發現希格斯粒子：大強子對撞機回溯宇宙的起源

大強子對撞機LHC是一個正在日内瓦歐洲粒子物理中心CERN運行中的巨大科學儀器。

粒子加速器的目的是爲了尋找當代幾個最重要物理問題的答案：質量之源、宇宙中星系藉以凝結的暗物質的特性、基本作用力的統一等。解答這些問題可能讓我們對物質及宇宙起源透視得更深。

物理系本週邀請到從構想階段就參與，包括參與提出核心全半導體偵測器構想，並在2010-2011年任CMS實驗發言人的珪多‧托內禮 (Guido Tonelli)教授。他親身說明參與這項人類探險之旅的親身經歷：建造的甘苦、困難及意外的克服、跨國的合作、智慧的激盪 —蹦出網路與網路計算， 以至於希格斯粒子的發現。

物理系指出，在2011年12月13日與ATLAS實驗發言人分別報告了這希格斯粒子的初始徵兆。當時人們普遍存疑，到今年7月又是如何翻轉的？為何這個發現過程本身就像是人類締造了縮小版的初始宇宙？

物理系侯維恕教授指出，人類對宇宙的認識在今年7月4日跨越了新的里程碑：在歷經48年的追尋之後，歐洲粒子研究中心大強子對撞機的ATLAS與CMS實驗同步宣布發現新粒子，其質量約為質子的134倍，看來就像是夢寐中的希格斯粒子，俗稱「神之粒子」。粒子物理標準模型的最後一塊拼圖看來找到了！

本次演講中並未深入說明希格斯粒子如何是宇宙初始的鎖鑰，而是一同經歷這項偉大發現的過程。這是人類的壯舉：大強子對撞機周長27公里，在地下100公尺，是最大的機器、最大的真空裝置、最大的超低溫裝置、最大的超導磁鐵。CMS實驗偵測器重達一萬多公噸，有3000多位來自全世界各地幾十個國家的研究人員參與。從構想、興建到運轉花了20多年。希格斯粒子是一個不穩定的粒子，僅存活極短的一段時間，但它在粒子物理並宇宙的形成扮演重要角色。這個粒子可以看作一個充斥全宇宙每個角落的一個無形的「場」的體現，賦予每一種基本粒子一個特定的質量。因著這個機制，宇宙從早期的渾沌，在某一個特定的時刻，開始互相吸引，叢聚成原子、氣體、銀河、行星，以及人類。演講中主要介紹導致這一歷史性發現的過程，並簡要探討這個發現對更深入認識自然的可能啓示。

宇宙如何從大爆炸走到今日？質量從哪裡來？為何弱作用和電磁與強作用如此不同？雖然還需要驗明正身，但新發現的希格斯粒子是這些大哉問的鎖鑰。而這個發現的過程本身便是以一個縮小版的方式，將人類帶回到宇宙的初始……。

除了12月17日（一）下午14：00-16：00在凝態科學與物理學館204國際會議廳現場提供中文口譯，18日週二下午托內禮教授亦在104楊金豹演講廳提供關於希格斯粒子的泛物理報告 (Physics Colloquium)。

附帶一提，俄羅斯億萬富豪設立的基金會上週宣布，將頒發300萬美元特別獎給歐洲核子研究組織（CERN）7位科學家，以表揚其重大突破與貢獻。聯絡人：科學教育發展中心科教推廣組陳雅婷TEL:33662801#117。E-MAIL:vmkljce@gmail.com