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2018/02/01 17:14
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觀念平臺-政府應鼓勵研究基礎科學

今年諾貝爾物理學獎出爐,由英國希格斯和比利時恩格勒獲得,因為他們提出的「希格斯場」理論終於被證明為真;這個證明相當重要,因為它解釋瞭「為什麼物質會有質量」,也因為如此,才能形成今日我們所見到的宇宙萬物,當然包括地球與人類。


長久以來,物理學傢一直在尋找「基本粒子」,即組成所有物質的最小、最基本且不能再被分割的粒子,雖然在60年代,科學傢的確找到瞭目前最小的粒子,如質子與中子是由三個更小且不同顏色的誇克所組成,介子是由正反誇克所組成,可是卻無法解釋為什麼這些粒子會有質量。

原因是宇宙早期形成時,所有粒子都沒有質量,與希格斯場交互作用後才被賦予質量,希格斯場量子化就成為希格斯粒子,所以找到希格斯粒子,便可解釋質量的起源。目前能解釋可見物質世界的粒子物台中產後護理機構推薦理「標準模型」,其中已有61種基本粒子被找到,隻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。

希格斯和恩格勒當時認為,宇宙空間中應有一個無所不在的「場」,隻要任何基本粒子在這個「場」裡面穿梭,「場」就會把能量附著在粒子身上,依據相對論之質能互換理論,粒子就會有質量,這個「場」被命名為希格斯場,有如製作冰糖葫蘆的「糖蜜」(molasses)一樣。如果粒子在希格斯場中通行無阻,表示沒有慣性,沒有質量,如光子;反之,如果粒子在希格斯場中變得很慢,表示慣性很大,質量也就比較大,如誇克。

今年3月,物理學傢終於使用座落在瑞士之歐洲核子研究組織(CERN)裡的大型強子對撞機(LHC),將兩束質子加速到趨近光束,使其對撞,產生小型大爆炸(Big-Bang),然後在眾多撞碎的質子殘片中,找到稍縱即逝的希格斯玻色子(Higgs boson),印證瞭希格斯和恩格勒的理論,進一步鞏固粒子物理標準模型的正確性。但粒子物理標準模型隻論及強力、弱力與電磁力的統一,沒有涵蓋重力,且隻能解釋宇宙中隻佔4%的可見物質,至於其它總共佔96%的暗物質與暗能量,目前物理界尚沒有理論加以解釋,值得後進繼續努力探索。

仰望浩瀚的星空,自古人類對宇宙怎麼形成的,始終感到好奇,因而透過各種努力想尋求解答,看似毫無實用價值,然而在追求答案的過程中,許多新科技也隨之發明,無形中提升人類生活福祉。因此吾人應飲水思源,珍惜所得來的一切成就,不要亂用,而政府也應該鼓勵學子從事基礎科學研究。(作者為臺大物理博士、真理大學副教授)

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