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  • (第一章)粒子、場和量子場

    一切物質皆由基本粒子組成。粒子物理學是一門研究基本粒子相互作用的物理學分支。從還原論角度看,粒子物理學是自然科學的基礎。在「粒子物理行」裏,我們會踏足粒
    子物理學的每個角落,包括粒子物理的基本概念、主要研究成果和一些有關歷史。

  • 量子電動力學又一重大勝利------ATLAS實驗首次發現光子-光子彈性散射

    LHC的ATLAS實驗於2017年8月14日在學術期刊《自然》宣報首次發現光子-光子彈性散射(γγ→γγ),並且所量度到的散射截面與標準模型預測吻合。光子-光子散射在經典電磁理論中不可能發生,它是純粹的量子效應,是量子電動力學的一項驚人預言。光子-光子散射早在1930年代已被提出,在80多年後的今年終於被實驗證實。

  • APS News:魅夸克(Charmed Quark)的發現

    夸克(Quarks)只是的「標準模型」(the Standard Model)裡所描述的基本粒子大家族裡的一個分支。但是當年魅夸克的發現卻是如此特別,因為它引燃了後續一連串的基本粒子物理的突破,留下了一段世稱「十一月革命」的佳話。除了對科學的衝擊之外,魅夸克被發現的歷程也帶著傳奇的色彩—它幾乎是同時被兩位非常不一樣的人所領導的兩組不同的團隊,在兩座不同的加速器,運用不同的方式所發現的。

  • Majorana 費米子

    1938年的3月25日,義大利物理學家Ettore Majorana突然消失,沒有人知道他去了哪裡。留給世人的是他不可思議的物理天份:從美學的角度出發,Majorana發現迪拉克方程式的一個特殊性質,進而提出一種特別的基本粒子 --- Majorana費米子 --- 自己是自己的反粒子。

  • 馬約拉納和馬約拉納費米子

    費米 (Fermi) 曾這樣說過:「科學家分為幾個等級。那些二三流的科學家,他們盡了一生之力也没有什麼突破。而一流的科學家則能作出對科學發展具重要性的發現。最高級別是如伽利略和牛頓這些天才,馬約拉納是其中之一。」

  • 物理運用在考古上:用宇宙射線粒子揭埃及大金字塔另一巨大空間

    4,500 年前,數以十萬計的古埃及人為埃及第四王朝法老胡夫 (Khufu) 建造了吉薩大金字塔,成為唯一屹立至今的古代七大奇蹟。金字塔的建造方法、工程原理仍然成謎,而最新刊於《自然》的研究,更以宇宙射線粒子發現當中有巨大中空空間,是 19 世紀以來首個主要金字塔結構發現。

  • 用加速器來研究宇宙射線

    LHCb實驗利用高能質子與氦原子對撞,為宇宙射線模型提供了實驗數據以供比較。
     

  • 在重子系統中發現CP不守恆

    LHCb實驗宣佈,他們在b重子系統中首次測量到CP不守恆的現象。

  • 1922年諾貝爾物理獎:尼爾斯.波耳

    1922年諾貝爾物理獎得主又是另一個鼎鼎大名的科學家,他就是量子力學教父尼爾斯.波耳(Niels Bohr)。波耳的電子能階原子結構模型,相信每位理科生都必定學過。

  • 測量反氫原子的光譜

    ​​​​​​​CERN的ALPHA實驗發表了對反氫原子的光譜測量結果。結果顯示與氫原子的光譜測量結果一致。

  • 用超級電腦來驗證雙幻原子核(double magic nuclei)

    美國橡樹嶺(Oak Ridge National Laboratory)的物理學家用超級電腦確認了鎳78是個雙幻原子核(double magic nuclei)。
    所有的原子核都是由質子與中子所構成,而質子與中子又統稱為核子(nucleon)。

  • 1919年諾貝爾物理獎:約翰內斯.斯塔克

    約翰內斯.斯塔克(Johannes Stark)的陽極射線和原子物理研究為他帶來1919年諾貝爾物理獎。可是,在第二次世界大戰之中選擇了納粹一方的他,被同盟國軍事法庭判罪,讓這個諾貝爾獎得奬者蒙上種族歧視之千古污名。

  • 散不散開有關係:對「負質量」的辯論

    牛頓第二運動定律告訴我們,物體加速度的方向與所加外力的方向一致。但是在新近的一個實驗裡,觀察到原子蒸汽中的原子加速度方向居然與所施外力的相反。這表示那個原子蒸汽的運動挑戰了現存的物理定律?

  • 一石五鳥造粒子

    「大強子對撞機美人實驗」(The Large Hadron Collider beauty experiment (LHCb))是用來測量電荷+宇稱不守恆的國際合作研究。這個實驗已經發現了五個新的重子(baryons)。

  • 1910年諾貝爾物理獎:約翰內斯・范德華

    是什麼使氣體凝聚成液體?氣體與液體的分別,一直是許多科學家希望理解的問題。1910年諾貝爾物理奬得主約翰內斯・范德華(Johannes van der Waals)就用數學描述了兩態之間的互換原理。

  • 由兩個介子所組合成的奇怪原子

    位於 CERN 的 DIRAC 實驗發表了他們的新結果。他們發現了一種特別的原子,由兩個介子所形成。

  • 從磁性材料看希格斯衰變

    依據一份傑恩(Jain)及其研究團隊在「自然物理」(DOI: 10.1038/ nphys4077)刊出的報告,二維的反鐵磁材料可以提供希格斯波色子衰變一個凝態版的類比。

  • 質子有多大?

    一個國際團隊對一個由緲子與氘所結合的緲氘原子進行了仔細的光譜測量,並進而測量出氘原子的半徑。他們發現氘原子的半徑比過去的測量結果更小,進而推出質子的半徑也比過去的測量來的更小。

  • 1906年諾貝爾物理獎:約瑟.湯姆森

    1906年的諾貝爾物理獎頒給量度出電子電荷、證明電子是比原子更細小的次原子粒子的約瑟.湯姆森(Joseph Thomson)。上次我們討論過1905年的得奬者萊納證明了陰極射線是由電子所構成的,但仍未能量度出電子的電荷和質量。一路回看科學的發展史,就能夠讓我們了解每個重大發現是如何環相扣,互相影響。
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  • 1905年諾貝爾物理獎:菲臘.萊納

    每一個我們習以為常的科學知識,都曾經是前沿的科學假設。例如X光顯影已成為日常生活中再普通不過的技術,這曾是倫琴得到1901年第一屆諾貝爾物理獎的前沿科學。1905年物理獎則頒給真空管的改造者菲臘.萊納(Philipp von Lenard),就是我們在倫琴文章中提到那一款Crookes真空管。

  • 1904年諾貝爾物理獎:約翰.斯特拉特

    在科學發展史上,不同學科的科學家合作研究往往能更有效地促進整體科學發展。1904年的諾貝爾獎就是證明:這一年的物理獎和化學獎分別頒發給兩位研究同一現象的科學家,他們是物理學家約翰.斯特拉特,第三代瑞利男爵(John William Strutt, 3rd Baron Rayleigh)和化學家威廉.拉姆齊爵士(Sir William Ramsay)。

  • 1903年諾貝爾物理獎:貝克與居禮夫婦

    物理學可說從二十世紀初開始以指數速度發展,各現代物理領域幾乎都可以在這時期找到一些重要人物。而這次介紹的諾貝爾物理獎得主們,就開創了一個全新領域:放射性物理學。1903年共有三位科學家得到諾貝爾物理獎。他們就是得到二分之一獎金的貝克(Henri Becquerel)和各得四分之一獎金的居禮夫婦(Pierre Curie and Marie Curie)。

  • 1902年諾貝爾物理獎:洛倫茲和塞曼

    第二屆諾貝爾物理獎於1902年頒發。這一年共有兩位得主平均分享物理獎,他們是洛倫茲(Hendrik Lorentz)和塞曼(Pieter Zeeman)。

  • 膠子把質子轉了轉

    質子自旋失蹤的問題看來有被解決的苗頭。理論計算的結果顯示,膠子─一種力的輸送粒子提供了質子大約一半的自旋。物理學家原本假設質子的本質自旋角動量(其值為普朗克常數的二分之一) 是將組成質子的三個夸克的自旋角動量加起來得到的,然而1980年代的實驗顯示夸克的自旋只能提供大約30%質子的自旋角動量。那麼剩下的自旋角動量應該就是由膠子而來的(膠子是將夸克及其他原子核物質束縛在一起的無質量質點)。

  • 1901年諾貝爾物理獎:威廉・倫琴

    第一屆諾貝爾物理獎得主是Wilhelm Conrad Röntgen,倫琴。這個名字和一種與我們的生活息息相關的物理現象相連,不過卻沒有被冠上倫琴的名字。倫琴就是X 射線(X-ray)的發現者,即我們日常說的X光。為什麼X射線不稱為倫琴射線呢?原來這與X射線的發現有關。

  • 無心插柳The fifth force of nature?

    自從上世紀以來,我們一直以為物質世界是由一群自旋為1/2的費米子(Fermion)組成,而這些費米子藉著自旋為1的波色子(Boson)交換動量與能量,其中電磁作用的媒介是沒有質量的光子,強作用透過沒有質量的膠子在夸克間來媒合形成強子,而弱作用則藉由相當重的W波色子與Z波色子來傳遞。這三個作用都可以用所謂的”規範場論”(gauge field theory)來描寫,而這些自旋為1的波色子都是”規範波色子”(Gauge boson)。

  • LHCb首次發現雙粲夸克重子

    LHCb於今年7月6日宣佈發現雙粲夸克重子,它是第一顆被實驗證實的含兩顆粲夸克的粒子,其質量與量子色動力學的預言吻合。由於的產生機率很小,而且要識別它具相當難度,它的發現標誌着實驗粒子物理學的進步。

  • 質子質量前所未有的精確量測

    對一個基本常數的重新認定會對其他度量衡的量產生漣漪效應

  • 隱形人微中子:縱觀微中子物理

    二十世紀初,原子核物理研究正在萌芽,科學家發現β - 衰變中的電子動能呈現連續能譜而非單能分佈。這與動量能量守恆有所矛盾,使人疑惑。1930 年奧地利物理學家Pauli 大膽的假設在β - 衰變中,有一質量極小、不帶電荷、且與物質不會有交互作用的粒子釋出。1932 年,英國科學家Chadwick 發現中子(neutron),雖為中性但因質量太大,不可能在β - 衰變中釋出。1934 年,意大利的Fermi 發展β - 衰變的理論,同時命名這神祕的粒子為〝neutrino〞---『微中子』,在意大利文中有微小的中子的意思[ 註1]

  • 洛杉磯加州大學王康隆教授帶領的研究團隊確認了馬約拉納粒子

    研究的發現能提供在量子點腦運送量子位元(qubits)的載具