「微中子有質量」 日、加學者獲諾貝爾物理獎

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2015-10-07 03:29 聯合報 編譯田思怡／綜合報導


左：梶田隆章發表得獎感言。（美聯社）；麥唐納在加拿大家中接道賀電話。（路透）


日本超級神岡探測器偵測微中子 圖／聯合報提供

今年的諾貝爾物理學獎六日揭曉，由日本的梶田隆章和加拿大的麥唐納（Arthur McDonald）共同獲獎，兩人在不同的實驗中發現微中子震盪現象，顯示微中子也有質量，推翻過去微中子沒有質量的理論。

瑞典皇家科學院指出，梶田隆章和麥唐納的實驗顯示微中子會改變身分，這種變化的先決條件是微中子有質量，「這項發現改變了我們對物質最內部運作的認識，對我們的宇宙觀極其重要」。

梶田隆章在一九九八年發現，來自大氣層的微中子在抵達日本神岡的超級神岡探測器途中，在兩種身分中互換。神岡探測器建於一個舊鋅礦場底部。

一九九九年，由麥唐納帶領的加拿大研究團隊證明，來自太陽的微中子在來到地球的途中並未消失，而是以不同的身分抵達加拿大安大略省的薩德伯里微中子觀測站，觀測站建在一個舊鎳礦場的地下深處。

因此，幾十年來物理學家參不透的微中子之謎有了解答。過去計算微中子數量，有多達三分之二的微中子在測量中不見了，而這兩項實驗發現，微中子沒有消失，只是改變了身分。

兩人發現，由太陽核反應產生的微中子，在抵達地球的途中產生震盪，變成表親緲子微中子和濤子微中子。結論是，過去以為沒有質量的微中子有一些質量，不管有多小。

對粒子物理學來說，這是歷史性的發現。粒子物理學的基本粒子和力學標準模型非常成功，廿多年來抵擋了所有實驗的挑戰，但這個標準模型的條件是微中子沒有質量。兩位獲獎者的觀察顯示，標準模型不能成為宇宙基本組成的完整理論。兩人的發現是對微中子隱藏世界的最重要觀察。微中子是整個宇宙第二多的粒子，僅次於光子。

梶田隆章在得獎記者會上說：「我的腦中一片空白。」他強調，「宇宙仍充滿未知的謎，樂見年輕人加入探究奧祕。」

麥唐納說，得知獲獎的第一件事是：「抱了我太太一下」。

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2015-10-08 03:17 世界日報 要聞組／綜合6日電


圖擷自東京大學宇宙線研究所神岡宇宙素粒子研究施設

2015年諾貝爾物理獎得主之一的梶田隆章，師從小柴昌俊，師徒二人先後於2002年和今年拿下諾貝爾獎，也讓所屬的日本「神岡實驗室」寫下科學史的一項傳奇。

諾貝爾獎頒發早期，同一實驗室接連獲獎的情況很常見，但隨著科學不斷演進，學門領域不斷分化，同門師徒接連得獎的情況，已經相對少見。諾貝爾獎頒給梶田隆章，但其實不是頒給個人，同時表彰了他背後的上百人團隊。

梶田隆章和小柴昌俊得獎的原因，都和「微中子」有關，粒子物理學是探究宇宙的奧秘，就像是要懂得分析a、e、i、o、u，才能組成文字，進而變成文學。梶田隆章透過嚴謹的科學實驗，證實微中子有質量，就是一個關鍵性的突破。

梶田隆章作為一個實驗物理學家，做的不只是尖端科學研究，很多成果都能馬上應用於人類社會。神岡實驗室的研發成果，應用於光電倍增管，讓掌握該技術的日本濱松公司，長期居於領導地位，而今年諾貝爾獎的「微中子震盪」，未來也可望應用於電子、電腦等領域。

今年諾貝爾物理獎頒給梶田隆章和加拿大學者麥唐納，是團隊的勝利，兩人所屬的實驗室，都是國家、產學界長期投資的結果，不斷累積知識和技術，培養出一代又一代的人才。

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2015-12-22 14:34 聯合晚報 記者鄭語謙／台北報導


諾貝爾獎得主，現任東京大學宇宙線研究所所長的梶田隆章。記者陳正興／攝影

2015年諾貝爾物理獎得主之一的梶田隆章，師從小柴昌俊，師徒先後於2002年和今年拿下諾貝爾獎，兩人所屬的「神岡實驗室」寫下物理學史的一項傳奇，開啟天文物理科學家研究新頁。

台大物理系教授侯維恕今年8月參加荷蘭海牙舉辦的國際粒子天文物理大會時，邀請梶田所長來台演講，二個月後，梶田教授榮獲2015年諾貝爾物理獎，各方邀約不斷，但他依約訪台，除了台大，還將訪問中央研究院與清華大學。

1930年物理學家包立假設可能有微中子存在，80多年來，物理學界都認為「微中子」，就像光一樣，沒有質量。直到1998年，以小柴昌俊為首的科學家，在岐阜縣一處深達1000公尺的廢棄礦坑，挖了長高40公尺的超級大洞，灌了幾十萬噸水，在壁上設置「超級神岡探測器」，才發現，微中子有質量。

陳丕燊表示，太陽核心的核融合反應，會大量產生電微中子，這些電微中子衝向地球，可以計算出來，但實際上電微中子在造訪地球的中途「變少了」。小柴昌俊團隊透過「超級神岡大水槽」發現，原來消失的電微中子在移動過程中，就像川劇「變臉」一樣，從「電子」變成了「渺子」和「濤子」兩種微中子。

台大天文物理系講座教授熊怡表示，「超級神岡探測器」推翻過去的認識，也開啟了後世新研究，例如2012年台大、交大和大陸、香港、歐美等跨國合作「大亞灣實驗」，就在梶田隆章的基礎上，測量到第三類微中子震盪，讓微中子的拼圖慢慢完整。

微中子

宇宙大爆炸後，成為建構出宇宙的標準粒子模型中的一種粒子，共有三種不同「風味」(味Flavour「種類」的意思)，包含電子微中子（e）、渺子微中子（μ）、與濤微中子（τ）。三味微電子透過震盪，就像川劇變臉一樣，會互相轉換身分。

因為微電子不帶電、極微小、只參與弱作用和引力作用，所以非常難觀察，對科學家來說，幾乎是「虛無縹緲的存在」。

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2015-12-22 14:38 聯合晚報 記者鄭語謙／台北報導


應台大物理系邀請，2015年諾貝爾獎物理獎得主梶田隆章，以「大氣微中子研究與微中子震盪」為題，今天在台大發表演講。記者陳正興／攝影

應台大物理系邀請，2015年諾貝爾獎物理獎得主梶田隆章以「大氣微中子研究與微中子震盪」為題，今天在台大發表演講。他細數自己的求學和研究歷程，對於自己大學沒有進入日本最知名的東京大學、京都大學，而是埼玉大學，他不認為是個打擊，「反而得到很多空閒時間去做自己傾心的研究。」

當今科學教育 應提供更多探索機會

梶田隆章認為，年輕學子普遍從小都對自然科學感到好奇，但是一進入學校教育，學生開始對自然科學心生恐懼，當今的科學教育，應該要提供學子更多探索的機會。

2015年諾貝爾物理學獎由梶田隆章和加拿大學者麥唐納獲獎，兩人都以微中子做為主題；梶田隆章證實微中子具有質量，推翻過去物理界認知。

微中子研究 推翻了「宇宙的憲法」

梶田隆章演講前受訪時表示，他一直對微中子傾心，到東大念博士時，當時尚無網路，他僅憑小柴昌俊資料簡介中一句「電子相關研究」，連照片也沒看過，就決定進入實驗室，一頭栽進微電子的領域。

長久以來，科學界都認為微中子是沒有質量的，梶田的研究等於推翻了「宇宙的憲法」。

梶田隆章說，當時測量發現進入到地球的電微中子大量消失，「還以為軟體、設備、計算出錯」，只能每天每個細節一再重做、驗證，還用肉眼一一查看，花了一年時間重複檢驗，最後「只能相信自己沒有錯」，得到老師和團隊的支持後，對外發表。

沒念東大 反而得到很多悠閒時間

梶田隆章說，每個科學家都會有懷疑自己的時候，他沒有退縮，「身為科學家的責任，就是去證實實驗結果」，除了過程要很小心，更要相信自己。

至於大學念埼玉，而非東大、京都大學，他說，因為埼玉離家近，加上不是競爭激烈的學校，他反而得到很多「悠閒的時間」，念自己想看的書，做自己有熱情的事情。