資料來源:中時新聞
2000年7月21日
【閻紀宇/綜合21日外電報導】 物理學界又創下一項豐功偉業。一個國際性的研究團隊在廿日宣佈 ,他們發現了一種極難偵測的次原子粒子:τ微中子(tau neutrino,τ 為希臘文第十九個字母,相當於英文的T)。科學家相信這種粒子是 組成所有物質的基石之一,而且是最後被發現的一種。 這個研究團隊由五十四位來自美國、日本、韓國、希臘的物理學家 所組成,他們在一九九七年進駐芝加哥郊外美國能源部所屬的費米國 家加速器實驗室,進行這項名為「直接觀測τ微中子」(Direct Obser- vation of the Nu Tau)的實驗計劃,如今終於斐然有成。研究團隊的發 言人朗德博格表示:「我們終於找到直接證據來證實τ微中子是自然 界的基石之一,而且它與其他粒子的交互作用也符合現行的科學理論 。」 根據「粒子物理學標準模型」(Standard Model of Particle Physics), 構成所有物質的基石共有十二種粒子,而τ微中子是最後一種以實驗 證明的。粒子物理學標準模型試圖以單一理論來涵蓋所有基本粒子與 作用力,現在十二種基本粒子全員到齊,但這些粒子間的作用力仍然 神秘難解。 史丹佛大學物理學家珀爾(Martin Perl)於一九七八年率先以理論推 測τ微中子的存在,並因為發現與τ微中子關係密切的「τ輕子」( τlepton)而於一九九五年榮獲諾貝爾物理學獎。他在得知「直接觀測 τ微中子」實驗的成果之後表示:「這項相當困難的實驗開拓了一個 全新的世界。τ微中子的交互作用可能與其他的微中子稍有不同,我 們將因此有機會更瞭解其他所有的粒子。」 宇宙中微中子無所不在,以近乎光速的速度四處飛散,每一秒鐘就 有數百億個微中子穿越地球。但微中子不帶電荷,而且質量大概只有 電子的百萬分之一,因此極難偵測。τ微中子是第三種可能也是最後 一種微中子,前兩種「電子微中子」(electron neutrino)與「μ微中子 」(muon neutrino)分別於發現於一九五六年和一九六二年。 雖然物理學家早已從理論推知τ微中子,但是其實驗證明仍是困難 重重。相關的數學計算從一九九三年才開始;一九九七年,芝加哥費 米實驗室的科學家利用環形粒子加速器,將一道密集的微中子光束射 向一具偵測器,構成這具偵測器的鐵板上塗有照相乳膠,然後科學家 就分析乳膠上留下的六百萬條軌跡。 研究人員運用電腦輔助攝影機將粒子留下的軌跡轉成三度空間影像 ,逐漸縮小範圍後,他們發現四道清晰的τ輕子軌跡,這就是τ微中 子碰撞所引發的結果。珀爾解釋說:「微中子因為不帶電荷,所以無 法直接偵測。但是τ微中子碰撞後會產生τ輕子,留下讓科學家偵測 到的軌跡。」 目前全世界有許多微中子實驗正在進行中或計劃中,其成果都可能 深刻影響科學界對於自然界最基本組成原素的認識,甚至將影響科學 家以「統一理論」來解釋萬物原理的探索之旅。 |