陳健邦觀點:日本物理界的壯舉─從神岡微中子到ILC計劃

2015-10-21 06:10

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探測微中子的超級神岡探測器(Super-Kamiokande)

探測微中子的超級神岡探測器(Super-Kamiokande)

2015年10月6日、在日本東北的岩手縣立大學,聚集了近百位的大學員工和媒体工作者,等待收看網路傳來的諾貝爾物理獎消息。午後6時45分, 瑞典皇家科學院的祕書長揭曉說: 「今年獲獎的,是有關於某一宇宙中人數最眾多的族群,其身份特徵可能轉變的發現。」 "This year's prize is about changes of identity among some of the most abundant inhabitants of the universe." 此一敘述的精確物理含義,對大多數人而言,是難以掌握的。接著,人們清楚聽到了,物理獎授予加拿大的亞瑟·麥克唐納(Arthur Bruce McDonald)和日本東京大學的梶田隆章,表彰他們發現了微中子振盪(neutrino oscillation)現象,從而證實了微中子的質量不為零。岩手縣立大學現場的人群,在啊的一聲之後,是嘆息,是一片靜默。

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梶田隆章的得獎,其他日本人普遍興奮。岩手大學的人群反應為何卻有失落之情?岩手大學2015年4月才上任的校長鈴木厚人,是梶田隆章的同門前輩,也是微中子實驗物理的專家。這嘆息,一是為鈴木厚人,另外則是為了一振興東北的雄圖,國際直線對撞機,ILC計劃之難產而嘆。

2015年諾貝爾物理學獎得主梶田隆章(美聯社)
2015年諾貝爾物理學獎得主梶田隆章(美聯社)

 

岐阜縣的飛驒高山一帶是富有舊日本風情的旅遊勝地,在往神岡的公路旁,建有一特殊造型的神岡星空小巨蛋(Skydom) 。此一星星和旅人的驛站,販賣土產和提供餐飲服務及旅游資訊。為什麼日本人會蓋了這樣一座外太空造型的公路休息站來迎接旅客?

這個「星星和旅人的驛站」,是在等待微中子,也等待諾貝爾物理獎的到來。終於在2002年10月,神岡町的緊急廣播響起,播放出:「我們大家長年的好鄰居,東京大學宇宙線研究所神岡實驗室的小柴昌俊教授,得到了諾貝爾物理獎。」這離上一次日本人的諾貝爾物理獎,1973年的江崎玲於奈,隔了29年,對日本的學術界而言,意義重大。

神岡星空小巨蛋圖示。(網頁截圖)
神岡星空小巨蛋圖示。(網頁截圖)

話說1950至1970年代,高能物理是物理學的研究主流。歐洲和美國紛紛投入經費建造大型的粒子加速器。由於所需的費用太高,又很難說會有什麼實用價值,不易得到足夠預算的支持。日本東京大學的小柴昌俊決定另闢途徑,利用來自外太空具有高能量的宇宙線,「靠天吃飯」來進行「窮人的高能物理」實驗。小柴昌俊提新計劃,將實驗設備埋設在深山中一個廢棄礦坑之中。1981年,小柴昌俊開始指揮弟子們在神岡礦坑地下的實驗進行建設工程。

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