2013年10月8日 星期二

研究-2013諾貝爾物理獎-上帝粒子-希格斯玻色子

發現「上帝粒子」 英比學者奪諾貝爾物理獎2013-10-9


希格斯、恩勒特 都已逾80

〔編譯魏國金/綜合報導〕八十四歲的英國物理學家希格斯(Peter Higgs)與八十歲的比利時物理學家恩勒特(Francois Englert),以預測「希格斯玻色子」(Higgs boson)存在的成就,於八日共同獲得諾貝爾物理學獎的殊榮。又名「上帝粒子」的「希格斯玻色子」解釋了基本物質如何獲取質量,以形成恆星與行星。

希格斯玻色子 宇宙建構基礎

在兩人的原始研究發表半世紀後,「希格斯玻色子」才終於在一二年,於鄰近日內瓦的歐洲核子研究組織(CERN)巨大的強子對撞器被偵測到。這項成果被譽為物理學界最重要的發現之一。

研究發表半世紀後 才被證實

瑞典皇家科學院指出,希格斯與恩勒特因描述宇宙如何建構的基礎研究而獲獎。該單位指出︰「根據標準模型(Standard Model),從花朵、人類到恆星與行星,萬物僅是由一些基礎建材,也就是物質粒子組成。

希格斯玻色子是描述宇宙基本組成的「標準模型」物理最後一塊拼圖。一九六四年有六名科學家發表相關論文,恩勒特與二一一年辭世的同僚布勞特拔得頭籌,幾週後,愛丁堡大學年輕講師希格斯也提出理論,他同時是明確預測有新粒子存在的第一人。

向來不喜歡曝光的希格斯即使獲得諾貝爾獎,也不願公開露面,他透過任教的愛丁堡大學發表聲明說︰「我希望這對基礎科學的肯定有助於提升對『藍天研究』(Blue-Sky Research)價值的重視。」所謂的「藍天研究」意指研究領域和現實世界的應用難以立即產生關聯,也常被稱為「基礎研究」。

在比利時布魯塞爾自由大學舉行的記者會上,恩勒特表示:「我非常、非常高興獲得這個非凡獎項的肯定」,但他也說:「遺憾的是,我的同事與朋友布勞特,沒辦法一起分享。」

希格斯與恩勒特的研究,顯示出原子內的基礎粒子如何透過與瀰漫整個太空的無形的「希格斯力場」交互作用來取得質量,而它們越是交互作用,它們就變得越重,與「希格斯力場」關聯的粒子就是希格斯玻色子

證實「上帝粒子」 台灣團隊也有功2013-10-9


〔記者湯佳玲/台北報導〕今年諾貝爾物理學獎頒發給提出「希格斯粒子」的兩位學者,台灣團隊在證實發現希格斯粒子的過程中,參與歐洲核子研究組織(CERN)的大強子對撞器研究計畫,幫助建造偵測器與分析巨量數據,也算有功。

參與大強子對撞器研究計畫

中研院物理所副研究員林誠謙是得主希格斯的學生,對於老師獲獎感到十分高興;中央大學物理系特聘教授張元翰則對兩位得主的「先見之明」直表「實至名歸」。參與大強子對撞器計畫的林誠謙表示,發現希格斯粒子有三個元素,分別是加速器、偵測器與網格計算,台灣的中研院、台大與中央大學團隊參與偵測器建造與網格計算分析部分;尤其台灣巨量資料傳輸的能力,協助分析將近十分之一的數據。

宇宙早期形成時,所有粒子都沒有質量,與希格斯粒子交互作用後才被賦予質量,所以找到希格斯粒子,便可解釋質量的起源。物質世界組成的粒子物理「標準模型」裡,只差希格斯粒子還未找到,因為希格斯粒子產生的機率非常低,必須在能量很高並且大量數據分析下才能發現。

直到歐洲核子研究組織在瑞士與法國交界地底下一百公尺處,建造造價超過三千億台幣、人類史上最大、最複雜的實驗儀器大強子對撞器後,模擬宇宙大爆炸瞬間,終於在去年「撈」到希格斯粒子,證明它確實存在,外界以「上帝的粒子」稱呼這個關鍵元素。

科學家將兩束質子或鉛離子加速至接近光速,使其迎面對撞,以四座偵測器探測對撞所產生的新粒子,再經由計算、追蹤這些粒子的軌跡、找出它們的特性,重建宇宙大爆炸後的宇宙現場。

中研院林誠謙是希格斯的學生

林誠謙說,原本在二年要邀請希格斯來中研院演講,但因希格斯已八十高齡,長途旅行不太方便而作罷,但師生情誼很好,至今每年新年還會收到希格斯寄來的手寫賀卡。他也透露,希格斯未受重視前,曾被學校同仁不太禮貌地對待過,雖然希格斯不是那種上課舌粲蓮花、活潑生動的講者,但他「學問很飽」,學生有問題去找他,常常能一語道破。

林誠謙說,今年諾貝爾物理學獎得主的貢獻,在於理解基本粒子如何獲得質量,「重要性就像是從前發現電子的角色一樣。」張元翰則認為,兩人能夠得獎,在於長久搜尋、相信存在的粒子終於被證實找到,讓科學家對自然界理解的原理跨進一大步。而這種對高能物理最前緣、最基礎研究的邁進理解,就是他們最大的貢獻。

「上帝粒子」Q&A2013-10-9


什麼是「希格斯玻色子」(Higgs Boson)?

「希格斯玻色子」是一種次原子玻色子,是建構宇宙的根本物質之一,也是物理學「標準模型」理論推論的61種基本粒子中,最後一種被實驗證實的粒子。希格斯玻色子是一種具有質量的玻色子,沒有自旋,不帶電荷,非常不穩定,在生成後會立刻衰變。

此推論的來源為何?

「希格斯玻色子」之名來自首度推論其存在的英國科學家希格斯。現年84歲的希格斯1964年提出的理論指出,137億年前宇宙大爆炸後,一種粒子促成一種看不見的力場成形,這個力場稱為「希格斯力場」,其中的粒子就是「希格斯玻色子」。

尋找希格斯粒子的過程為何

科學家利用大型對撞器尋找希格斯粒子,這種機器可擊碎粒子,過濾出次原子殘渣,而其中最大者是歐洲核子研究中心(CERN)的大型強子對撞機(LHC)。LHC深藏在日內瓦附近一個圓形隧道中,撞擊時可短暫達到比太陽熱10萬倍的溫度,複製宇宙形成後不久的狀況。

去年74CERN科學家宣布發現一種與希格斯「相符」的新粒子。今年3月,CERN表示,這種粒子的「自旋」與「對稱」2種重要特徵,與希格斯粒子應具備的特性相符。

資料來源:綜合外電/整理:國際新聞中心

 

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