粒子物理

希格斯粒子系列》希格斯粒子之外的新物理

希格斯粒子之外的新物理
知識通訊評論第112

最近粒子物理學家關心的希格斯粒子是否找到,其實並不是最關鍵的,因為物理標準模型理論並不完整,無論是否找到,都需要新的物理。

歐洲粒子物理研究中心

作者為文時,物理學家正為可能觀察到的希格斯玻色子興奮不已。在分析了瑞士日內瓦附近,歐洲「歐洲粒子物理研究中心」大強子對撞機的數據之後,這個歐洲高能物理實驗室日前宣布,他們在一二五GeV(十億電子伏特)能區發現這個粒子的訊號,在物理學理論中,希格斯玻色子認為是賦予其他粒子質量的粒子。

這個可喜的訊號,是否代表科學家已尋獲希格斯玻色子,仍言之過早,若是為真,許多人同時會認為這是粒子物理學標準模型的明證。之前,其他數據提供的間接跡象顯示,希格斯的的質量很可能小於一百五十GeV,這點與「歐洲粒子物理中心」的發現可說不謀而合。不過,我是一個喜歡唱反調的人。我要說無論希格斯玻色子是不是存在,我們都已經知道,必然要有超越標準模型的物理學。現在讓我們思考一下它的可能性。

希格斯粒子系列》從BCS到Higgs

平常「高高在上」的粒子物理,有時也會向研究低能量現象的凝態物理取經。 耗資數十億美元、位於日內瓦的大型強子對撞機(LHC)啟動,這是物理學界的大事。未來一旦LHC捕捉到物理學家期盼已久的希格斯(Higgs)粒子,必然是轟動全球的報紙頭版新聞。就算LHC沒有找到希格斯粒子,如果發現其他東西,也一樣會是超級大新聞。總之未來一陣子,大家一定會持續遇上希格斯這三個字。

希格斯粒子系列》隱密的對稱

隱密的對稱
國立臺灣大學物理學系高涌泉教授/國立臺灣大學物理學系高涌泉教授責任編輯

獲得2004年諾貝爾物理獎的葛羅斯(D. Gross)曾對過去數十年來基本物理的進展下過一句評論:「自然的秘密在於對稱。」他又認為:「在尋找新的、更基本的自然定律的時候,我們應該從尋找新的對稱下手。」

葛羅斯的確說出了物理中非常重要的原則,不過他當然不是第一個有這種體認的人─在他之前,楊振寧就已經說過:「對稱決定交互作用。」可是楊振寧也不是頭一個對於對稱有深刻了解的人,他會說那個頭銜屬於愛因斯坦─愛氏的狹義相對論與廣義相對論正是闡明對稱意義的最佳例子。可是愛因斯坦只是開了個頭,我們還需要更多的具體例子才能肯定「自然的秘密在於對稱」,這裡頭包括了重要的楊振寧與密爾斯(R. Mills)的非阿貝爾(non-abelian)規範場論。

溫伯格 Steven Weinberg

溫伯格 Steven Weinberg
國立成功大學光電科技研究所林宣鳴研究生/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

1978年溫伯格、格拉肖以及薩拉姆,實驗驗證了由於Z玻色子與電磁作用混合引起的宇稱破缺的一年之後,於1979年一起獲得了當年的諾貝爾物理學獎。

史蒂文‧溫伯格1933年出生於紐約的一個猶太移民家庭,但他是一個無神論者。1950年他和謝爾登‧格拉肖一起畢業於布朗克斯高中,隨後他和格拉肖都進入了康奈爾大學,1954年他從康奈爾大學拿到了學士學位。隨後他去往哥本哈根的尼爾斯‧玻爾研究所攻讀研究生,開始了他的研究生涯。一年之後,他回到普林斯頓大學,在山姆特雷曼教授的指導下攻讀博士學位,1957年博士畢業。在博士論文中,與Sam特雷曼擔任顧問,是基於應用的重整化理論的影響,在強相互作用弱相互作用過程。

1995 年4 月:美國費米國家實驗室頂夸克的發現

1995 年4 月:美國費米國家實驗室頂夸克的發現
高瞻計畫特約編譯蕭如珀、臺灣大學物理系楊信男 編譯/國立臺灣大學化學系陳竹亭教授 責任編輯

粒子物理的標準模型認為,所有物質均由含有 $$6$$ 種夸克與 $$6$$ 種輕子的基本粒子所組成,其中最重的為頂夸克(又稱 $$t$$ 夸克)。頂夸克不穩定,只有在人為製造時,例如美國伊利諾州 Batavia 的費米國家實驗室以高能的質子和反質子束來相互碰撞,才偵測得出來。物理學家在 1977 年發現與它同代的底夸克(或稱 $$b$$ 夸克)時,就深信頂夸克一定存在,只是他們沒想到還要等了將近 $$20$$ 年才終於找到它。