり、弦理論家です。博士号を取得後、1969年に彼はカリフォルニア大学バークレー校からプリンストン大学に移りました。

 

彼の指導した最初の大学院生であるFrank Wilczekとの研究により、彼は核力が近距離で弱まる現象である漸近的自由性を発見しました。この発見により、GrossとWilczekは、クォークとグルーオンの間の強い相互作用の理論である量子色力学(QCD)を定式化しました。

 

漸近的自由性の発見から約30年後、GrossとWilczekは同トピックに別々で研究を行っていた物理学者Frank Wilczekとともに2004年のノーベル物理学賞を受賞しました。

 

Grossは、他の3人の科学者とともに、ヘテロティック弦理論も導き出しました(弦理論では、ヘテロティック弦は閉じた弦を意味します)。彼は現在も弦理論に着目して研究を行っています。

 

Curtis Gove Callan

 

 

有名な功績:カラン-シマンジク方程式と弦理論と場の量子論
受賞:サクライ賞(2000)、ディラック賞(2004)

 

Curtis Callanはプリンストン大学の理論物理学者です。彼は素粒子物理学の現象の根底にある場の量子論の働きを理解することに人生を捧げてきました。

 

Callanは、量子重力やゲージ理論、弦理論の研究を行ってきました。より具体的には、彼は次のことを研究しました。

 

・ホーキング放射の問題とブラックホールの蒸発
・インスタントン(場の量子論または量子力学において、有限の非ゼロ作用を伴う運動方程式の古典的な解)
・さまざまな種類の解に対応する共形場理論の構築

 

Callanはまた、細胞生物学の理論的問題にも焦点を当てています。細菌の遺伝子の調節からヒトの免疫系の働きまで、幅広い問題に取り組む可能性のあるDNA配列データを広範囲に研究しています。

 

Andre Geim

 

 

有名な功績:グラフェンの発見とヤモリテープの開発
受賞:ノーベル物理学賞(2010)、Igノーベル賞(2000)、ニールス・ボーアメダル(2011)、ユーロ物理学賞(2008)

 

Andre Geimは300以上の査読論文を発表しており、そのうち30報以上の論文が1,000回以上、6報が10,000回以上引用されています。

 

2000年、彼は磁石を使ってカエルを浮揚させたことで、イグノーベル賞(愚かな科学に捧げられた)を受賞しました。 2004年、彼は信じられないほどユニークな特性を持つ炭素の同素体であるグラフェンと呼ばれる2次元材料の作成に成功しました。この研究によって、彼は同僚で元学生であるKonstantin Novoselovとともに2010年のノーベル物理学賞を受賞しました

 

Geimは、ノーベル賞とイグノーベル賞の両方を受賞したただ一人の人物です。

 

グラフェンは、信じられないほど強く透明で、優れた電気伝導体であり、シリコン以上の性能を持つ次世代のコンピュータチップを形成する可能性があります。さらにグラフェンは太陽電池やタッチスクリーンの理想的な素材として用いられる可能性もあります。

 

多国籍メディ複合企業であるThoman-Reutersは、グラフェン、ゲッコーテープ、反磁性浮揚という3つの新しい研究分野の開始に貢献しているとして、Greimを世界で最も活発な科学者の1人に何度もノミネートしています。彼はまた、超伝導とメゾスコピック物理学にも取り組んでいます。

 

Roger Penrose

 

 

有名な功績:ツイスター理論、時空の幾何学、ブラックホール爆弾
受賞:ノーベル物理学賞(2020)、ウルフ物理学賞(1988)、ド・モルガン・メダル(2004)

 

Roger Penroseは、一般相対性理論と宇宙論に多大な貢献を行った数学物理学者です。彼のキャリアは1950年代、 E. H. Mooreによって一般化された逆行列に焦点を当てることにより幕を開けました。彼は、今日ではムーア-ペンローズの擬似逆行列として知られている、逆行列の概念の一般化を行いました。

 

1964年、 Penroseはブラックホールを記述する数学的ツールを開発しました。さらに、Einsteinの一般相対性理論を使用することでブラックホールの形成が宇宙の発達における自然過程であることを証明しました。この研究によって、他の2人の物理学者とともに2020年のノーベル物理学賞を受賞ています。

 

PenroseはStephen Hawkingと共にブラックホール詳細な研究を行いました。彼はブラックホール内のすべての物質が、すべての既知の自然法則が存在しなくなる空間内の幾何学的な点において崩壊する、という理論を証明しました。

 

彼はまた、ブラックホールの重力効果を簡単に視覚化できるペンローズ図と呼ばれるマップを開発しました。他の素晴らしい発見としては、特定の形状の周期的なパターンを使用せず平面を覆うことができる、ペンローズ・タイルが挙げられます。

 

Penroseは、2冊の著作の中で、意識を定義するためには量子力学が必要である理由を説いています。彼はまた、現代物理学に関する「The Road to Reality」、共形サイクリック宇宙論モデルに関する「CyclesofTime」を執筆しました。

 

Edward Witten

 

 

有名な功績:M理論、位相的弦理論、正値質量予想
受賞:ネマーズ賞(2000年)、ローレンツメダル(2010年)、京都賞(2014年)、アルバートアインシュタイン賞(2016年)

 

Edward Wittenの初期の研究テーマは電磁気学でしたが、後に現在超弦理論と呼ばれる数理物理学の分野に移行しました。彼は結び目理論、モース理論、超対称性で多くの成果を残しました。

 

Wittenは、場の量子論と2次元および3次元の多様体の微分トポロジーとの関係についての研究を行いました。Nathan Seibergとの共同研究により、WittenはSimon Donaldson’sの4次元多様体の分類方法を単純化した偏微分方程式を開発しました。

 

彼は観測可能な量の期待値が時空のトポロジーに関するデータを符号化するする特定の種類の物理理論のために、「トポロジー的場の量子論」という用語を作り出しました。

 

彼はまた、超弦理論のすべての一貫したバージョンを束ねるM理論を開発しました。この研究は第二次スーパーストリング革命として知られる研究活動の嵐を引き起こしました。

 

Wittenはまた、数理物理学の複数の面で影響力のある研究を発表しています。これには、異常、双対性、可積分性、局在化、相同性の数学と物理学が含まれます。彼の発見のほとんどは、量子重力、弦理論、位相幾何学的凝縮物質などのトピックに大きな影響を与えています。

 

Kip Stephen Thorne

 

 

有名な功績:LIGOと重力波
受賞:アルバートアインシュタインメダル(2009)、カヴリ賞(2016)、ノーベル物理学賞(2017)

 

Carl SeganとStephen Hawkingの長年の友人であり同僚であるKip Stephen Thorneは、天体物理学と重力物理学にたくさんの貢献をしてきました。彼の研究は主にブラックホール、重力波、相対論的星についてです。

 

Thorneは相対性理論の実際的な意味についての主要な専門家の一人です。相対性理論の大きな成果としては、重力波の存在が挙げられます。ソーンは1984年、重力波の検出のためにLIGO(レーザー干渉計重力波観測所)プロジェクトを開始しました。

 

2015年、LIGOは初めて重力波の観測に成功し、これによりアインシュタインの一般相対性理論を裏付けました。この重力波は、13億光年の場所にある、2つのブラックホールの衝突により発生したものでした。

 

2017年、ThorneはLIGO検出器への貢献によりノーベル物理学賞を受賞しました。他の受賞者は、Barry BarishとRainer Weissという2人の物理学者でした。

 

Thorneはクリストファー・ノーラン監督による2014年に公開された映画「インターステラー」の科学的なサポート本である「The Science of Interstellar」の著書としても有名です。

 

Alain Aspect

 

 

有名な功績:量子もつれに関する実験
受賞:ウルフ賞(2010)、ニールスボーア国際金メダル(2013)、ユネスコニールスボーアメダル(2013)、バルザン賞(2013)

 

Alain Aspectは、量子力学の最も興味深い現象を説明する多くの実験を行ってきました。 1982年に、彼はもつれた光子のペアを使用して一連の不等式テストを行いました。これは、1935年に開始されたNilsBohrとAlbertEinsteinの間の議論を解決するのに役立ちました。

 

Aspectは光子の波動性・粒子性の二重性の立証も行いました。これらの実験で分析された光子は単一の原子から成り、「もつれ」の状態を形成します。計算、通信、および量子レーダーの分野で量子もつれの利用のための研究開発が非常に活発に行われています。

 

たとえば、量子ビットとは、量子コンピューティングにおける情報の基本的な単位ですが、これはAspectの実験と同時に提唱された概念です。

 

Aspectの研究は世界中の科学者から大きな注目を集めており、量子もつれに関する研究のきっかけとなっています。この風潮により、量子アルゴリズムの実装と、実験的に光子、電子、および中性子のもつれ状態を生成する新たな道が開かれました。

 

Aspectによって行われた初期の実験は、全体的に量子情報科学の新時代を開拓しました。

 

Steven Weinberg

 

 

有名な功績:電弱相互作用、漸近安全性、アクシオンモデル、およびワインバーグ角
受賞:ノーベル物理学賞(1979)、国家科学賞(1991)、ベンジャミンフランクリンメダル(2004)

 

Steven Weinbergは理論物理学者であり、歴史と哲学の理解が洗練されている高尚な作家でもあります。

 

1967年、カレント代数と対称性の破れ、くりこみ理論を研究していたWeinbergは、弱い相互作用と電磁相互作用の統合という新たな別の研究テーマに移りました。彼は光子とボース粒子が同じ種類の粒子であることを証明しました。

 

1979年、素粒子間の弱い電磁相互作用の理論への貢献が評価され、彼は2人の物理学者とともにノーベル物理学賞を受賞しました。

 

電弱対称性の破れについての場の量子論、超弦理論、超対称性、テクニカラー理論の研究など、彼は何十もの栄誉ある賞を受賞しています。

 

彼はまた、Weinbergは素粒子と物理宇宙論の研究のみならず、ニューヨーク・レビュー・オブ・ブックスに記事を投稿し、超伝導超大型加速器への支持を議会で証言したり、科学の広い意義について多数の講演を行いました。

 

よくある質問

Q. 史上最高の物理学者とは?

A. 宇宙とそれに関わるあらゆることについて私たちの理解を根本的に変えるような物理学者が定期的に誕生するものです。これまでに最も影響力があり、一般的な知られるようになった5人の物理学者は次のとおりです。

・Albert Einstein

・Isaac Newton

・Niels Bohr

・Erwin Schrodinger

・James Clerk Maxwell

 

Q. 物理学の父とは?

A. 「物理学の父」の称号は誰にも与えられていません。物理学は非常に幅広い分野であり、複数の細分化された研究分野が存在します。ですが、アイザックニュートンは物理学の父、ガリレオガリレイは観測物理学の父、アルバートアインシュタインは現代物理学の父とされています。

 

Q. 物理学者は儲かる仕事か?

A. はい。物理学者の平均的な給与は年間122,000ドルです。賃金は通常60,000ドルから、米国では210,000ドルまで上がります。

 

Q. 最も裕福な科学者は?

A. Gordon Mooreは世界で最も裕福な科学者の1人であり、純資産は125億ドルです。彼は物理学で博士号を取得しました。1968年に共同で設立したIntel Corporationが彼の収入源です。

 

1965年、Mooreは集積回路あたりの部品数(コンデンサ、抵抗、ダイオード、トランジスタなど)が毎年2倍になるという論文を発表しました。 10年後、この推定上昇率は2年ごとと修正されました。これはムーアの法則として知られています。

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