科 學 家 發 現 中 微 子 有 質 量
Scientists discover that Neutrinos have mass
九 八 年 六 月 June 1998

一 組 日 本 和 美 國 的 物 理 學 家 (physicists) ， 稱 為 "Super-Kamiokande Collaboration" ， 經 過 兩 年 深 入 日 本 地 下 一 個 舊 礦 井 進 行 研 究 ， 發 現 了 中 微 子 (neutrinos) 有 質 量 (mass) 和 能 夠 震 動 (oscillate) 的 證 據 。 這 發 現 在 九 八 年 六 月 五 日 ， 在 日 本 高 山 市 (Takayama) 舉 行 的 中 微 子 九 八 年 會 (Neutrino 98 Conference) 上 發 表 ， 共 有 一 百 二 十 位 日 本 、 美 國 、 德 國 和 波 蘭 的 科 學 家 參 與 這 研 究 。

中 微 子 是 一 種 亞 原 子 粒 子 (subatomic particle) ， 能 穿 過 任 何 物 質 ， 地 球 每 秒 都 會 被 宇 宙 中 數 以 兆 計 的 中 微 子 穿 過 ( 見 圖 A) ， 科 學 家 一 直 以 為 它 沒 有 質 量 。 由 於 它 極 難 被 偵 察 ， 因 此 研 究 人 員 利 用 一 個 裝 滿 五 萬 噸 淨 化 水 (ultra pure water) 的 大 水 缸 ， 觀 察 那 些 在 穿 透 地 球 時 經 過 水 缸 的 中 微 子 ( 見 圖 B) 。 中 微 子 是 以 三 種 狀 態 出 現 的 ， 包 括 電 子 (electron) 、 介 子 (muon) 和 tau 。 研 究 人 員 發 現 ， 「 電 子 - 中 微 子 」 的 數 目 是 相 當 穩 定 ， 但 「 介 子 - 中 微 子 」 的 數 目 卻 明 顯 較 少 。 這 發 現 證 明 一 部 分 的 「 介 子 - 中 微 子 」 消 失 了 ， 轉 變 到 另 一 個 狀 態 ， 如 「 tau- 中 微 子 」 。 科 學 家 的 結 論 是 一 些 中 微 子 在 穿 透 物 質 時 會 震 動 (oscillate) 。 根 據 物 理 學 理 論 ， 任 何 會 震 動 的 東 西 都 有 質 量 ， 由 此 推 斷 ， 中 微 子 一 定 是 有 質 量 。

雖 然 一 粒 中 微 子 的 質 量 可 能 很 小 ， 但 若 把 宇 宙 所 有 中 微 子 的 質 量 加 起 來 ， 卻 足 以 幫 助 科 學 家 解 釋 宇 宙 中 部 分 「 不 見 了 」 的 質 量 (the "missing" mass) 。 更 重 要 的 是 ， 這 革 命 性 的 發 現 ， 有 可 能 推 翻 試 圖 解 釋 宇 宙 之 源 ， 被 視 為 物 理 學 中 心 學 說 的 「 宇 宙 大 爆 炸 」 理 論 (Big Bang) 。 按 照 原 來 的 理 論 ， 宇 宙 自 從 爆 炸 後 便 一 直 膨 脹 ， 並 會 永 遠 向 外 膨 脹 下 去 ； 但 如 果 宇 宙 有 足 夠 的 質 量 ， 它 在 膨 脹 到 某 點 後 ， 必 然 會 向 內 收 縮 。

詳 細 資 料 ， 請 參 閱 夏 威 夷 大 學 (University of Hawaii) 有 關 網 頁 : www.phys.hawaii.edu:80/~jgl/

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