希格斯玻色子

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希格斯玻色子

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2013年諾貝爾物理學獎揭曉，獲獎人為84歲的英國科學家希格斯，與81歲的比利時科學家恩格勒。因為兩人的貢獻，人類才了解到，宇宙中充滿著一種叫做「希格斯玻色子」的粒子，我們熟悉的電子等基本粒子，就是因為跟希格斯玻色子產生作用，才能獲得質量。請聽今天的科學三分鐘，與您分享物理學的大發現：希格斯玻色子。

質量，是物理學最基本的觀念之一。我們在地球上會有體重，是因為具有質量。在這個世界上，花草樹木、蟲魚鳥獸，乃至於我們喝的水，呼吸的空氣，萬物都是由原子組成的，也都具有質量。像電子、或是組成質子、中子的夸克等基本粒子，假如它們沒有質量的話，就連原子也不會形成，你我當然也不存在了。

今年榮獲諾貝爾物理學獎的希格斯和恩格勒，兩人在1964年分別提出一種假設，來解釋物質如何獲得質量。這個假設逐漸發展成完整的理論，簡單來說，宇宙中充滿著一種叫做「希格斯玻色子」的粒子，基本粒子就是因為跟這種粒子產生作用，才能獲得質量。

我們可以嘗試用一個具象的比喻，來說明這套理論。因為只是比喻，不能說完全跟實際狀況相同，不過可以幫助我們了解。我們可以想像有一個熱鬧的派對，而希格斯玻色子這種粒子，就是派對中的群眾。

想像這時候，派對會場外面有人走進來，如果走進來的是「光子」，他是個非常沒有存在感的人，跟派對裡的群眾完全沒有互動，所以它可以快速通過派對會場。用物理學的語言說，就是光子跟希格斯玻色子完全沒有交互作用，因此光子沒有質量，而且會以光速通過。

然後，「電子」進場了，您可以想像他在派對裡的朋友不多，所以通過派對會場的時候，只會遇到一點點的阻力。換句話說，就是電子跟希格斯玻色子的交互作用不太大，所以電子的質量很小。

最後，輪到質量比較大的基本粒子，比方說某一種夸克進場了，他就像是個大明星，派對裡的群眾上前圍著他，他想要通過會場，阻力當然大得多。用物理學的語言說，就是夸克跟希格斯玻色子的交互作用比較大，也會獲得比較大的質量。

想證明這套理論正確，其中一個關鍵，就是要找到實驗證據，證明希格斯玻色子真的存在。這件事情並不簡單，人類為此努力了幾十年。直到2012年七月份，歐洲粒子物理研究中心（CERN）才宣布，他們利用大強子對撞機進行實驗，根據觀測到的訊號，才證實了「希格斯玻色子」的存在。

值得一提的是，由中研院、中央大學與臺灣大學共同組成的臺灣研究團隊，也參與了大強子對撞機的實驗計畫，並在發現「希格斯玻色子」的過程中，有具體的貢獻，可以說與國際團隊共享了這項重大發現的榮耀。

希格斯與恩格勒的理論，能夠解釋「質量」是怎麼來的，當然是物理學上的重要里程碑，難怪諾貝爾獎評審團會用以下這句話，來形容兩人所提出的「希格斯玻色子」就是：「沒有它，我們就不存在。」

今天的科學關鍵字，就是：「希格斯玻色子」（Higgs Boson），您可以透過這個關鍵字，進一步查詢或做延伸閱讀。

【本單元由行政院國家科學委員會補助製播】
2013-10-20 16:55:00播出

質量(5) CERN(3) 希格斯玻色子(2)

希格斯玻色子

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