Guido Tonelli 教授演說-希格斯粒子

2012年7月4日下午，對地球上某個族群卻意義非凡。我躲在臺燈下、螢?zāi)磺埃c全世界關(guān)切物理的同好一起收看CERN的記者會，看著126GeV左右的那個峰值、Prof. Higgs泛淚的雙眼──盡管猶有許多未定之?dāng)?shù)── I think we have it. Do you agree？ 我的一廂情愿讓我相信這天一座巍峨的里程碑在物理史上被立起。約兩個禮拜前，我在系館的布告欄的繁多演講公告中瞥見了Tonelli教授的頭像，細(xì)看其來歷與演講資訊，竟然是關(guān)于 HiggsBoson 的演說！過兩天，擔(dān)任系學(xué)會副會長的同學(xué)詢問我擔(dān)任此活動側(cè)寫人員的意愿，尋不著理由拒絕的我一口答應(yīng)下來──此即本文的前世因緣了。本文不涉及過分深入的物理內(nèi)容，如標(biāo)準(zhǔn)模型組成、希格斯機(jī)制的細(xì)節(jié)等；而著重從側(cè)面描繪整個演講活動的進(jìn)行，記錄非物理、物理本科的聽眾與Tonelli教授在演講中的互動，并參考筆者自身成長閱聽的經(jīng)驗(yàn)抒發(fā)一些感想。
活動前一個小時，自演講廳外走過，廳外已聚集了許多民眾，更有中小學(xué)的同學(xué)集體前來。開講前演講廳內(nèi)更擠得水泄不通，連走道上都坐滿了興致勃勃的聽眾，引首企盼講者Tonelli教授的到來。時辰一到，演說便隨著Tonelli教授的簡報(bào)展開，條目的安排十分有邏輯：首先簡介我們尋找Higgs Boson的動機(jī)，從質(zhì)量在物理學(xué)中扮演的角色、標(biāo)準(zhǔn)模型描述的世界、電弱作用的統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)模型中質(zhì)量產(chǎn)生的機(jī)制、我們所知的世界與我們所知的有限，緊接的是大強(qiáng)子對撞機(jī)的簡介，包括地景及兩個大型實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)CMS與ATLAS的位置、設(shè)施、偵測器的基本想法與工作人員等，以及我們寄予它的期待─一部強(qiáng)力的顯微鏡與強(qiáng)力的望遠(yuǎn)鏡，帶領(lǐng)吾人探索至小與至遠(yuǎn)的宇宙角落。隨后，教授簡略了提出了我們在實(shí)驗(yàn)中主要捕捉的三個衰變過程，并秀出圖表討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果，清楚地指出透過那些跡象，兩個實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)得以做出發(fā)現(xiàn)新粒子的結(jié)論。最后，提點(diǎn)了一些未來的可能性，若此粒子真是眾所期待的Higgs則如何，若不是又如何；也鼓勵臺下的我們，他口中下一個世代的物理學(xué)家，一同投入他們的探索歷險。

圖解：主講人 Guido Tonelli 教授  Tonelli教授對于時間的掌握十分精準(zhǔn)，因而我們有十分充裕的Q A時間。相較于專業(yè)的研討會，科普演講的問答時間，就我看來，是格外有趣的：從一般聽眾的提問，我們可以窺知普羅大眾對于該議題的大概想像，以及他們的期待。盡管有時候問得并不精確或甚至荒誕，但對于專業(yè)人士也不失為是一個新的可能視角的開辟，同時也可以估計(jì)哪一類議題的科普讀物吸引了民眾的目光；另一方面，如何不涉及艱澀的數(shù)學(xué)術(shù)語而又能盡量精確的將物理圖像傳達(dá)給聽眾也讓我們檢視講者對于整個問題的體會。長達(dá)一個多小時的開放問答，問題大多集中在幾類： 1、自發(fā)對稱性破缺為什么、如何與質(zhì)量有關(guān)？ 2、究竟是不是我們期待的Higgs Boson？ 3、對大統(tǒng)一理論的幫助如何？ （1）牽涉到比較專精的量子場論知識。追溯筆者自身經(jīng)驗(yàn)，高中時在成大聽講知道對稱性破缺的概念時幾乎不能想像，因?yàn)橹行W(xué)對于 對稱 的使用幾乎局限于圖形的鏡像與點(diǎn)對稱；直到進(jìn)入物理系才知道對稱可以指稱系統(tǒng)任何的不變性質(zhì)，也從而較能明白其意涵。Tonelli教授與侯教授回答此問題時采用了一個很典型的墨西哥帽位能分布的圖像，說明沿著帽緣的激發(fā)不需要能量而要往帽心爬升需要能量，粒子因而在此機(jī)制下獲得質(zhì)量；另外侯教授還舉了磁浮列車所使用之超導(dǎo)體的例子，希望讓聽眾日后在搭乘列車時能有更進(jìn)一步的感受。 （2） 則不只是觀眾們好奇的問題，自7月的記者會以來，全世界最多疑的一個族群，物理學(xué)家，也一直在探討。盡管不少人抱持如本文開頭 I think we have it. Do you agree？ 的樂觀心態(tài)，然而，最保險地，我們大概只能說： 我們找到了一個玻色子。 要檢查此粒子是否符合Higgs Boson在理論上的所有性質(zhì)，仍有好幾年的時間要走。 （3）又夾雜了超弦理論、額外維度的觀測、對于暗能量的解釋等等議題。Tonelli教授回答得很保守，大意為這個發(fā)現(xiàn)其實(shí)無法總結(jié)太強(qiáng)的結(jié)論，比較正確的看法應(yīng)該是： 這個粒子的發(fā)現(xiàn)為我們開了一扇窗，一扇通往新物理的窗，世界正等著我們往外看去。 現(xiàn)場發(fā)問十分踴躍，教授也不在意超時熱心回答。除了上面三個較熱絡(luò)的主題，也有同學(xué)問及Higgs Boson 與重力子的關(guān)聯(lián)、超對稱議題、LHC接下來的任務(wù)走向、團(tuán)隊(duì)的工作氣氛、生活型態(tài)以及關(guān)于異國的合作互助，其中Tonelli教授表示他們之所以能超越預(yù)期的進(jìn)度，很大部分要?dú)w功于來自不同地區(qū)最優(yōu)秀的青年學(xué)子、年輕研究員們相互的切磋成長。提及工作的熱情，教授微笑地表示： 從事科學(xué)是幸運(yùn)的，今天即便沒有薪水，我也愿意投入這個工作；更何況這工作是給薪的！ 會后與幾位學(xué)弟妹閑聊，或許對講題的內(nèi)容也是懵懵懂懂，但見他們的眼睛充滿了無限的憧憬與景仰，倒映著Tonelli教授的學(xué)者風(fēng)骨。誰說今之學(xué)者為人？系內(nèi)修課的歲月，許多同儕迷失或窒礙于課業(yè)的繁重與生活中細(xì)碎的雜事，少了心力去思索自己要為之燃燒的生涯，僅能盲目地點(diǎn)水，得之為幸，不得乃命。我們總是被鼓勵去追求卓越，卻鮮少考慮同時是否真切地?fù)肀Я藷崆椤４笕墓P者雖未敢稱老，卻也已辭別了少年歲月，關(guān)于生活的故事，能帶著的只怕愈發(fā)稀少。然而，就如我現(xiàn)在仍記得在成大的那場演講般，我相信無論將來走在哪個領(lǐng)域的小徑上，2012年分別在7月與12月的兩個午后都將被我刻劃在記憶的碑拓上，難以抹滅。

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