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「上帝粒子」寫下新的里程碑,台大也有參與

「上帝粒子」寫下新的里程碑,台大也有參與-CERN
在緊湊緲子線圈探測器裡,從質心能量為8 TeV的質子-質子碰撞事件記錄數據製作出的三維繪景圖。
圖/維基百科

 

歐洲核子研究組織(CERN)是全世界最大的粒子物理學實驗室,更是全球資訊網的發源地,這裡聚集了全世界最頂尖的科學家與工程師,舉行的實驗在粒子物理學中屢屢寫下許多重要成就,其中包括在2012年發現的新玻色子:希格斯玻色子(Higgs boson)。

 

希格斯玻色子是希格斯場的量子激發。根據希格斯機制,基本粒子因與希格斯場耦合而獲得質量。假若希格斯玻色子被證實存在,則希格斯場應該也存在,而希格斯機制也可被確認為基本無誤。

--維基百科

 

物理學者用了四十多年時間尋找希格斯玻色子的蹤跡,而使用的大型強子對撞機(LHC)是全世界至今為止最昂貴、最複雜的實驗設施之一,而希格斯玻色子被稱為上帝粒子(The God Particle)的原因是,因為這粒子「在當今物理學中處於極為中心的位置,對我們理解物質的結構極為關鍵、也極為難以捉摸」。(引用自1988年諾貝爾物理學獎得主利昂·萊德曼)。

 

台大為何能夠參與這個全球頂尖的上帝粒子實驗呢?

因為台灣在這個領域的研究成果獲得了國際肯定,間接促成科技部蘇芳慶次長於今年 6 月 14 日順利與CERN簽署雙邊合作備忘錄之新增附錄。

因此,台大參與了緊緻渺子線圈(Compact Muon Solenoid,CMS)的實驗,今年六月,研究人員已有新的發現,CERN發表偵測到希格斯粒子與標準模型最重粒子頂夸克的耦合作用。而幾個月後,研究人員又發現希格斯粒子直接衰變到一對底夸克與反底夸克,再次寫下上帝粒子的研究新的里程碑。

台大高能實驗室解釋,希格斯粒子的所有可能衰變模式中,直接衰變到一對底夸克與反底夸克,其實是最常見的。但是要確認偵測到它,相當不容易,是極困難的挑戰,因為有許多其他標準模型過程(稱為「背景」)可產生底夸克–反底夸克對,必須搜尋到特別的標記事件,例如希格斯粒子與一向量玻子的協同產生,才得以將「背景」壓得夠低。台大說明,上述的的事例相當少見,必須要篩檢大量的碰撞事件後才能找出訊號。

台大高能實驗室負責人侯維恕表示,台大在2000年代與中央大學合力建造前置量能器,在2010年代參與更核心的像素偵測器第一階段升級製作,另外,台大也有參與物理分析,這些都在最新的實驗成果中,發揮了一定的功能。

CMS實驗正推動偵測器第二階段升級計畫,台大及中大高能實驗室在科技部的支持下,也正積極參與製作高粒度量能器,期望能將人類對上帝粒子的了解再更加往前推進。

 

參考資料


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