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更新日期:2018-06-09    

校園新聞

2018-06-07

尋找暗物質 余欣珊:眼睛看不到真正重要的東西

文/校園記者何佩瑋、秘書室陳如枝
物理系余欣珊副教授以「在大強子對撞機裡尋找暗物質」為題演講,一探科學的奧秘。蘇宸揚攝 物理系余欣珊副教授以「在大強子對撞機裡尋找暗物質」為題演講,一探科學的奧秘。蘇宸揚攝

 「唯有心才看得清楚,眼睛是看不到真正重要的東西的。」物理系余欣珊副教授引用《小王子》作者聖修伯里的話說,「眼睛看到的只是可見光,但宇宙中大部分是看不見的暗物質和暗能量。」參與歐洲大強子對撞機國際實驗的她指出,雖然目前還看不到任何暗物質信號,但已可縮小理論模型裏的自由參數值範圍。  

余欣珊副教授2009年8月開始在中央大學物理學系任教,並將研究重心從美國費米實驗室,轉到歐洲核子研究組織(CERN),研究著重於在大強子對撞機的緊湊渺子線圈實驗數據中,以尋找宇宙中的暗物質。2014年獲得科技部吳大猷先生紀念獎,2017獲第十屆台灣傑出女科學家新秀獎,今年則榮獲首屆的羅家倫校長年輕學者研究獎。

如何相信暗物質的存在?

余欣珊分享有關暗物質的研究,就目前來看,暗物質會受到重力影響,但不受其他已知作用力影響或是作用力很弱,然而,無法由電磁波看到暗物質,又怎麼相信暗物質是真的存在?她說,科學家把會反射、吸收電磁波的物質當作追蹤器,透過這些可見物質與暗物質的重力交互作用所得到的結果,去間接知道暗物質的存在。而20世紀初時就有些科學家發現可見物質提供的重力太小,不能支持星體用高速度在軌道上面運動,推測暗物質的存在。另外,Zwicky科學家於1933年藉由Virial定理發現后髮座星系團的總質量是可見質量的500倍,為暗物質的存在提供證據,Zwicky後來被稱為「暗物質之父」。

除了量測星體運動的速度,余欣珊說,也可以透過重力透鏡去證實暗物質的存在,愛因斯坦環的大小與重力透鏡的質量成正比的關係,質量越大,圓環越大,另一個方法是為星系團照X光,可以從星系裡氣體輻射出的X光頻譜和亮度,回推出氣體本身的溫度和密度,而這與其區域的重力場大小有關。

事情通常非相像中簡單

「其實我們對暗物質所知甚少。」余欣珊坦言,科學家尚未在大強子對撞機數據裡看到任何暗物質信號,但是研究結果仍助於縮小理論模型裡的自由參數值範圍,代表事情並非我們想像中簡單。未來將會把偵測器升級,希望對暗物質能有更進一步的了解。

余欣珊回想在大型實驗室中最常遇到的問題就是,「太熱門的題目一堆人想作,冷門的題目又不有趣。」她在學生時期,可以做自己想做的題目,作為老師時,就要擔心學生做的研究是否可以得到相應的回饋。隨著時間的演化,所幸出現良性的競爭,採取互相合作、工作分配的方式,每一個人都會有貢獻。

「我們就像瞎子摸象一樣,看到的只是一小部分,我們也永遠不知道最終會得到什麼,但這就是科學迷人之處。」余欣珊表示,雖然現在無法知道了解暗物質對我們的生活有什麼幫助,但釐清它的特性後,對於宇宙一定能看得更深、更遠。

余欣珊副教授談到粒子物理學家所關心的範疇,掌握基本原理來探索科學。蘇宸揚攝 余欣珊副教授談到粒子物理學家所關心的範疇,掌握基本原理來探索科學。蘇宸揚攝
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