大大實驗室裡的小小神之粒子-談搜尋希格斯粒子的最新發展

作者 : 林書維

「質量從哪裡來?」,我想這是對物理學家來說,最為納悶的問題吧。那天晚間的第一場春季展望演講讓我對許久未接觸的物理又有了好奇心,臺灣大學物理學系的陳凱風教授所演講的主題是「神之粒子 」,也就是所謂的希格斯粒子,2013諾貝爾物理學獎由英國物理學家希格斯與比利時物理學家恩勒特兩人共同獲得,原因他們正確推論了被稱為「神之粒子」的希格斯玻色子的存在。而說到希格斯粒子,那麼當然也會提及那臺超越美國的LHC,這具位在歐洲且地上最強的對撞機或許就是我們發現神之粒子的唯一希望,當粒子撞擊的能量被科學家拉的愈來愈高,粒子的狀態會愈來愈接近宇宙剛誕生的狀態!所謂的希格斯粒子大概就是這樣一個最原始的粒子。

20150512LHC 圖片來源:today.ttu.edu

日前,CERN表示發現了該粒子是希格斯粒子,只是不了解他們正在處理的是哪一種希格斯粒子。如果上面的新聞為真,也就是真的發現希格斯粒子,那麼「質量」的存在就得以解釋,如果希格斯粒子並不存在,那麼對物理學來說也將是另一個新挑戰。簡單來說希格斯粒子就是一種不可再分割且沒有結構的粒子,可以說是萬物組成的原因,有些東西碰到該粒子而停滯成為了質量,而有些東西不會停下,如同光之類的,當然這都還只是科學家的猜測而已,究竟是不是自圓其說就得看LHC找不找的到了!

「神之粒子」(The God Particle)。最先使用這個詞的是諾貝爾物理獎得主利昂·萊德曼,他其實一開始是將自己的書,命名為<被詛咒的粒子>(The Goddamn Particle),但當時的出版社覺得不應該在書名中說髒話或是詆毀上帝,因此就這樣硬是把書名改成<上帝粒子:如果宇宙是答案,那問題是什麼>!神之粒子知名就由此誕生,加上它不易發現(除非移動產生風,否則我們無法得知空氣的存在),且對世界、物理充滿了極重要的地位,因此這樣的命名好像也不為過。

歐洲核子研究組織在瑞士日內瓦地下建造了一座圓周27公里的大強子對撞機(LHC)。當天教授將高輻射高能量的對撞機比喻為炎熱的海灘,而粒子偵測器好比拍鳥的先進攝影器材,攝影師當然就是科學家與工程師囉!為了讓小小的粒子對撞必須要1012電子伏特,好比於4.7兆顆電池串連,這台機器更是世界許多國家都有投資建造的,台灣當然也是其中之一,像是對撞機中最重要的兩個偵測器台灣大學與中央大學都有參與製造,而在製造的過程中也意外碰撞出很多新穎科技,看來對於浩瀚的科學疆域,我們人類或許能慢慢認識,

話說「神之粒子」正是穿梭時空與創造黑洞的關鍵所在,只是反觀Big Bang的能量,LHC的能量或許依舊微不足道。