台大教授觀測分析 B介子衰變雙渺子 證實30年前理論

 |2015.05.15
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【本報台北訊】繼前年看見並證實「上帝粒子」希格斯粒子存在後,歐洲核子研究組織(CERN)又有重大發現。物理學家看見B介子(B0s)衰變成雙渺子現象,證實三十年前「標準模型」理論的預測是對的,在宇宙基本理論百家爭鳴的戰國時代,再次鞏固標準模型作為「周天子」的地位,但也讓想挑戰標準模型的物理學家相當「受傷」。

標準模型,是物理界迄今對宇宙萬物為何存在,所能提出最完整的解釋,模型預測有哪些基本粒子組成宇宙,並描述這些基本粒子,如光子、夸克、希格斯粒子等的特性。

模型的預測相當精確,三十年前預測存在粒子,大都被人發現,但有些現象模型仍無法解釋,例如萬有引力為何不在其中,因此想踢館的科學家不少,甚至提出超對稱理論,想推翻標準模型。

其中一項挑戰,就是模型預測「B介子衰變過程中,十億次裡只有四次會衰變成雙渺子」,但至今從未被觀察到此現象,踢館科學家認為,如果B介子衰變成雙渺子的次數實際上更多,那標準模型可能是錯的。

二○一一年,CERN的大強子對撞機(LHC)開始觀測B介子衰變現象,二○一三年,其中兩個實驗站都各自公布B介子的衰變結果,雖然結果相近,但因資料量不夠大,所以精確度不足。

去年擔任CMS召集人的台大物理系教授陳凱風,便發想將兩個實驗站的數據合起來,聯合分析,讓資料量夠大,再分析出結果精確度終於達到夠精確的標準,每十億次的B介子衰變,會產生的雙渺子次數差不多是四次,標準模型預測正確。

陳凱風說,觀測數據有有上千億筆,因此光是報告中的一張圖表,可能就要用三百個電腦CPU,跑一周運算才能得出,許多分析都是由台大物理系教授侯維恕的實驗室,用運算電腦叢集跑的。研究成果十三日登載《自然》(Nature)期刊。

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