2014 二月號
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第100期電子報  出刊日期:1030212

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等待「微中子不出現」

物理學家期待藉由微中子的湮滅現象,解開懸宕多年的基本粒子謎團。

撰文/寇菲德( Calla Cofield )
翻譯/洪艾彊

兩顆微中子在對撞時剛好湮滅,並且釋放出電磁波,這樣的機率微乎其微。物理學家估計每 10 24 年才會在單一原子中發生這種稱為「無微中子雙重 β 衰變」的現象,這個時間遠大於宇宙年齡 138 億年。

話說回來,即使真的等了 10 24 年,還不一定保證無微中子雙重 β 衰變會發生。物理學家希望能觀察到這種衰變現象,以逐步解開更多有關微中子這謎樣粒子的性質。

一般的高能實驗是藉由靈敏的偵測器捕捉特定粒子,來證實新基本粒子的存在。無微中子雙重 β 衰變則是反過來,要證明的是粒子(微中子)在此現象中並不存在。一般的 β 衰變是指,放射性原子核(例如會衰變成鋇的氙)在衰變過程中釋出一對電子和一對微中子。很多物理學家相信微中子同時也是自己的反粒子,如果他們的理論正確,這一對微中子產物應該有些微機率會剛好湮滅,這就是目前實驗學家積極尋找的無微中子雙重 β 衰變。

假使它真的存在,微中子的湮滅現象將帶來好幾項新的研究課題。美國馬里蘭大學的物理學家霍爾( Carter Hall )說:「無微中子雙重 β 衰變將是許多新物理的確鑿證據。」這包括最誘人的發現:證實微中子和反微中子是同一顆粒子,這表示它的質量不像大部份的基本粒子是來自希格斯玻色子,而是其他某個未知的機制,同時這有助於解釋為什麼當今宇宙的物質數量遠遠多於反物質。  

這一絲希望在 2001 年浮現,一群參與海德堡 – 莫斯科無微中子雙重 β 衰變實驗的物理學家宣稱看到了這種稀有現象,不過稍後新的數據卻完全消除了它的可信度。位於義大利的鍺 76 偵測陣列( GERmanium Detector Array, GERDA ),理當能夠為海德堡 – 莫斯科團隊提供佐證,但卻什麼也沒量到。 2013 年 9 月的《物理評論通訊》中提到,同位素鍺 76 完全沒有偵測到無微中子雙重 β 衰變的跡象。許多微中子的研究學者冀望 2014 年 GERDA 提升實驗精準度後,可以實現這個等候多時的願望。

物理學家同時忙於爬梳可能發生無微中子雙重 β 衰變的其他放射性原子產物。 2012 年公佈的日本神岡液態閃爍器反微中子偵測器 – 零微中子實驗( KamLand-Zen )和美國新墨西哥州濃縮氙 136 觀測器( EXO-200 )實驗的初步數據,都還未在氙同位素的衰變中,找到無微中子雙重 β 衰變的證據,不過這是 10 幾年來物理學家首次設計試驗來尋找此謎樣的現象,至少算是踏出了一大步。

【欲閱讀更豐富內容,請參閱科學人 2014 年第 143 期 1 月號】


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英國知名物理學家霍金:黑洞未必存在


〔自由時報訊〕

英國著名物理學家霍金 (Stephen Hawking) 最近在網路上發表新的論文,指黑洞未必存在。這篇論文可能為「黑洞」概念重新定義。

黑洞指的是宇宙中星體爆炸時,四周會產生強大的引力,並在宇宙空間中產生黑洞,把附近的一切都吞噬。由於引力相當強大,即使被吸入的物質以比光速更快的速度「逃走」,都無法從黑洞邊緣「事件視界」 (event horizon) 中逃出。

霍金在最新論文中指出,量子力學 (Quantum Theory) 容許能量及物質從「事件視界」或黑洞中逃出。他指出,光線在逃離「事件視界」時,附近會產生另一個視界面「 apparent horizon 」把光線凝住,最終光線會隨輻射慢慢消散而「逃出」,「 apparent horizon 」才是真正「邊界」。霍金說,若黑洞邊緣「事件視界」不存在,黑洞理論上亦不存在。

有物理學家認為,霍金的新說法理論上成立,這種情況只會在高量子的情況下出現,而且這將會讓「時空」 (spacetime) 的概念變得更模糊。

霍金原提倡黑洞學說, 1974 年他發表論文,認為黑洞發出一種能量,最終導致黑洞蒸發,該能量被命名為「霍金輻射」,引起全球物理學家重視。霍金當時的發現,被認為是多年來理論物理學最重要的進展。這篇論文也被稱為「物理學史上最深刻的論文之一」。

全文網址 : http://iservice.libertytimes.com.tw/liveNews/news.php?no=942262&type=%E5%9C%8B%E9%9A%9B


十二年國教 新課綱草案  2/19 起辦公聽會

教育廣播電台 (2014-02-10 18:49)

十二年國教新課綱總綱草案今天( 10 )上網公布,國小低年級每週增加一節國語課、中年級增加一節數學課、國中增加一節資訊課,而高中可修學分上限從 198 個降為 180 個,且增加 4 到 12 個校訂必修學分,讓各校發展特色,教育部也將從 2 月 19 號起舉辦 9 場分區公聽會,徵詢各界意見。

根據十二年國教新課綱總綱草案,國中小現行七大領域,將改為九大領域,本土語言除了閩南語、客語、原住民語外,新增「新住民語文」,國小必修每周上一節課,國中仍維持選修,國中小的總授課時數維持不變,但國小彈性學習節數改為彈性學習課程,未來不能挪用給主科,可由學校發展全校或班群學習活動。國家教育研究院課程及教學研究中心主任范信賢表示,高中部分,可選修學分上限,從 198 個下降到 180 個,必修學分也從 138 個降為 114 個,不過也增加 4 到 12 個校訂必修學分,希望讓高中職有發展特色課程的空間,讓學生適性揚才、學到終身學習的能力。

教育部表示,十二年國教新課綱總綱草案公布後,國家教育研究院除了從 2 月 19 號起,在全國各地舉辦 9 場分區公聽會,也同步建置網路論壇( http://12basic-forum.naer.edu.tw ),徵詢各界意見,預計第二波中小學課程總綱在今年 7 月公布,各領域 / 科目 / 群科課程綱要則在 105 年 2 月發布。

資料來源: http://www.ner.gov.tw/index.pHP?act=culnews&code=view&ids=160185

 


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十二年國民基本教育課程綱要總綱(草案)公聽會

主  題: 十二年國民基本教育課程綱要總綱(草案)公聽會
日  期: 103 年 2 月 19 日至 3 月 8 日共辦理 9 場公聽會
報名時間: 103 年 1 月 16 日至 2 月 16 日下午 5 時前
報名網址: http://12basic-forum.naer.edu.tw/?q=node%2F3

 

 


主  題: 物理教學之數位影像分析軟體 -Tracker 之操作與應用
日  期: 103 年 2 月 13 日 ( 四 ) 13:30~15:00
地  點: 國立中央大學健雄館 102 室
參加對象: 高中 / 高職 / 國中相關物理科教師
活動網址: http://sci.ncu.edu.tw /

主  題: 3D 宇宙超時空之旅
日  期: 103 年 2 月 16 日 ( 日 ) 14:30-16:30
地  點: 臺北市立圖書館
參加對象: 一般民眾
主  講: 吳俊輝 / 國立臺灣大學物理系暨天文物理研究所 教授

主  題: 「提升高中教師物理實驗教學能力計畫」研習
報名日期: 第二和第三梯次研習班的截止日期為民國 103 年 5 月 31 日
參加對象: 高中物理教師
活動網址: http://www2.phy.ntnu.edu.tw/news/news.php?Sn=626

 

 


物理學科中心網址: http://physical.tcfsh.tc.edu.tw/physical/index.html
聯絡電話:(04)22226081轉811        圖示  聯絡信箱:physics@tcfsh.tc.edu.tw
聯絡人: 蔡沛霖