2022-07-18

The Neutrino Hunters: The Chase for the Ghost Particle and the Secrets of the Universe BY 貳團 popcorn0312

一本講追捕微中子過程的歷史書。微中子很害羞,要直接找到它們比尋找威利還要挑戰,雖然它們的影響無所不在於人們的生活與宇宙中。開頭從如何設計、規劃實驗,在南極洲打造出微中子觀測站IceCube,說起追蹤渺子,到探測海洋生物與能源的商業價值,肇於軍事與阻止核擴散的誘因,驅動人們加速追尋微中子。


量子力學在1930年代的發展,跟Pauli的家庭、婚姻與人際八卦故事一樣精彩,他沒有因為再婚而徹底遠離榮格。實驗知道Alpha、Beta跟Gamma粒子後,中性粒子在能量守恆定律的保衛戰中登場救援。Fermi的論文被Nature拒絕,轉而在墨索里尼法西斯政權下的期刊發表,確立他在物理學歷史上佔有一席之地。雖然許多實驗都沒有成功捕捉到微中子,但至少在Nahmia做完倫敦地鐵的實驗後,減少不相干的雜訊影響,在往後的粒子物理研究裡變成慣例。Pauli持有德國護照,跟Pontecorvo一樣沒有受邀參與是福是禍的曼哈頓計劃;Fuchs間諜案的發酵,讓想盡如何緝捕微中子辦法的Pontecorvo,也被FBI跟MI5追蹤著。經過Reines和Cowan的實驗,微中子終於由因為Pauli精神心理受盡苦痛折磨、所召喚出來的鬼魂,變成人們物質世界裡真實的存在。


研究GUTs的Koshiba團隊,把測質子衰變不成功的裝置升級,拿來測從太陽來的微中子,也算是替用乾洗液捉拿微中子的Davis和Bahcall平反冤屈。日本311大地震一度中斷了聯合大追緝的T2K實驗數據,不過暫停的反應爐反而減少測量Geoneutrino的麻煩。微中子有風味還可以換口味,有質量更使天體物理學家們的獵捕興致高漲。南半球才看得到的超新星爆炸如同微中子大放送,北半球捕撈微中子的實驗站各有所獲;要避免向隅,得集結世界各角落業餘又專業的追星族,一起守株待兔此生一遇、下波精彩可期的浪潮:Betelgeuse和Eta Carinae的爆炸。宇宙中的不對稱讓眾人傷透腦筋,跟Majorana留下微中子可能是它自己反粒子的方程式和論文就人間蒸發一般謎樣。為了排除雙ß實驗中的干擾,從薩丁尼亞運來兩千年前也許是用來製造羅馬士兵手上武器、及作為海洋貿易考古研究後的材料,剛好適合拿來參與實驗。霍金為跟Kane打賭的希格斯玻色子付出代價,認為得到非期待內結果的實驗才會帶來大躍進。


人們希望藉由微中子來了解宇宙的源由起始、星星生命的循環過程、推動地殼構造運動的地球內心。而追尋微中子的旅途中,那些參與不成功實驗的,都是嘗試拯救Pauli差點被自己毀掉成功的宇宙大覺者。如果物理研究是輾轉於義法美加英的Pontecorvo所抱持的信仰,那歇斯底里地獵巫、使他選擇隱身在鐵幕之後的西方反共主義者,也許真的低估了世間還有如微中子般存在的價值。