"Bohemian Rhapsody"--THE LONDON HORN SOUND
【摘要2015.10.7.蘋果】在天文物理學領域中,微中子是最難以捉摸的粒子。昨天揭曉的2015年諾貝爾物理學獎,由日本物理學家梶田隆章和加拿大物理學家麥唐納(Arthur
McDonald)共享殊榮,兩人揭開微中子的神秘面紗,證明微中子會如川劇般「變臉」,還具有質量,為粒子物理學研究開啟新頁,未來可應用在核能發電、國防及通訊領域。
台大物理系教授陳丕燊(燊讀音同身)解釋,微中子有三種型態,包括電子微中子、緲子微中子及濤子微中子。過去50年來的教科書,都稱微中子沒有質量,但兩位物理獎得主的研究證明,微中子在傳遞過程中會「變臉」,電子微中子會變成緲子微中子,還可以變回來,彷彿川劇中的變臉,也如西遊記孫悟空的72變。
諾貝爾委員會表示,梶田隆章(梶讀音同偉)透過東京大學位於日本岐阜縣深達1公里礦坑的超級神岡探測器,證實微中子會在3種不同形式之間震盪,表示微中子具有質量。
麥唐納則發現太陽產生的電子微中子,在到達地球途中,也會在3種不同形式之間相互轉換,就是所謂的「震盪效應」。兩人的研究「對於粒子物理學和人類的宇宙觀具有突破性意義,他們發現最深層的秘密,可望改變我們對於宇宙歷史、結構及未來命運的理解」。
陳丕燊教授進一步解釋,梶田隆章利用探測器偵測大氣層中的微中子,結果發現從大氣層抵達的緲子微中子,旅行距離較短,數量較多,穿越地球的緲子微中子,旅行距離較長,數目量少。這意謂著,旅行距離較長的緲子微中子,會改變型態。按照原理,粒子必須具備質量才能改變形式,這形同證實微中子具有質量。
陳教授解釋,麥唐納在加拿大薩德伯里微中子觀測站的巨大儀器,分別用水和重水來測量來自太陽的電子微中子。按照理論,水可測量到3種微中子,但重水只能測量到電子微中子。不過結果顯示,水測量到的3種微中子的數量正如預期,重水測量到的電子微中子,數量較少,代表有些電子微中子,會變換形式,產生震盪效應。此發現,有助於人類了解核能發電。
交通大學物理研究所教授林貴林昨指出,微中子可應用在國防,若某處正祕密進行核試爆,別處的觀測儀器可偵測核爆所產生之微中子,從而得知。而在未來也可望應用在通訊,微中子速度已可達光的速度,若科學家可研發出相關儀器設備,用微中子取代衛星訊號,將可增進通訊速度。
昨獲諾貝爾物理獎的日本學者梶田隆章,其恩師知名物理學家小柴昌俊也曾獲此獎,師徒相繼獲獎,蔚為佳話。我國學者昨指出,此次獲獎兩名學者所屬的實驗室,都是國家或產學界長期投資的結果,培養人才,值得國內借鏡。
今年的諾貝爾獎已揭曉生醫、物理兩項大獎,都有日本人得獎,日本自2000年以來累計已產生16名諾貝爾獎得主,是第3大得獎國,僅次於美國的99人及英國的18人。
日本這16人全是生醫、物理與化學的自然科學獎得主,但據日本文部科學省統計,日本大學的自然科學類研究所博士新生報到率銳減,到前年僅有8.9%,因擔心走學術研究可能找不到工作而卻步。
日本科學技術擔當大臣山口俊一昨說:「日本學者連續2年拿下諾貝爾物理獎殊榮,顯示日本的研究水準之高,對日本來說是莫大鼓勵,政府將加強培養人才、推動基礎研究和學術研究。」
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