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2015年10月7日 星期三
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證中微子存質量 日加雙雄奪物理諾獎


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■麥克唐納得悉獲獎後,擁抱妻子慶祝。 路透社

中微子(Neutrino)是人類已知組成物質的最基本粒子之一,充斥宇宙每個角落,由於它不受電磁力及強相互作用影響,加上質量極小,幾乎能穿越任何物質,即使人體每秒被上億萬中微子穿透,我們也難以察覺。日本科學家梶田隆章及加拿大科學家麥克唐納發現中微子會產生「中微子振盪」(Neutrino Oscillation)現象,在空間傳播途中會「變身」成不同種類的中微子,推翻以往中微子被判斷為沒有質量的理論,為人類了解這種神秘粒子作出重大突破,共同獲頒本年度諾貝爾物理學獎。

瑞典皇家科學院昨日宣佈,梶田及麥克唐納是因為「發現中微子振盪,證明中微子存在質量」而獲獎,兩人將平分800萬瑞典克朗(約747萬港元)獎金。

評委:改寫物理學教科書

諾貝爾委員會成員兼斯德哥爾摩大學物理教授阿斯曼形容,兩人的重大發現「改寫了物理學教科書」,有助人們進一步探究宇宙的歷史和未來發展,貢獻難以估計。

中微子來源眾多,從宇宙大爆炸到核電廠的核反應,或是自然發生的放射性衰變,甚至是人體內的鉀同位素衰變,也會產生大量中微子。然而由於它難以被檢測,學界對它是否確實存在一直存疑,就連1930年代最先提出理論的奧地利物理學家泡利也是半信半疑。

「中微子振盪」 解多年謎團

隨着核電在1950年代興起,可供人們檢測的中微子數量大增,美國科學家萊因斯在1956年正式檢測到中微子的存在,為他贏得1995年諾貝爾物理學獎。1960年代起,科學家按理論推算出太陽發出的中微子數量,但實際檢測到的數量卻只有1/3,其餘2/3在未能解釋的情況下消失,令科學家百思不得其解,成為困擾物理學界多年的「太陽中微子問題」,而解開這謎團的正是今年兩位得獎者。

梶田和麥克唐納的研究團隊自1990年代起,分別在東京和安大略省的地底礦洞設立觀測儀器,嘗試捕捉和觀察來自太陽的「電中微子」(其中一種中微子),不約而同地發現中微子途經的距離愈長,探測到的數目便愈少,由此推斷「電中微子」在移動途中,會「變身」成另外兩種「μ中微子」和「τ中微子」,亦即「中微子振盪」現象。

這發現的重要之處,在於中微子「變身」的條件是必須存在質量,推翻了粒子物理學標準模型一直認為中微子沒有質量的理論,徹底改寫了科學家對中微子的認知。每粒中微子質量雖然極小,但由於數量繁多,而且充斥整個宇宙,對宇宙萬物有着關鍵性的影響,而梶田和麥克唐納的發現,正為人們認識這種神秘粒子邁出重要的一步。 ■路透社/諾貝爾獎網站

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