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台灣年輕科學家在歐參與宇宙知識尖端探索
中央社╱中央社 2008-06-05 17:46
(中央社記者周盈成日內瓦五日專電)台灣大學物理學博士陳凱風獲得國際純粹與應用物理聯盟(IUPAP)的「新秀物理學家」獎。他和多位台灣同儕目前都在高能物理全球頂尖重鎮歐洲粒子物理研究中心(CERN),參與人類最前沿宇宙知識的探索。
CERN位在日內瓦市郊的瑞士、法國交界處,它的大型強子對撞機(LHC)預定今年夏天啟用。這套位於地下一百公尺深處二十七公里長環形隧道中的系統,將會把質子或鉛離子在極細的真空管道內加速到接近光速,讓它們在四具偵測器的中心迎面對撞,科學家希望藉此重現宇宙起源的大爆炸。
LHC六項實驗中規模最大、研究層面最廣的ATLAS和CMS兩項,都有來自台灣的物理學研究所團隊參與。中央研究院加入ATLAS,中央大學和台灣大學加入CMS。而來自台灣的研究生或博士後研究員以在CMS為多,現為國家科學委員會特約博士後研究學者的陳凱風就是在此。
陳凱風說,他目前在CMS做的工作,和他在日本筑波高能加速器研究機構(KEK)所做的得獎研究「沒有什麼關聯」,「是新的學習」。
ATLAS或CMS都是包覆在粒子相撞軌道外圍的巨大圓筒狀偵測器,質子對撞產生的更小粒子進入或穿透偵測器裡的層層結構,資料即可被讀取紀綠。在CMS,台灣兩所大學團隊負責的,是偵測器內層位在圓筒兩端處的「前端量能儀(preshower calorimeter)」,他們要做的事包括製作矽晶偵測片和背後的數據讀出電路。
是以服國防役加入CMS實驗的陳凱風說,他的工作主要有兩部分,一部分是設定電腦程式,執行粒子訊號從被矽晶片測得一直到儲存入電腦這中間的過程;另一部分是為CMS實驗的資料做準備,以電腦進行模擬,以待對撞實驗開始後,與實際結果做比較。
就後者而言,他說,從質子對撞,到產生的粒子被偵測到之間,畢竟還是有極細的距離,研究者不能直接看到對撞的一剎那發生什麼事,只能用數據分析反推回去,「也就是猜測是什麼過程造成了這個結果」。因此,實驗記錄到的現象,要一直修改電腦模型裡的因素去比對。
數據分析這部分就和他在筑波KEK的工作較相近,但在那裡是分析電子與正電子對撞產生的B介子;在CERN即將展開的質子對撞,「更複雜、規模更大」,參與的研究者更多,分工也更細,CMS就有兩千多人。
他和台大學長、目前擔任訪問助理研究員的呂榮祥都說,匯聚世界各國一流人才的CERN,工作氣氛有歐洲的輕鬆寫意,不是埋頭苦幹,而是常在咖啡廳討論。
呂榮祥除了在KEK,也在美國國立費米實驗室(Fermilab)待過。他表示,高能物理實驗需要龐大的資源,單一國家很難負擔,因此最好是國際合作實驗。在CERN這樣的地方,擁有豐富的資源,全天候隨時與各國優秀同道溝通討論,使得研究更有效率。
中央大學訪問學者葛道寧已在CERN常駐十年,據他觀察,台灣年輕學者來到這個尖端機構歷練,成長確實不凡,而且不只從物理知識的角度。他說,「一位博士生來這裡兩年,就已變得很能獨當一面」。
就讀台大物理研究所博士班二年級的曾衍銘,大約半年前來CERN,並將以CMS實驗為題完成博士論文。他說,每天早上八九時就要到法國境內的CMS偵測器現場,花兩三個小時裝設電纜,再到瑞士境內的辦公室工作到晚上十時左右,雖然辛苦,但獲益良多,尤其是語言,因為要加入各國人士南腔北調的英語討論。
陳凱風則是傍晚下班後,回家除了「準備隔天午餐」之外,還要繼續做些在KEK實驗的後續分析,休閒就是假日打打球。他說,高能物理追求對宇宙本質的了解,不是個賺錢的行業,一路走下去的動力來自興趣,麻煩的就是「很難讓別人知道我們到底在做什麼」。