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Guido Tonelli 教授演說-希格斯粒子

2012年7月4日下午,對(duì)地球上某個(gè)族群卻意義非凡。我躲在臺(tái)燈下、螢?zāi)磺?,與全世界關(guān)切物理的同好一起收看CERN的記者會(huì),看著126GeV左右的那個(gè)峰值、Prof. Higgs泛淚的雙眼──盡管猶有許多未定之?dāng)?shù)──“I think we have it. Do you agree?” 我的一廂情愿讓我相信這天一座巍峨的里程碑在物理史上被立起。約兩個(gè)禮拜前,我在系館的布告欄的繁多演講公告中瞥見了Tonelli教授的頭像,細(xì)看其來歷與演講資訊,竟然是關(guān)于 HiggsBoson 的演說!過兩天,擔(dān)任系學(xué)會(huì)副會(huì)長的同學(xué)詢問我擔(dān)任此活動(dòng)側(cè)寫人員的意愿,尋不著理由拒絕的我一口答應(yīng)下來──此即本文的前世因緣了。本文不涉及過分深入的物理內(nèi)容,如標(biāo)準(zhǔn)模型組成、希格斯機(jī)制的細(xì)節(jié)等;而著重從側(cè)面描繪整個(gè)演講活動(dòng)的進(jìn)行,記錄非物理、物理本科的聽眾與Tonelli教授在演講中的互動(dòng),并參考筆者自身成長閱聽的經(jīng)驗(yàn)抒發(fā)一些感想。
活動(dòng)前一個(gè)小時(shí),自演講廳外走過,廳外已聚集了許多民眾,更有中小學(xué)的同學(xué)集體前來。開講前演講廳內(nèi)更擠得水泄不通,連走道上都坐滿了興致勃勃的聽眾,引首企盼講者Tonelli教授的到來。時(shí)辰一到,演說便隨著Tonelli教授的簡報(bào)展開,條目的安排十分有邏輯:首先簡介我們尋找Higgs Boson的動(dòng)機(jī),從質(zhì)量在物理學(xué)中扮演的角色、標(biāo)準(zhǔn)模型描述的世界、電弱作用的統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)模型中質(zhì)量產(chǎn)生的機(jī)制、我們所知的世界與我們所知的有限,緊接的是大強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的簡介,包括地景及兩個(gè)大型實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)CMS與ATLAS的位置、設(shè)施偵測器的基本想法與工作人員等,以及我們寄予它的期待─一部強(qiáng)力的顯微鏡與強(qiáng)力的望遠(yuǎn)鏡,帶領(lǐng)吾人探索至小與至遠(yuǎn)的宇宙角落。隨后,教授簡略了提出了我們?cè)?a href="http://swedenpay.com/shiyanshi_11_0.shtml">實(shí)驗(yàn)中主要捕捉的三個(gè)衰變過程,并秀出圖表討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果,清楚地指出透過那些跡象,兩個(gè)實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)得以做出發(fā)現(xiàn)新粒子的結(jié)論。最后,提點(diǎn)了一些未來的可能性,若此粒子真是眾所期待的Higgs則如何,若不是又如何;也鼓勵(lì)臺(tái)下的我們,他口中下一個(gè)世代的物理學(xué)家,一同投入他們的探索歷險(xiǎn)。

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圖解:主講人 Guido Tonelli 教授 
Tonelli教授對(duì)于時(shí)間的掌握十分精準(zhǔn),因而我們有十分充裕的Q&A時(shí)間。相較于專業(yè)的研討會(huì),科普演講的問答時(shí)間,就我看來,是格外有趣的:從一般聽眾的提問,我們可以窺知普羅大眾對(duì)于該議題的大概想像,以及他們的期待。盡管有時(shí)候問得并不精確或甚至荒誕,但對(duì)于專業(yè)人士也不失為是一個(gè)新的可能視角的開辟,同時(shí)也可以估計(jì)哪一類議題的科普讀物吸引了民眾的目光;另一方面,如何不涉及艱澀的數(shù)學(xué)術(shù)語而又能盡量精確的將物理圖像傳達(dá)給聽眾也讓我們檢視講者對(duì)于整個(gè)問題的體會(huì)。長達(dá)一個(gè)多小時(shí)的開放問答,問題大多集中在幾類:
1、自發(fā)對(duì)稱性破缺為什么、如何與質(zhì)量有關(guān)?
2、究竟是不是我們期待的Higgs Boson?
3、對(duì)大統(tǒng)一理論的幫助如何?
(1)牽涉到比較專精的量子場論知識(shí)。追溯筆者自身經(jīng)驗(yàn),高中時(shí)在成大聽講知道對(duì)稱性破缺的概念時(shí)幾乎不能想像,因?yàn)橹行W(xué)對(duì)于“對(duì)稱”的使用幾乎局限于圖形的鏡像與點(diǎn)對(duì)稱;直到進(jìn)入物理系才知道對(duì)稱可以指稱系統(tǒng)任何的不變性質(zhì),也從而較能明白其意涵。Tonelli教授與侯教授回答此問題時(shí)采用了一個(gè)很典型的墨西哥帽位能分布的圖像,說明沿著帽緣的激發(fā)不需要能量而要往帽心爬升需要能量,粒子因而在此機(jī)制下獲得質(zhì)量;另外侯教授還舉了磁浮列車所使用之超導(dǎo)體的例子,希望讓聽眾日后在搭乘列車時(shí)能有更進(jìn)一步的感受。
(2) 則不只是觀眾們好奇的問題,自7月的記者會(huì)以來,全世界最多疑的一個(gè)族群,物理學(xué)家,也一直在探討。盡管不少人抱持如本文開頭“I think we have it. Do you agree?”的樂觀心態(tài),然而,最保險(xiǎn)地,我們大概只能說:“我們找到了一個(gè)玻色子。”要檢查此粒子是否符合Higgs Boson在理論上的所有性質(zhì),仍有好幾年的時(shí)間要走。
(3)又夾雜了超弦理論、額外維度的觀測、對(duì)于暗能量的解釋等等議題。Tonelli教授回答得很保守,大意為這個(gè)發(fā)現(xiàn)其實(shí)無法總結(jié)太強(qiáng)的結(jié)論,比較正確的看法應(yīng)該是:“這個(gè)粒子的發(fā)現(xiàn)為我們開了一扇窗,一扇通往新物理的窗,世界正等著我們往外看去。”
現(xiàn)場發(fā)問十分踴躍,教授也不在意超時(shí)熱心回答。除了上面三個(gè)較熱絡(luò)的主題,也有同學(xué)問及Higgs Boson 與重力子的關(guān)聯(lián)、超對(duì)稱議題、LHC接下來的任務(wù)走向、團(tuán)隊(duì)的工作氣氛、生活型態(tài)以及關(guān)于異國的合作互助,其中Tonelli教授表示他們之所以能超越預(yù)期的進(jìn)度,很大部分要?dú)w功于來自不同地區(qū)最優(yōu)秀的青年學(xué)子、年輕研究員們相互的切磋成長。提及工作的熱情,教授微笑地表示:“從事科學(xué)是幸運(yùn)的,今天即便沒有薪水,我也愿意投入這個(gè)工作;更何況這工作是給薪的!”
會(huì)后與幾位學(xué)弟妹閑聊,或許對(duì)講題的內(nèi)容也是懵懵懂懂,但見他們的眼睛充滿了無限的憧憬與景仰,倒映著Tonelli教授的學(xué)者風(fēng)骨。誰說今之學(xué)者為人?系內(nèi)修課的歲月,許多同儕迷失或窒礙于課業(yè)的繁重與生活中細(xì)碎的雜事,少了心力去思索自己要為之燃燒的生涯,僅能盲目地點(diǎn)水,得之為幸,不得乃命。我們總是被鼓勵(lì)去追求卓越,卻鮮少考慮同時(shí)是否真切地?fù)肀Я藷崆?。大三的筆者雖未敢稱老,卻也已辭別了少年歲月,關(guān)于生活的故事,能帶著的只怕愈發(fā)稀少。然而,就如我現(xiàn)在仍記得在成大的那場演講般,我相信無論將來走在哪個(gè)領(lǐng)域的小徑上,2012年分別在7月與12月的兩個(gè)午后都將被我刻劃在記憶的碑拓上,難以抹滅。

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