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「新物理」浮現 台大團隊新發現

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【大紀元8月14日訊】〔記者劉力仁╱台北報導〕台灣高能物理研究有世界級的重大發現!參與日本發起「B介子實驗跨國研究計畫(Belle)」的台大物理系研究團隊,於日前發現部分B介子衰變的測量值,無法用現有電荷宇稱不守恆「標準模型」解釋,其具有九十九點九九%的可信度,可視為「新物理」的徵兆,現有大學教科書中高能及理論物理相關理論,將可能面臨改寫命運。

 這項計畫由日本於九年前發起,邀集十四個國家、三百多位學者參與,而在國科會資助下,包括台大物理系、中央大學、聯合大學、高雄大學都參與此計畫。九十年七月,跨國研究團隊曾發現「B介子系統」具有物質與反物質的不對稱性,堪稱高能物理界最重大成就。台大物理系團隊在此基礎上持續探究,獲致此一研究成果,並於昨天在台北、日本、美國同步發表。物理學界對此高度重視,形容為「諾貝爾級發現」,不但印證台灣研究團隊的卓越實力,對此跨國研究計畫也有重要貢獻。

 「B介子實驗」是利用大型高能對撞機,以不同能量的正負電子束對撞產生「B介子和反B介子(合稱為B介子系統或B介子對)」,這些介子對的壽命比一眨眼的時間還短,需要用超高精密的探測器去捕捉記錄它們的蹤跡,研究人員才能加以分析。而日本高能實驗室(KEK)為Belle建造的探測器就有三層樓高、一千多噸重,累積的B介子對紀錄約有一億五千萬對,供各國研究團隊觀察各種新現象和探究分析。

 台灣團隊由台大物理系教授侯維恕所率領,今年暑假並派遣六名學生到日本KEK實驗現場做儀器維修及物理分析報告;七月底台大物理所博士班學生陳凱風量測時發現,六十八個B介子衰變事件,其電荷宇稱破壞測量值和物理學界公認的「標準理論」測量值並不符合,預測應是「新物理」將浮現的初兆,並立即引起各國研究團隊注目。但因為累積的個案數仍偏少,必須要更多資料,才能嘗試建立新的「標準模型」。

 侯維恕表示,一九七○年代所建立的「標準模型」,卅幾年間通過無數實驗考驗,幾乎成為高能物理屹立不搖的基石。但世界各國物理學家皆認為此「標準模型」並不完善,台大物理團隊能夠率先發現新的物理現象,挑戰現有理論,證明台灣研究團隊的能力,具有世界一流水準。

粒子物理知識 推進一大步

〔記者劉力仁╱台北報導〕針對台大物理系團隊的最新發現,台大物理系主任張慶瑞表示,由於物理界在應用現有的「標準模型」管用但不理想,必須加入許多參數才能奏效,因此觸發台大研究團隊挑戰此理論的雄心,沒想到一舉成功。

 張慶瑞表示,此一發現對物理界具有「撥雲見日」之效,讓物理學家對粒子物理的知識,向前推進一大步,其最大意義是「人類對於物質的認識要重新定位」,這項發現不僅將改寫多個高能物理理論,未來甚至可能改變人類生活。

 張慶瑞表示,人類一直對物質組成有高度興趣,中國人習慣用金、木、水、火、土解釋物質組成原因,但西方科學家相信宇宙是在一場大爆炸中誕生,而爆炸當時產生等量的「物質」與「反物質」,但現在宇宙中只能看見「物質」而不能看見「反物質」,探究「反物質」現象,一直是科學研究最大課題。

 一九五七年物理界開始發現宇稱(P)不守恆現象,一九六四年有兩位科學家,首度藉由「K介子系統」證實物質與反物質具不對稱性(CP)不守恆,為宇宙反物質提供一道解謎的關鍵曙光,也因此榮獲一九八○年諾貝爾物理獎。

 但高能物理界一直希望在別的介子也有類似發現,二○○一年九月終於在「B介子系統」中突破,確定「B介子系統」也有不對稱現象,當時台灣研究團隊也有巨大貢獻。而台大昨天發表的實驗明確證實,以小林‧益川理論所建立的「標準模型」,已無法完全解釋「B介子系統」現象,未來「標準模型」必須修正,而且是否物質都具有「超對稱」對象,在在值得探究。

 還有「人類對於物質的認識也要重新定位」,張慶瑞舉例,牛頓力學三大定律眾人皆知,但在奈米的環境或在太陽系其他星球中,牛頓力學定律並不適用,或須作巨大修正,這為改變人類對傳統力學觀念的典型案例。

 而奈米科技理論在幾十年前被提出時,大部分人對此並不了解,現在奈米科技已成為最熱門的產業,足以改變許多人生活。

 張慶瑞說,未來更多的B介子研究資料會陸續出爐,新的「理論模式」可能會出現,這項發現勢必會為物理界帶來更多的知識創新。

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