1、凝聚态物理学的历史发展和现状凝聚态物理学的历史发展和展望 摘 要：凝聚态物理学已经成为当今物理学中最大的、最重要的分支学科。其中很多活跃的领域的成果对日常生活产生了巨大的影响。本文对凝聚态物理学的历史发展过程简要的介绍，并且结合当今凝聚态物理学的现状作出展望。关键词：凝聚态物理学 历史发展 现状 展望正 文：凝聚态是固态和液态的通称，凝聚态物理学是研究固体和液体的基础性学科。此外凝聚态物理学还研究介于固、液态之间的物态（例如液晶、玻璃、凝胶等）、稠密气体和等离子体，以及只在低温下存在的特殊量子态（超导体，玻色-爱因斯坦凝聚体等）。凝聚态研究的物质的尺度从几米到零点几纳米,时间范围为几十年到10
2、-15秒,能量范围(以绝对温度来标志)从几千开到纳开,粒子数通常在10271021(接近于热力学极限),在有些特殊情况下也会遇到很少的粒子数(103101)。这一物质层次的一部分是我们感官能够直接察觉到的,而其中的许多细节则可以借助各种显微技术来观察到。因而毫不奇怪,这一物理学分支会影响到我们的日常生活。下面我们先来介绍一下凝聚态物理学的历史发展。一凝聚态物理学的历史发展1. 凝聚态物理学的萌芽时期固体物理学的建立固体物理学是研究固体的性质、它的微观结构及其各种内部运动，以及这种微观结构和内部运动同固体的宏观性质的关系的学科。1928年,Bloch在处理周期结构中电子的传播时,提出了能带理论,
3、从而使固体物理的范式基本建立,其核心概念是周期结构中波的传播。弹性波或晶格波的传播,属于晶格动力学;X射线在晶格中的传播,牵涉到X射线衍射动力学;然后是de Broglie波,即电子在晶格中的运动,这类似于能带理论。考虑电子系统填充,若能带填满是绝缘体或半导体,若能带未填满则是导体。固体能带论与晶格动力学构成固体物理学两大理论支柱。40年代之后,由于范式的建立,固体物理学有了爆炸式的发展。近年来,此范式又有了新发展。人们关切电磁波的传播是否也存在能带和能隙。Yablonvitch等从实验上观察到,对某种微结构存在着微波辐照上的完整带隙。目前有关光子的能带和能隙结构已得到了证实。固体物理学范式的
4、进一步发展便是向非周期结构体系开拓。以合金为代表的取代无序体系的电子理论是能带理论的进一步发展,其保留了能带理论的框架,考虑多重散射,采用CPA方法,给出平均能带结构。1958年,Anderson明确提出无序导致电子局域化这一重要概念。无序达到一定程度,波不再传播,而产生局域化。Mott对Anderson局域化理论作了物理解释,成功地阐明了非晶半导体中电子行为。Anderson局域化理论成为固体电子理论的又一个里程碑。1984年发现准周期结构以及分形结构中波的传播都存在一些新现象。在低温下考虑波的相干性,电输运现象会出现一些新结果,在介观物理领域中观测到一系列反映量子相干性的效应。由此看来,固
5、体物理学范式扩大,由周期结构到非周期结构,可以容纳许多物理学研究的新领域。能带理论是建立在单电子近似的基础上的,也就是说忽略了电子间的相互作用。但实际上这种相互作用总是存在,因而在能带的计算中需要引入相应的修正项。5060年代发展起来的电子密度泛函理论较好地处理了这一问题,朗道的费米液体理论也表明了其元激发(准粒子)仍和费米气体相似,而相互作用则导致这些粒子“穿衣戴帽”。但是电子的相互作用也可能导致质的跃变;交换相互作用引起了铁磁性与反铁磁性,电子与声子相互作用导致了电子的配对(BCS理论)而出现超导电性。另外,电子间的相互作用也引发了金属到绝缘体的转变(莫特转变)。这些工作引起科学家对相变问
6、题的重视。也引导了从固体物理学渐变为凝聚态物理学。2. 凝聚态物理学的诞生70年代特别是80年代之后, 由于固体物理学和研究范围在不断扩大，其涉及的概念体系也开始变迁的转移，固体物理学这一名词常被“凝聚态物理学”所取代。固体物理学的不足之处是对粒子之间相互作用不够重视也变得非常明显，凝聚态物理学的诞生正好弥补其不足之处。值得一提的是，在固体物理学向凝聚态物理学的转变过程之中,两位杰出的科学家,Landau与Anderson,扮演了重要角色,不仅由他们所作的创造性的理论贡献,也在于提炼和澄清若干基本概念,从而为凝聚态物理学奠定基础。Landau在其二级相变理论中表述了对称破缺的概念并将序参量加以
7、普遍化。Anderson(1963)在其“固体的概念”一书中强调了对称破缺与元激发的重要性，而在其随后出版的“凝聚态物理学的基本概念”(1984)一书中对许多基本概念,诸如对称破缺、元激发、广义刚度、拓扑缺陷、绝热连续性、重正化群等,给予了系统而富有洞见的论述。基于Landau、Anderson等的贡献,我们在这里试图明确地表述凝聚态物理学的新范式。和原先的范式相比较,这一新范式强调了多体效应，而对称破缺占据了中心地位。二凝聚态物理学的现状我们先从一些数字来分析一下当今凝聚态物理学的近几十年的发展速度。在1948年至1967年之间，诺贝尔物理学奖总共授奖20次，有37人获奖。严格地来说，在凝聚
8、态物理学领域内的工作获奖的只有两次，共四人。一次是由肖克莱、巴丁与Brattain三人由于发明晶体管而获奖。这次的意义主要是完成了一项在理论指导下的实验工作，终于在技术上实现了重大的突破，从而改变人类社会的面貌，生动地说明了凝聚态物理学中理论、实验和技术三者的紧密联系。另外一次是由于朗道在凝聚态（特别是液氦方面）理论所进行的先驱性工作而获奖的。朗道的主要贡献是由于其一项工作奠定了从传统的团体物理学发展为凝聚态物理学，不仅使研究的对象有所扩大，而且也使得人们对于物质结构在概念上的统一性得到充分的认识。在1968年至1987年，情况大为改变，总共授奖20次，获奖42人次，其中凝聚态物理学方面授奖8
9、.5次，共19人次，已经接近授奖总人数的二分之一，超过了粒子物理学（6次）11人，跃居诸分支学科的首位，值得注意的是以研究超导的人居多（7人）。凝聚态物理学经过几十年的发展成为了物理学最大也是最重要的分支学科之一。研究由大量微观粒子(原子、分子、离子、电子)组成的凝聚态物质的微观结构、粒子间的相互作用、运动规律及其物质性质与应用的科学。它是以固体物理学为主干，进一步拓宽研究对象，深化研究层次形成的学科。其研究对象除了晶体、非晶体与准晶体等固体物质外，还包括稠密气体、液体以及介于液体与固体之间的各种凝聚态物质，内容十分广泛。其研究层次，从宏观、介观到微观，进一步从微观层次统一认识各种凝聚态物理现
10、象；物质维数，从三维到低维和分数维；结构从周期到非周期和准周期，完整到不完整和近完整；外界环境从常规条件到极端条件和多种极端条件交叉作用，等等，形成了比固体物理学更深刻更普遍的理论体系。经过半个世纪的发展，凝聚态物理学已成为物理学中最重要、最丰富和最活跃的分支学科，在诸如半导体、磁学、超导体等许多学科领域中的重大成就已在当代高新科学技术领域中起关键性作用，为发展新材料、新器件和新工艺提供了科学基础。前沿研究热点层出不穷，新兴交叉分支学科不断出现，是凝聚态物理学科的一个重要特点；与生产实践密切联系是它的另一重要特点，许多研究课题经常同时兼有基础研究和开发应用研究的性质，研究成果可望迅速转化为生产
11、力。近20年来凝聚态物理的研究热点： 1.超导体的研究超导材料最诱人的应用是发电、输电和储能。由于超导材料在超导状态下具有零电阻和完全的抗磁性，因此只需消耗极少的电能，就可以获得10万高斯以上的稳态强磁场。而用常规导体做磁体，要产生这么大的磁场，需要消耗3.5兆瓦的电能及大量的冷却水，投资巨大。超导磁体可用于制作交流超导发电机、磁流体发电机和超导输电线路等。超导发电机在电力领域，利用超导线圈磁体可以将发电机的磁场强度提高到5万6万高斯，并且几乎没有能量损失，这种发电机便是交流超导发电机。超导发电机的单机发电容量比常规发电机提高510倍，达1万兆瓦，而体积却减少1/2，整机重量减轻1/3，发电效
12、率提高50。磁流体发电机磁流体发电机同样离不开超导强磁体的帮助。磁流体发电发电，是利用高温导电性气体（等离子体）作导体，并高速通过磁场强度为5万6万高斯的强磁场而发电。磁流体发电机的结构非常简单，用于磁流体发电的高温导电性气体还可重复利用。超导输电线路超导材料还可以用于制作超导电线和超导变压器，从而把电力几乎无损耗地输送给用户。据统计，目前的铜或铝导线输电，约有15%的电能损耗在输电线路上，光是在中国，每年的电力损失即达1000多亿度。若改为超导输电，节省的电能相当于新建数十个大型发电厂。高温超导材料的用途非常广阔，大致可分为三类：大电流应用（强电应用）、电子学应用（弱电应用）和抗磁性应用。大
13、电流应用即前述的超导发电、输电和储能；电子学应用包括超导计算机、超导天线、超导微波器件等；抗磁性主要应用于磁悬浮列车和热核聚变反应堆等。超导磁悬浮列车利用超导材料的抗磁性，将超导材料放在一块永久磁体的上方，由于磁体的磁力线不能穿过超导体，磁体和超导体之间会产生排斥力，使超导体悬浮在磁体上方。利用这种磁悬浮效应可以制作高速超导磁悬浮列车。超导计算机高速计算机要求集成电路芯片上的元件和连接线密集排列，但密集排列的电路在工作时会发生大量的热，而散热是超大规模集成电路面临的难题。超导计算机中的超大规模集成电路，其元件间的互连线用接近零电阻和超微发热的超导器件来制作，不存在散热问题，同时计算机的运算速度
14、大大提高。此外，科学家正研究用半导体和超导体来制造晶体管，甚至完全用超导体来制作晶体管。核聚变反应堆“磁封闭体”核聚变反应时，内部温度高达1亿2亿，没有任何常规材料可以包容这些物质。而超导体产生的强磁场可以作为“磁封闭体”，将热核反应堆中的超高温等离子体包围、约束起来，然后慢慢释放，从而使受控核聚变能源成为21世纪前景广阔的新能源。 2.纳米材料的研究所谓纳米技术，是指在0.1100纳米的尺度里，研究电子、原子和分子内的运动规律和特性的一项崭新技术。科学家们在研究物质构成的过程中，发现在纳米尺度下隔离出来的几个、几十个可数原子或分子，显著地表现出许多新的特性。纳米效应就是指纳米材料具有传统材料
15、所不具备的奇异或反常的物理、化学特性，如原本导电的铜到某一纳米级界限就不导电，原来绝缘的二氧化硅、晶体等，在某一纳米级界限时开始导电。这是由于纳米材料具有颗粒尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子所占比例大等特点，以及其特有的三大效应：表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。而利用这些特性制造具有特定功能设备的技术，就称为纳米技术。从迄今为止的研究状况看，关于纳米技术分为三种概念。第一种，是1986年美国科学家德雷克斯勒博士在创造的机器一书中提出的分子纳米技术。根据这一概念，可以使组合分子的机器实用化，从而可以任意组合所有种类的分子，可以制造出任何种类的分子结构。这种概念的纳米技术未取得重大进
16、展。 第二种概念把纳米技术定位为微加工技术的极限。也就是通过纳米精度的“加工”来人工形成纳米大小的结构的技术。这种纳米级的加工技术，也使半导体微型化即将达到极限。现有技术即便发展下去，从理论上讲终将会达到限度。这是因为，如果把电路的线幅变小，将使构成电路的绝缘膜的为得极薄，这样将破坏绝缘效果。此外，还有发热和晃动等问题。为了解决这些问题，研究人员正在研究新型的纳米技术。 第三种概念是从生物的角度出发而提出的。本来，生物在细胞和生物膜内就存在纳米级的结构。纳米科技现在已经包括纳米生物学、纳米电子学、纳米材料学、纳米机械学、纳米化学等学科。从包括微电子等在内的微米科技到纳米科技，人类正越来越向微观
17、世界深入，人们认识、改造微观世界的水平提高到前所未有的高度。 虽然距离应用阶段还有较长的距离要走，但是由于纳米科技所孕育的极为广阔的应用前景，美国、日本、英国等发达国家都对纳米科技给予高度重视，纷纷制定研究计划，进行相关研究。3.巨磁阻材料的研究2007年法国科学家阿尔贝费尔和德国科学家彼得格林贝格尔共同获得2007年诺贝尔物理学奖。这两名科学家获奖的原因是先后独立发现了“巨磁电阻”（Giant Magneto Resistance，GMR）效应。所谓“巨磁电阻”效应，是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象。根据这一效应开发的小型大容量计算机硬盘已得到广泛应用
18、。 瑞典皇家科学院在评价这项成就时表示，今年的诺贝尔物理学奖主要奖励“用于读取硬盘数据的技术，得益于这项技术，硬盘在近年来迅速变得越来越小”。这项技术被认为是“前途广阔的纳米技术领域的首批实际应用之一”。 得益于“巨磁电阻”效应这一重大发现，最近20多年来，我们开始能够在笔记本电脑、音乐播放器等所安装的越来越小的硬盘中存储海量信息。通常说的硬盘也被称为磁盘，这是因为在硬盘中是利用磁介质来存储信息的。一般而言，在密封的硬盘内腔中有若干个磁盘片，磁盘片的每一面都被以转轴为轴心、以一定的磁密度为间隔划分成多个磁道，每个磁道又进而被划分为若干个扇区。磁盘片的每个磁盘面都相应有一个数据读出头。简单地说，
19、当数据读出头“扫描”过磁盘面的各个区域时，各个区域中记录的不同磁信号就被转换成电信号，电信号的变化进而被表达为“0”和“1”，成为所有信息的原始“译码”。伴随着信息数字化的大潮，人们开始寻求不断缩小硬盘体积同时提高硬盘容量的技术。1988年，费尔和格林贝格尔各自独立发现了“巨磁电阻”效应，也就是说，非常弱小的磁性变化就能导致巨大电阻变化的特殊效应。这一发现解决了制造大容量小硬盘最棘手的问题：当硬盘体积不断变小，容量却不断变大时，势必要求磁盘上每一个被划分出来的独立区域越来越小，这些区域所记录的磁信号也就越来越弱。借助“巨磁电阻”效应，人们才得以制造出更加灵敏的数据读出头，使越来越弱的磁信号依然
20、能够被清晰读出，并且转换成清晰的电流变化。1997年，第一个基于“巨磁电阻”效应的数据读出头问世，并很快引发了硬盘的“大容量、小型化”革命。如今，笔记本电脑、音乐播放器等各类数码电子产品中所装备的硬盘，基本上都应用了“巨磁电阻”效应，这一技术已然成为新的标准。 瑞典皇家科学院的公报介绍说，另外一项发明于上世纪70年代的技术，即制造不同材料的超薄层的技术，使得人们有望制造出只有几个原子厚度的薄层结构。由于数据读出头是由多层不同材料薄膜构成的结构，因而只要在“巨磁电阻”效应依然起作用的尺度范围内，科学家未来将能够进一步缩小硬盘体积，提高硬盘容量。4.准晶态的研究1984年，Shechtman等在急
21、冷方法制备的Al-Mn合金中，获得了具有5次对称轴的、具有长程定向有序而没有平移对称的金属相。晶体对称理论从19世纪初Weiss总结建立近两个世纪以来一直排斥5次和6次以上对称轴存在的可能性，Shechtman的实验，首次从实验上报道了5次对称轴的发现。这种具有平移对称性、而长程定向有序的材料，就称为准晶体。在实际应用中，准晶体已被开发为有用的材料。例如，人们发现组成为铝铜铁铬的准晶体具有低摩擦系数、高硬度、低表面能以及低传热性，正被开发为炒菜锅的镀层；Al65Cu23Fe12十分耐磨，被开发为高温电弧喷嘴的镀层。准晶是一种各向同性特点比晶体更突出的弹性体。对于二十面体准晶，其硬度可能较高，可
22、望发展成一种新磨料。准晶体的电阻随温度变化呈各向异性。在Al-Cu-Co二维准晶中，沿10次对称轴这个周期方向，电阻随温度升高而增大，与金属中的情况一致；而在与此垂直的准周期方向，电阻随温度升高而减小，与半导体相似；这种各向异性可能对制造电子器件有用。对准晶体Al-Fe-Cl合金的研究表明，这种准晶体材料在非晶态时呈顺磁性，准晶态时为铁磁性，而晶态下则多呈反铁磁性。准晶体有很多新颖的的特性，有待进一步去探索和发现。三凝聚态物理学的展望通过半个多世纪的努力,凝聚态物质的研究已经取得了一系列令人注目的成果,其中既有重要的基础理论成果,如固体的能带理论、点阵动力学理论,磁性理论,超导电性理论,相变与
23、临界现象理论等,又有震动世界的技术性成果,如半导体晶体管与激光器的诞生,新型铁磁性材料的发展等。仅半导体的研究就有11位科学家获得诺贝尔奖,超导体研究有8位科学家获得了诺贝尔奖,预期这一领域还会有人获奖。应该说多数成果还是在结构比较简单的材料中获得的,下一步应朝向物质结构复杂化的方向推进,这已成为科学界的共识。凝聚态物理学所研究的对象是的我们人类的生产和生活有着密切的联系，对社会生产力的提高起着巨大的推动作用，每一项技术的发展，首先要有相应的材料作基础，新材料和器件的突破往往导致新的技术和及其产业的诞生。由于由于新结构、新现象和新机制层出不穷,对人类的智力构成强有力的挑战、跨学科的渗透，可以预
24、见在将来很长的时间内，凝聚态物理学都一直会具有非常强的生命力，凝聚态物理学家们肯定也会大有作为。附录：1.范式：范式是一种对本体论、认识论和方法论的基本承诺，是科学家集团所共同接受的一组假说、理论、准则和方法的总和，这些东西在心理上形成科学家的共同信念。范式的特点是：（1）范式在一定程度内具有公认性；（2）范式是一个由基本定律、理论、应用以及相关的仪器设备等构成的一个整体，它的存在给科学家提供了一个研究纲领；（3）范式还为科学研究提供了可模仿的成功的先例。可以看出，在库恩的范式论里，范式归根到底是一种理论体系，范式的突破导致科学革命，从而使科学获得一个全新的面貌。库恩对范式的强调对促进心理学中
25、的理论研究具有重要意义。一位有名的科学史家T.S.Kuhn(1962)在其“科学革命结构”一书中强调了范式(paradigm)在科学发展过程中的重要性。在范式建立之前,一门学科尚未成熟,尽管已经累积了不少知识,学说的观点可以彼此分岐,缺乏一个协调的概念体系,还处在所谓前科学的阶段。当范式建立之后,即进入正常的科学发展阶段,学科迅速并稳定地成长。这标志这门学科业已成熟,有许多专著和教科书对它进行论述。直到与范式不相容的不少反常现象一再出现,终于导致一场科学革命,用新的范式来取代旧的。虽则科学的实际发展要复杂得多,难于纳入如此简单的框架,但是如果我们考查科学史,无容置疑地发现范式的确扮演相当重要的
26、角色。在此我们试图揭示固体物理学以及随后凝聚态物理学所涉及的范式。2.与凝聚态物理学有关的诺贝尔奖 66、1968年：阿尔瓦雷斯（美国）发展氢气泡室技术和数据分析，发现大量共振态 67、1969年：盖尔曼（美国）对基本粒子的分类及其相互作用的发现 68、1970年：阿尔文（瑞典）磁流体动力学的基础研究和发现，及其在等离子物理富有成果的应用；内尔（法国）关于反磁铁性和铁磁性的基础研究和发现 69、1971年：加博尔（英国）发明并发展全息照相法 70、1972年：巴丁、库柏、施里弗（美国）创立BCS超导微观理论 71、1973年：江崎玲于奈（日本）发现半导体隧道效应；贾埃弗（美国）发现超导体隧道效
27、应；约瑟夫森（英国）提出并发现通过隧道势垒的超电流的性质，即约瑟夫森效应 72、1974年：赖尔（英国）发明应用合成孔径射电天文望远镜进行射电天体物理学的开创性研究；赫威斯（英国）发现脉冲星 73、1975年：AN玻尔、莫特尔森（丹麦）、雷恩沃特（美国）发现原子核中集体运动和粒子运动之间的联系，并且根据这种联系提出核结构理论 74、1976年：丁肇中、里希特（美国）各自独立发现新的J/基本粒子75、1977年：安德森、范弗莱克（美国）、莫特（英国）对磁性和无序体系电子结构的基础性研究76、1978年：卡皮察（苏联）低温物理领域的基本发明和发现；彭齐亚斯、RW威尔逊（美国）发现宇宙微波背景辐射
28、77、1979年：格拉肖、温伯格（美国）、萨拉姆（巴基斯坦）关于基本粒子间弱相互作用和电磁作用的统一理论的贡献，并预言弱中性流的存在 78、1980年：克罗宁、菲奇（美国）发现电荷共轭宇称不守恒79、1981年：西格巴恩（瑞典）开发高分辨率测量仪器以及对光电子和轻元素的定量分析；布洛姆伯根（美国）非线性光学和激光光谱学的开创性工作；肖洛（美国）发明高分辨率的激光光谱仪 80、1982年：KG威尔逊（美国）提出重整群理论，阐明相变临界现象 81、1983年：萨拉马尼安强德拉塞卡（美国）提出强德拉塞卡极限，对恒星结构和演化具有重要意义的物理过程进行的理论研究；福勒（美国）对宇宙中化学元素形成具有重
29、要意义的核反应所进行的理论和实验的研究 82、1984年：鲁比亚（意大利）证实传递弱相互作用的中间矢量玻色子W+,W-和Zc的存在；范德梅尔（荷兰）发明粒子束的随机冷却法，使质子-反质子束对撞产生W和Z粒子的实验成为可能 83、1985年：冯克里津（德国 犹太人）发现量子霍耳效应并开发了测定物理常数的技术 84、1986年：鲁斯卡（德国）设计第一台透射电子显微镜；比尼格（德国）、罗雷尔（瑞士）设计第一台扫描隧道电子显微镜 85、1987年：柏德诺兹（德国）、缪勒（瑞士）发现氧化物高温超导材料 86、1988年：莱德曼、施瓦茨、斯坦伯格（美国）产生第一个实验室创造的中微子束，并发现中微子，从而证
30、明了轻子的对偶结构 87、1989年：拉姆齐（美国）发明分离振荡场方法及其在原子钟中的应用；德默尔特（美国）、保尔（德国）发展原子精确光谱学和开发离子陷阱技术 88、1990年：弗里德曼、肯德尔（美国）、理查爱德华泰勒（加拿大）通过实验首次证明夸克的存在89、1991年：热纳（法国）把研究简单系统中有序现象的方法推广到比较复杂的物质形式，特别是推广到液晶和聚合物的研究中 90、1992年：夏帕克（法国）发明并发展用于高能物理学的多丝正比室91、1993年：赫尔斯、JH泰勒（美国）发现脉冲双星，由此间接证实了爱因斯坦所预言的引力波的存在 92、1994年：布罗克豪斯（加拿大）、沙尔（美国）在凝聚
31、态物质研究中发展了中子衍射技术 93、1995年：佩尔（美国）发现轻子；莱因斯（美国）发现中微子 94、1996年：DM李、奥谢罗夫、RC理查森（美国）发现了可以在低温度状态下无摩擦流动的氦同位素 95、1997年：朱棣文、WD菲利普斯（美国）、科昂塔努吉（法国）发明用激光冷却和捕获原子的方法96、1998年：劳克林、斯特默、崔琦（美国）发现并研究电子的分数量子霍尔效应97、1999年：H霍夫特、韦尔特曼（荷兰）阐明弱电相互作用的量子结构 98、2000年：阿尔费罗夫（俄国）、克罗默（德国）提出异层结构理论，并开发了异层结构的快速晶体管、激光二极管；杰克基尔比（美国）发明集成电路 99、200
32、1年：克特勒（德国）、康奈尔、维曼（美国）在“碱金属原子稀薄气体的玻色爱因斯坦凝聚态”以及“凝聚态物质性质早期基本性质研究”方面取得成就 100、2002年：雷蒙德戴维斯、里卡尔多贾科尼（美国）、小柴昌俊（日本）“表彰他们在天体物理学领域做出的先驱性贡献，其中包括在“探测宇宙中微子”和“发现宇宙射线源”方面的成就。” 101、2003年：阿列克谢阿布里科索夫、安东尼莱格特（美国）、维塔利金茨堡（俄罗斯）“表彰三人在超导体和超流体领域中做出的开创性贡献。”102、2004年：戴维格罗斯（David J. Gross，美国）、戴维普利策（H. David Politzer，美国）和弗兰克维尔泽克（Frank Wilczek，美国），为表彰他们“对量子场中夸克渐进自由
