2013-10-10

提出「上帝粒子」 2人摘諾貝爾物理學獎

◆ 提出「上帝粒子」 2人摘諾貝爾物理學獎
http://udn.com/NEWS/WORLD/WOR3/8213465.shtml

【聯合報╱編譯田思怡/綜合報導】2013.10.09

英國物理學家希格斯和比利時物理學家恩格勒在半世紀前假設有「上帝粒子」之稱的「希格斯玻色子」(Higgs boson)的存在,八日同獲諾貝爾物理學獎。

兩人在一九六四年分別提出一種能賦予宇宙萬物質量的基本粒子存在的假設,解釋物質如何取得質量,形成星球和整個宇宙;這種粒子後來就以希格斯的名字命名,稱為「希格斯玻色子」。

兩人的觀察被譽為是了解宇宙起源的最重要理論之一。希格斯提出宇宙有一個看不見的「希格斯場」(Higgs Field),充滿「希格斯玻色子」,若沒有「希格斯場」,所有粒子將以光速穿越,不會具有質量,原子將不存在。

去年七月四日,歐洲核子研究組織(CERN)宣布,他們以大強子對撞機找到一種新的基本粒子,與希格斯玻色子「相符」,證實了「希格斯玻色子」的存在,也肯定了希格斯與恩格勒的成就。

八十四歲的希格斯得知獲獎後表示「不敢當」,「我也要恭喜所有對發現這種新粒子有貢獻的人。」八十歲的恩格勒也表示,樂於接受這個獎。兩人將分享八百萬瑞典克朗(約台幣三千七百五十萬元)獎金。

諾貝爾評審團說:「希格斯玻色子來自一個看不見的場,填滿所有宇宙空間,即使宇宙看起來是空的,這個場仍存在。沒有它,我們就不存在,因為粒子與這個場接觸,才會獲得質量。」

一九六四年,六位物理學家分別在三個小組進行研究,發表了許多有關粒子如何獲得質量的論文。最早是由已於二○一一年去世的布勞特和恩格勒共同提出,一個能賦予質量的粒子場侵入早期的宇宙,在此之前,宇宙充滿沒有質量的粒子。

然後是希格斯首度提出,唯有一種不明的粒子存在,才會產生質量。因此,這種不明粒子就稱為「希格斯玻色子」。

物理學界在一九七○年代設計了基本粒子的標準模型,但無法解釋為何有些粒子有質量,有些則無,例如光子。

答案就在充滿玻色子的「希格斯場」,基本粒子穿過「希格斯場」時,與它的互動程度不同,互動大的就獲得質量,反之則無。

希格斯玻色子是標準模型預言的六十一種基本粒子中,最後一種被實驗證實的粒子。



◆ 解開質量之謎 15年前早該獲獎
http://udn.com/NEWS/WORLD/WOR3/8213478.shtml

【聯合報╱記者陳皓嬿/台北報導】2013.10.09

今年諾貝爾物理學獎出爐,由英國物理學家希格斯和比利時物理學家恩格勒獲得,因為他們提出的理論終於被證明為真;台大物理系教授侯維恕說,這個證明相當重要,因為它解釋了「世界萬物為什麼會有質量」,年過八十的希格斯和恩格爾其實十五年前就可以拿諾貝爾獎。

一直以來,物理學家一直在尋找「基本粒子」,即組成所有東西的最小、最基本、不可再被分割粒子。侯維恕說,六零年代,科學家的確找到了目前最小的粒子,可是卻無法解釋為什麼粒子會有質量。

台大「梁次震宇宙學與粒子天文物理學研究中心」主任陳丕燊說,希格斯和恩格勒當時試圖解釋,他們認為空間中有一個「場」無所不在,只要粒子在這個「場」裡面,「場」就會把能量加在粒子身上,粒子「能量上身」,就有了質量,這個「場」被命名為希格斯場。

希格斯和恩格勒認為這個「場」無所不在,卻找不到能證明場存在的「希格斯粒子」。侯維恕說,前諾貝爾獎得主雷德曼曾寫了本書「天殺的粒子」來說明希格斯粒子有多難找,後來書名被改為「上帝粒子」,卻更加貼切形容希格斯粒子有多重要。

侯維恕表示,其實九零年代末期,希格斯的理論即通過兩大難題的考驗,那時兩人應可拿諾貝爾獎。

陳丕燊說,今年三月,科學家終於用大型強子對撞機,在高速對撞的質子殘片中,找到稍縱即逝的希格斯粒子,證明希格斯和恩格爾的理論正確。

科學家將「大型強子對撞機」加速到接近光速,再讓質子對撞,看可不可以從希格斯「泥沼地」中撞出一點「泥漿」來,這個「泥漿」就是「希格斯粒子」。距離他們最初提出理論,這個「遲了近五十年」的諾貝爾獎也終於肯定希格斯和恩格爾的重要理論。



◆ 物理大師希格斯 不用手機、網路
http://udn.com/NEWS/WORLD/WOR3/8213486.shtml

【聯合報╱編譯張佑生/綜合報導】2013.10.09

沒手機也沒電視機,住所也不接網路,提出本世紀第一個重大科學發現的諾貝爾物理獎得主之一,英國愛丁堡大學名譽教授希格斯,過著令人驚訝的「低科技」生活。

諾貝爾委員會表示,發布得主前試圖聯繫希格斯,但所有電話號碼都沒有回應。公布是否因此延後一小時,委員會不願評論。

但八十四歲的希格斯,無論如何害羞低調,大名都將被寫進教科書,和愛因斯坦、普朗克齊名,世代流傳。

俗稱的「上帝粒子」指的是希格斯於半個世紀前利用標準模型所提出的一種新粒子,後人正式稱作「希格斯玻色子」,其提供的「交互作用」讓粒子具有質量。在此之前,質量只是一種現象和概念,並無理論能解釋為何物質具有質量。

一九二九年出生於英國紐卡索的希格斯,一九五四年在倫敦大學國王學院獲得博士學位。

希格斯住在蘇格蘭首府愛丁堡,教授理論物理。據說每當有人提及「希格斯玻色子」,他就會侷促不安,自己總是避免用這個詞。

身為無神論者,每當有人用「上帝粒子」來描述他的發現時,希格斯就更焦慮了。

愛丁堡大學物理系教授,同時也是希格斯好友的華克表示:「希格斯是位很溫和又很客氣的人。但是如果談到跟物理有關的事情而且說錯,他就會變得有點固執。」

周日泰晤士報報導,希格斯一周前在住所外跌倒,本周身體狀況一直很脆弱。最近傳出他得獎呼聲最高,希格斯決定暫避風頭。

與希格斯同獲殊榮的比利時布魯塞爾自由大學名譽教授恩格勒,在一九六四年提供了希格斯玻色子的理論基礎,主張宇宙初生時並無質量,後來出現的粒子賦予原有的粒子質量。宇宙「暴脹」(inflaton)結束後,暴脹子轉換為今日所見的各種粒子。

恩格勒表示,他鑽研宇宙學,是因不想受限於特定主題:「對某個主題有興趣就閱讀所有相關材料是沒必要的。重點在於分辨出重要和次要的資訊,藉以決定要鑽研哪一部分。

歐洲核子研究組織大強子對撞機的上千名的科學家,證實希格斯玻色子存在,功不可沒。但諾貝爾物理獎最多只能三人共享,所以該單位只得到讚譽,並未獲獎。



◆ 證實上帝粒子存在 台灣團隊有功
http://news.chinatimes.com/focus/501014257/112013100900086.html

【李宗祐/台北報導、中央社/布魯塞爾8日電】2013-10-09 中國時報

歐洲粒子物理研究中心(CERN)跨國研究團隊去年利用大強子對撞機(LHC)實驗觀測,發現「上帝粒子」希格斯粒子存在證據,成為英國物理學家希格斯和比利時學者恩格勒獲得諾貝爾物理獎的重要關鍵。台灣研究團隊也在這項關鍵性實驗扮演重要角色,並參與發現希格斯粒子的兩項探測器研製計畫。

參與探測器研製

中央研究院物理研究所副研究員林誠謙強調,LHC、緊湊緲子螺管探測器(CMS)和超導環場探測器(ATLAS),以及網格計算中心,是歐洲粒子物理研究中心發現希格斯粒子存在的三大要素,台灣研究團隊除了參與CMS和ATLAS研製以外,也負責營運亞洲網格計算中心。LHC質子束以接近光速的高速碰撞後,產生的粒子觀測資料,「有10%是在我們這裡分析」,台灣在對證實希格斯粒子存在,確實有相當的貢獻。

中央大學物理系特聘教授張元翰表示,台灣研究團隊由中研院、中央大學和台灣大學共同組成,經由LHC計畫證實希格斯粒子存在,成為英國與比利時兩位科學家獲得諾貝爾物理獎的關鍵證據,「理論部分,我們不敢居功,但在驗證實驗方面,我們當然有貢獻,而且是與有榮焉!」

張元翰指出,台灣在證實希格斯粒子存在的關鍵性研究上,最大的貢獻是發現希格斯粒子變成兩種光子的兩個「黃金通道」;並透過CMS,觀測到質量約1250億電子伏特、過去從未被發現過的新粒子訊號,成為希格斯粒子存在的重要證據。

觀測新粒子訊號

台灣研究團隊是在國科會與中研院的支持下,從2000年開始參與LHC計畫。林誠謙形容,LHC透過網格計算中心從歐洲傳送到位於中研院的亞洲網格計算中心,每秒高達100億位元,要在這麼多資料裡面找到希格斯粒子存在的證據,就是大海撈針,但CERN主導的跨國研究團隊經過多年努力,還是完成這項跨世紀的科學挑戰。

台灣早在13年前就參與尋找「上帝粒子」跨國計畫,參與計畫長達7年的台大物理系副教授陳凱風,目前正在CERN工作。他說,現場有記者會,但沒有其他慶祝活動;團隊都很高興,不過開心一陣後也立刻埋首工作,很有科學家本色。

陳凱風表示,台灣主要貢獻在於截取數據,並負責一個偵測器,是發現希格斯粒子的管道之一。計畫啟動20年來,各國翹楚聚在一起往同一目標努力,每個人的貢獻都很小,但累積起來才能找到上帝粒子。

但他也認為,理論原就預期有上帝粒子,真的找到也只是合乎預期,而科學家期待的是「超乎預期」,接下來的工作,除了要了解上帝粒子的特性,還要倍增加速器能量,尋找其他粒子。

※ 相關報導:

* 缺錢 政治打壓 台灣堅忍參與LHC
http://news.chinatimes.com/focus/501014257/112013100900087.html

....台灣參與LHC計畫原本是由國科會自2000年起編列經費支持中研院、台灣大學和中央大學組成的研究團隊,與跨國研究團隊合作研製緊湊緲子螺管探測器(CMS)和超導環場探測器(ATLAS)。

中研院後來獲悉歐洲粒子物理研究中心有意在亞洲設置網路計算中心,作為LHC亞太資料分送中心,再度跟國科會爭取經費,雖然獲得當時國科會先後任副主委吳茂昆的全力支持,順利使中研院成為LHC亞洲唯一資料分送中心。但2008年過後,中研院決定推動第2期計畫,國科會因財政困難未支持。

林誠謙指出,當時若非中研院決定自行編列預算全力支持,台灣研究團隊可能無法在證實希格斯粒子存在的關鍵性研究中,扮演舉足輕重的角色。他並首度透露,希格斯其實是他在英國愛丁堡大學讀博士時的指導教授,師生兩人近30年持續保持連繫。

....除了經費波折外,中央大學物理系教授張元翰透露,台灣團隊參與LHC過程,也碰到中國政治打壓。跨國團隊發表研究論文時,中共對我學者國籍百般刁難。

上帝粒子的實驗結果讓我們一瞥未來
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fsj 提到...

華爾舍曾來台旅遊 愛吃鳳梨酥 唯一在台學生黃鎮剛:

【湯雅雯/台北報導】2013-10-10 中國時報

今年諾貝爾化學獎得主之一華爾舍(Arieh Warshel)唯一在台灣的學生、交大生物資訊及系統生物研究所教授黃鎮剛表示,他是華爾舍第二個博士班學生,昨天得知老師得獎,他十分興奮,感到與有榮焉。

黃鎮剛說,20多年前他畢業回到台灣,曾經邀請華爾舍來台灣旅遊,並帶他去故宮博物院參觀,他看到故宮文物古董保存良好感到驚嘆,而且他請老師吃台灣特產鳳梨酥,華爾舍直誇好吃,但也笑稱自己血糖高,不能吃太多。

黃鎮剛回憶,1960年華爾舍想到用電腦做實驗,研究生物體內化學反應,但當時個人電腦、蘋果電腦都還沒問世,很多人笑他異想天開,甚至連隔壁實驗的學生都質疑;但他認為,華爾舍在當年雖然是非主流學者,但他「科學直覺」很強,很有天分,得獎實至名歸。

華爾舍等3人利用電腦建立簡單的運算模式,縮短實驗繁瑣過程,堪稱全球第一個想到用電腦模擬的學者;隨著電腦科技發展,現在大學生透過操控電腦就能做複雜實驗,功不可沒。國科會副主任委員牟中原也說,他們3人對許多化學實驗如藥物設計有很大的貢獻。

另一位和華爾舍同門師兄弟的李維(Michael Levitt),前年也曾到亞洲大學演講。亞大校長蔡進發說,李維主講蛋白質的結構、序列,並解釋如何預測未知的結構,也有帶他去台北參觀,發現他對台灣傳統文化很感興趣。

fsj 提到...

諾貝爾物理獎得主 也曾被大師酸垃圾…

【聯合報╱記者陳皓嬿/台北報導】2013.10.11

新出爐的諾貝爾物理、化學獎得主,當年前瞻性的研究,歷時多年才獲主流科學界認可, 足證「智者是孤獨的」;國科會主委朱敬一昨天說,超前世人視野的研究難免孤獨,但大眾如能多一分耐心、少一分功利,「我們可以縮短智者孤獨的時間。」

朱敬一回答本報記者詢問時說,國科會今年初設立「百人拓荒計畫」,不看過去研究成果,只看新研究計畫,要讓狂野的科學家們有空間和資源冒險。

安徽大學物理系的客座副教授郭中一,昨投書本報談諾貝爾物理獎得主希格斯(Peter Higgs)的「物理孤鳥辛酸路」;香港城市大學校長郭位日前也投書本報,點出台灣教師評鑑過度重視SCI、SSCI等論文數量、而非實質貢獻的問題。

國科會副主委賀陳弘解釋,國科會的研究補助計畫非以論文發表數為準,而是召集各領域專家來評估申請學者的研究價值。但這種評鑑方法,仍可能讓想法新穎的學者落入「希格斯困境」,被學界大師批成「垃圾」的研究,很難得到認可。

國科會「百人拓荒計畫」也必須受公眾檢驗,政府投資是否真有效益?朱敬一說,研究分兩種,一種可和產業合作,一種則是純研究,「你要怎麼衡量研究紅樓夢或聊齋的實質效益?」

朱敬一認為,研究價值無法單純量化,前瞻研究要被產業看見、合作,的確有難度,智者們也得等待社會追上他們的腳步。

但朱敬一表示,社會上仍有具遠見、賞識瘋狂科學家的伯樂,很多藥物開發商在等學界研發電腦「模擬生物體代謝運作」,這「妄想」現仍受限於設備能力、社會規範,不過他們願意等。