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量子物理與可愛的粒子娃娃:The Particle Zoo

2011/09/20 | | 標籤:

本文將介紹一位非常特別的人 “Julie Peasley",Julie 被稱為粒子動物園管理員,這位管理員有何特別之處呢?請耐心繼續往下看吧!

圖片來源:www.coloradanmagazine.org

近年來「量子物理」隨著「大型強子對撞器(LHC)」的研究計劃不斷被新聞及媒體報導,只要對科學或物理稍有興趣的人,不管學術背景如何,都有機會接觸相關的報導。先簡單說明一下量子物理的基本成員:(以下資料截取自維基百科)

  • 標準模型中 (Standard Model) 的基本粒子有費米子 (Fermion) 以及玻色子 (Boson).
  • 基本費米子又分為兩類, 分別是有 12 種夸克及 12 種輕子, 自旋為1/2.
  • 根據標準理論,其他有質量的非基本粒子,都有費米組成,例如中子、質子都是由三種夸克組成,自旋為1/2.
  • 玻色子包括, 膠子, 光子, W 及 Z 玻色子, 引力子, 希格斯玻色子, 介子, 玻色子的自旋為整數.
  • 半整數自旋的粒子被稱為費米子 (如電子),整數的則稱為玻色子(如光子).

上面提到的費米子與玻色子的主要差別在於「自旋」,「自旋」 (Spin) 是 「特徵向量」 (Eigenvectors) 的一種表示方式,物理學家為了描述各種物理現象,通常會使用不同的數學模型。例如:牛頓為了解釋力學(傳統力學),所以採用了微積分來做計算,「特徵向量」 之於 「量子物理」,就如同「微積分」之於「傳統力學」。

不難發現,不管是傳統力學還是量子物理,都需要用數學來表示,除了數學家或物理學家以外,一般人很難單從公式或數學模型來想像所要表達的物理現象。在下對於這些數學,也是抱持著看熱鬧的心態。

圖片來源:www.particlezoo.net

Julie 不是數學家也不是物理學家,是一位量子物理的熱愛者。因為熱愛,所以花了許多時間閱讀量子物理的相關文件,並且用特別的角度去瞭解每一個粒子的特性。為了讓這些尋常人無法想像也無法用眼睛看到的費米子與玻色子可以出現在日常生活中,Julie 發揮驚人的創意,按照每一個不同粒子的特性,創造出不同造型的粒子娃娃。「粒子動物園」 (The Particle Zoo) 就是由這些生動活潑又個性分明的粒子娃娃所組成的。

「粒子動物園」受到歐洲核子研究組織(CERN) 及費米國立加速器實驗室(Fermilab) 科學家們的熱烈喜愛,Julie 還因此應邀至 CERN 及 Fermilab 參觀訪問。一般人無法得其門而入的 CERN 及 Fermilab,Julie 憑藉著創意與熱忱得以參觀世界知名的量子物理研究機構,在許多熱衷科學的人當中是一個非常特別的人。

想要放幾個「光子(Photon)」或是「玻色子 (Boson)」在家裡或辦公室嗎?可以到這個網站逛逛。(在下與該網站沒有任何關係);有 iPhone 的人,還可以到 iTunes 中搜尋下載 「Particle Zoo」這個免費的軟體喔!

本文原發表於Julius Huang-964 Blog

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