2013年的「諾貝爾物理學獎」(The Nobel Prize in Physics),同時頒給80歲的比利時科學家「弗朗索瓦.恩格勒教授」(François Englert) 和84歲的英國物理學家「彼得.希格斯教授」(Peter W. Higgs),以表彰他們兩人五十年前(1964年)的理論推測,於近年獲得證實,引述自《諾貝爾獎網頁》的資料如下:

“The Nobel Prize in Physics 2013 was awarded jointly to François Englert and Peter W. Higgs for the theoretical discovery of a mechanism that contributes to our understanding of the origin of mass of subatomic particles, and which recently was confirmed through the discovery of the predicted fundamental particle, by the ATLAS and CMS experiments at CERN’s Large Hadron Collider.”
(網址是–“www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2013/”。)

又引述自「路透社」(Reuters) 於2013年10月8日星期二發佈的新聞訊息如下:

“Britain’s Peter Higgs and Francois Englert of Belgium won the Nobel Prize for physics on Tuesday for predicting the existence of the Higgs boson particle that explains how elementary matter attained the mass to form stars and planets.

The insight has been hailed as one of the most important in the understanding of the cosmos. Without the Higgs mechanism all particles would travel at the speed of light and atoms would not exist.

Half a century after the scientists’ original prediction, the new building block of nature was finally detected in 2012 at the European Organization for Nuclear Research (CERN) centre’s giant, underground particle-smasher near Geneva. ”

一般來說,諾貝爾物理學獎的題材,都是高深莫測的理論,不會引起普通人的關注,今次稍有不同。「希格斯玻色子」(Higgs boson)又被戲稱為「上帝的粒子」,在西方引起很多人的興趣,在傳播媒介有頗多專題報導:

“This nickname for the Higgs boson is attributed to Leon Lederman, Nobel Prize laureate 1988, and the author of a 1993 popular science book : The God Particle: If the Universe Is the Answer, What Is the Question?. Because of the nickname, countless more people have heard of the Higgs particle, why it matters, and how much effort went into finding it. People searched online for “God particle” more often than they did for “Higgs.”

Peter Ware Higgs, born 29 May 1929, is a British theoretical physicist, and emeritus professor at the University of Edinburgh. François, Baron Englert, born 6 November 1932, is a Belgian theoretical physicist and Professor emeritus at the Université libre de Bruxelles (ULB).”

另外引述一些源自《維基百科》的資料如下:

“希格斯玻色子(Higgs boson)是標準模型預言存在的一種基本粒子. 希格斯玻色子是因物理學者彼得•希格斯命名。他是於1964年提出希格斯機制的六位物理學者中的一位。雖然這理論最終以希格斯的名字命名,在1960年至1972年之間,有很多物理學者對於這理論獨立地做出不同貢獻.

在粒子物理學裏,標準模型(Standard Model)是一套描述強力、弱力及電磁力這三種基本力及組成所有物質的基本粒子的理論。它隷屬量子場論的範疇,並與量子力學及狹義相對論相容。到目前為止,幾乎所有對以上三種力的實驗的結果都合乎這套理論的預測。但是標準模型還不是一套萬有理論,主要是因為它並沒有描述到重力。

現在普遍認為對於標準模型的最初研究是謝爾登•格拉肖在1960年發現的電弱相互作用。1964年,弗朗索瓦•恩格勒和羅伯特•布繞特領先於8月,緊接着,彼得•希格斯於10月,隨後,傑拉德•古拉尼、卡爾•哈庚和湯姆•基博爾於11月,這三個研究小組分別獨立地發表論文,宣布研究出相對論性模型(希格斯機制)。希格斯機制被普遍的認為能夠解釋粒子的質量來源,包括了玻色子,費米子(夸克,輕子和重子)。

標準模型共61種基本粒子(見表)包含費米子及玻色子. 簡單來說,費米子就是組成物質的粒子而玻色子則負責傳遞各種作用力。

基本粒子
種類 世代 反粒子 色 總計
夸克 2 3 成對 3 36
輕子 2 3 成對 無色 12
膠子 1 1 自身 8 8
W粒子 1 1 成對 無色 2
Z粒子 1 1 自身 無色 1
光子 1 1 自身 無色 1
希格斯粒子 1 1 自身 無色 1
總計 61

NoblePrize01

標準模型中的粒子有六種是夸克(Quark用紫色表示),有六種是輕子(Leptons用綠色表示)。左邊的三豎排中,每一豎排構成物質的一代。再右邊一豎排是規範玻色子(Gauge Bosons以紅色表示),最右邊粒子是希格斯玻色子。(Higgs Boson以黄色表示)。

NoblePrize02

(The Standard Model of elementary particles, with the three generations of matter, gauge bosons in the fourth column and the Higgs boson in the fifth.)
NoblePrize03

海遠對這些尖端物理學其實一無所知,祇是最近在「BBC Knowledge Channel」及「Discovery Science Channel」兩個電視臺的特輯節目,看到一些對今年諾貝爾物理學獎的專題介紹,因而引起興趣,繼而從《維基百科》搜尋相關資料,再與讀者分享。從圖中可見,「希格斯玻色子」能在眾多基本粒子中獨樹一幟,亦是最遲被證實的粒子,可見其獨特的地位,其發現的過程,也相當有趣。

另一方面,於1957年,中國科學家「楊振寧」及「李政道」因提出「宇稱不守恆」(Parity Violations in Beta Decay) 理論的貢獻,亦曾獲得諾貝爾物理學獎,其實也是「粒子物理學」(Particle physics) 的一環。

(The Nobel Prize in Physics 1957 was awarded jointly to Chen Ning Yang and Tsung-Dao (T.D.) Lee for their penetrating investigation of the so-called parity laws which has led to important discoveries regarding the elementary particles)

在楊/李團隊之中,還有一位極重要的人物,就是「吳健雄」(Chien-Shiung Wu) 。她在1956年的「Wu experiment」中,証實了「宇稱不守恆」理論,而「楊/李」卻是在1957年才獲獎。吳健雄是一位傑出的女物理學家,曾參與第二次世界大戰時美國政府的「曼哈頓計劃」(Manhatten Project),協助研製出第一夥原子彈。她願意低調,將功名讓與楊李二人,可惜楊李二人稍後卻因其他問題反目成仇。

再者,「丁肇中」(Samuel Chao Chung Ting) 於1976年亦獲得諾貝爾物理學獎,也是粒子物理學的研究。

海遠祇能從互聯網上引述資料,拼湊出這篇文章;稍後,將會再拼湊出多幾篇文章。讀者如有興趣,亦可從互聯網上作更深入的資料搜尋。

備註:本文部份資料,取材自《諾貝爾獎網頁》及《維基網頁》,謹此鳴謝。

這篇文章發表 於 星期日, 十二月 29th, 2013 5:51 上午 在 國際視野 A Global View. 你可以回應這篇文章透過 RSS 2.0 feed. 你可以 留下回覆, 或 引用 從你的個人網站.

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