直到去年,歐洲核子研究中心(CERN)利用「大強子對撞機」實驗觀察,才終於偵測到希格斯玻色子的存在,成為兩人獲獎的重要關鍵。
事實上,上帝粒子的發現也有台灣研究團隊的貢獻。早在13年前,台灣就已參與了位於瑞士日內瓦的歐洲核子研究中心(CERN)的「大強子對撞機」計劃,參加的研究團隊包括中央研究院、台灣大學物理系以及中央大學物理系。目前在中研院物理所擔任副研究員的林誠謙,是諾貝爾獎得主希格斯的學生,曾跟隨希格斯做研究。
究竟什麼是希格斯玻色子?為何如此重要?以下是美國CNN以深入淺出地方式為讀者解釋複雜的物理概念。
Q:何謂希格斯玻色子(Higgs boson)?
A:分子物理學的「標準模型」(Standard Model)理論可以解釋宇宙間的粒子和力量如何互動。但是目前的理論卻無法說明這些粒子為何具有質量。
不同的粒子,大小各有不同,有些大於原子,有些小於原子。例如,電子、質子,是構成原子的次原子粒子。科學家認為,希格斯玻色子的存在,正是解答了粒子為何具有質量的關鍵。
如今科學家已知道,像是夸克和電子等基本粒子,是宇宙萬物生成的基礎。科學家相信,希格斯玻色子與基本粒子交互作用之後,粒子便擁有了質量。因此,發現希格斯玻色子,等於是填補了現代物理學的一大黑洞。
Q:希格斯玻色子如何運作?
A:關於希格斯玻色子的理論,最早是在1960年代時由希格斯和其他物理學家所提出。理論認為,希格斯能量場域存在於宇宙各個角落。當有粒子接近希格斯能量場域時便會交互作用,並吸引希格斯玻色子聚集在粒子周圍,數量不定。
我們不妨將宇宙想像成一場派對。較不知名的賓客通常可以快速地穿越會場,而且不被其他人發覺;但比較知名的賓客則會吸引其他人(希格斯玻色子)主動接近,也因此拖慢了行進的速度。
基本粒子穿越希格斯能量場域的方式也是如此。某些粒子會吸引大群的希格斯玻色子,如果吸引愈多希格斯玻色子,粒子的質量就愈大。
Q:為何發現希格斯玻色子如此重要?
A:根據科學家的解釋,雖然希格斯玻色子的發現,無法解答所有我們想知道的事情,但是卻因此填補了已存在超過50年之久的「標準模型」的一大黑洞。
「希格斯玻色子是我們在理解宇宙本質時,最後一塊失落的環節,」倫敦帝國理工學院物理學家馬丁.阿契爾(Martin Archer)說道,「但這並非全部,也不是結束,只是現在我們可以實際地描述這世界。」這絕對是人類以及科學界過去四世紀以來最重要的發現。
Q:為何希格斯玻色子被稱為「上帝粒子」?
A:這是源自於1988年諾貝爾物理學奬得主里昂.雷德曼(Leon Lederman)一本著作的書名。事實上,雷德曼並不喜歡「上帝粒子」這個稱號,他寧可稱它為「該死的粒子」,因為當時沒有任何人有辦法證實它的存在。(吳凱琳編譯)
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