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2015-10-07

2015諾貝爾物理獎:微中子不見,微中子還在

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看不見的,不是不存在。只是改變身分(或型態)。
這就是證據促成模型,甚至於典範的改變。


日前在台教會「軍事佔領下的台灣」研討會的與談中也做了方法論上的說明,可惜並未化為圖示。(現在有了,如上圖)

對軍事佔領下的領土而言,亦復如是。佔領與其影響不是消失,只是改變身分。


抓到微中子有質量 日加學者共享物理諾獎○自由(2015.10.07)
〔編譯管淑平、林翠儀、記者湯佳玲/綜合報導〕日本科學家梶田隆章(Takaaki Kajita)及加拿大科學家麥唐諾(Arthur McDonald),以其在微中子的研究中發現「微中子振盪」,證實這種次原子也有質量,為了解宇宙基本性質打開新的一扇窗,共同摘下今年的諾貝爾物理學獎。

此發現有助解釋宇宙起源
諾貝爾獎頌辭指出,這兩名學者解開微中子謎團,開啟粒子物理學的新範疇

在各種粒子中,微中子的豐富性僅次於光子,每秒有數以兆計的微中子穿過人體,但由於這種粒子與其他物質的交互作用非常少,使其難以被研究,真實性質一直未被充分了解,梶田和麥唐諾的突破在於發現「微中子振盪」現象。

台大物理系特聘教授熊怡說明,「微中子振盪」指的是微中子在傳遞過程會像「波」一樣,鼓起來又消下去,所以移動過程有些會消失,有些會變成其他型態。但儘管微中子會「隱身術」,卻被諾貝爾獎得主「抓住」,顛覆過去科學家以為微中子沒有重量的認知,粒子物理的標準模型也將重新修正,為宇宙演化、人類起源的計算提出重要參數。

微中子有三種型態,或稱為「味」(flavour):電子微中子渺子微中子濤子微中子。多年來,微中子最神秘的一點在於,理論模型預測的微中子數量,有多達三分之二未在地球上觀測到,這些失落的微中子去了哪裡?梶田一九九八年利用位於日本的「超級神岡探測器」發現宇宙輻射在大氣中交互作用產生的渺子微中子,會轉換成濤子微中子。

根據梶田的研究成果,麥唐諾領導的薩德柏里微中子觀測站研究團隊,於二○○一年進一步發現太陽產生的電子微中子,在抵達地球途中也會轉換成另外兩種型態,而非消失

諾貝爾獎委員會指出,發現微中子質量是通往新物理學的大門,對粒子物理學界來說,這表示超過廿年來的標準模型不能當作解釋宇宙基本構成的完整理論,因為標準模型的假設要件是微中子質量為零。

我中研院物理所副所長王子敬也在核二廠打造微中子實驗室,觀測微中子與原子、中子如何互動。王子敬說,全世界都在找微中子的重量,如果誰能描述微中子重量,說明它有多輕,「誰就是下一個諾貝爾獎!」

現年五十六歲的梶田現任東京大學教授、東大宇宙射線研究所所長,他在諾獎評審委員會致電時表示「很意外」,「有點不敢置信」。七十二歲的麥唐諾為加拿大女王大學名譽教授,他一早起床就接到得獎的好消息,感到既意外又欣喜,他也隨即給被電話聲吵醒的太太一個擁抱。

日本在今年的諾貝爾獎大放異彩,不但連兩天摘下兩座獎項,六日公布的物理學獎更是連兩年「連莊」。包括入籍美國的兩名日裔科學家,日本累計諾貝爾獎得主已達廿四人。有趣的是,二○○○年後的十六名獲獎者統統出於自然科學領域,而且除一年外,日本幾乎都是在偶數年得獎。

由於今年屬於較容易「摃龜」的單數年,因此連續兩天得獎讓日本喜出望外,對於即將揭曉的化學獎、文學獎、和平獎更充滿期待。

「微中子有質量」 日、加學者獲諾貝爾物理獎○聯合(2015.10.07)
今年的諾貝爾物理學獎六日揭曉,由日本的梶田隆章和加拿大的麥唐納(Arthur McDonald)共同獲獎,兩人在不同的實驗中發現微中子震盪現象,顯示微中子也有質量,推翻過去微中子沒有質量的理論。

瑞典皇家科學院指出,梶田隆章和麥唐納的實驗顯示微中子會改變身分,這種變化的先決條件是微中子有質量,「這項發現改變了我們對物質最內部運作的認識,對我們的宇宙觀極其重要」。

梶田隆章在一九九八年發現,來自大氣層的微中子在抵達日本神岡的超級神岡探測器途中,在兩種身分中互換。神岡探測器建於一個舊鋅礦場底部。

一九九九年,由麥唐納帶領的加拿大研究團隊證明,來自太陽的微中子在來到地球的途中並未消失,而是以不同的身分抵達加拿大安大略省的薩德伯里微中子觀測站,觀測站建在一個舊鎳礦場的地下深處。

因此,幾十年來物理學家參不透的微中子之謎有了解答。過去計算微中子數量,有多達三分之二的微中子在測量中不見了,而這兩項實驗發現,微中子沒有消失,只是改變了身分

兩人發現,由太陽核反應產生的微中子,在抵達地球的途中產生震盪,變成表親緲子微中子和濤子微中子。結論是,過去以為沒有質量的微中子有一些質量,不管有多小。

對粒子物理學來說,這是歷史性的發現。粒子物理學的基本粒子和力學標準模型非常成功,廿多年來抵擋了所有實驗的挑戰,但這個標準模型的條件是微中子沒有質量。兩位獲獎者的觀察顯示,標準模型不能成為宇宙基本組成的完整理論。兩人的發現是對微中子隱藏世界的最重要觀察。微中子是整個宇宙第二多的粒子,僅次於光子。

梶田隆章在得獎記者會上說:「我的腦中一片空白。」他強調,「宇宙仍充滿未知的謎,樂見年輕人加入探究奧祕。」
麥唐納說,得知獲獎的第一件事是:「抱了我太太一下」。


1 則留言:

  1. 他是東京大學諾貝爾物理學得主小柴教室的門徒,日本的科學研究不只挑戰普世典範,還有傳承的跡象。當戰後嬰兒潮退休,接下來的一代(五十歲代)似乎更沒有包袱地往小而精緻的世界典範邁進。

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