宇宙中的旋轉木馬——利用黑洞尋找暗物質

空無一人的遊樂園中,旋轉木馬快速的旋轉著。突然,憑空出現一群小孩跳上木馬,從旋轉木馬獲得高速後,又集體跳下,一哄而散,只留下轉速驟降,緩慢旋轉的木馬…這看似荒誕的場景,卻是理論預測可能在宇宙中隨時發生的事。其中旋轉木馬指的是什麼?憑空出現的孩子們又代表了誰?

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消失的反物質——生活中的反粒子

科幻味十足的反粒子,總令人覺得它只存在神秘的理論世界中。然而,反粒子實際上早已走入我們的身邊,成為一種可靠的醫療診斷方式;由一般粒子與反粒子共同組合而成的獨特原子,也已在科學研究中扮演十分重要的角色。反粒子與我們生活的距離,遠比我們想像中的近!

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定點爆破——質子治療中的物理

在<精準打擊—放射治療中的物理>一文中,我們介紹了放射治療中使用到的放射線主要是透過「加速器」產生的高能量光子(γ射線、X光)或電子。除了光子與電子,近年來「質子治療」逐漸加入放射治療家族。我們在本篇文章中,會介紹究竟質子治療和傳統的放療差異在哪,用於治療的質子又是如何產生的。

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在地底深處一窺太陽發光之謎

太陽持續發光發熱的核反應機制早在將近一百年前就有了,其中一種「質子-質子鏈」很早就有觀測證據,另一種「碳氮氧循環」則一直到了現在才終於被證實。完成這項成就的是位於義大利的「波列西諾微中子探測器」。微中子是一種很難與其它物質起反應的粒子,是太陽內部的核融合的生成物之一,地球上的我們有機會利用太陽微中子來了解太陽內部的性質。微中子探測非常困難,為了要盡可能隔絕掉雜訊,波列西諾探測器深埋在地底下、包在不鏽鋼殼裡面。這項研究成果證實了一個將近一百年的理論,也讓我們對太陽、恆星有更進一步的理解。

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玩21點破解莊家優勢的方法:量子糾纏

21點的規則中,即使個人按照最佳策略玩,莊家優勢仍有0.6%,表示我們平均每下注1000元會賠6元,然而如果玩家們可以合作並溝通,我們便可讓第一個人下注極少量以獲取資訊,再用記牌的方式算出剩下的期望值決定加牌與否或是下注的大小。這種合作記牌曾經在1979年被麻省理工學院、加州理工學院、哈佛大學的學生成功使用,他們後來也變成賭場的黑名單,而這則故事也在2003年被翻拍成電影:Bringing down the house。

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最短時間差

光速是自然界中物質速度的上限,它快到每秒鐘可以繞行地球七圈半,這樣的速度遠超過人類日常生活經驗;原子、分子的尺寸十分微小,其大小約只有頭髮的十萬分之一。如此快的光,通過一顆分子發生交互作用的時間,可以說轉瞬即逝。但光與物質間的交互作用,幾乎無時無刻在發生。這樣短的時間內到底發生了什麼呢?

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看見黑洞的存在——羅傑・潘洛斯(Roger Penrose)

羅傑・潘洛斯(Roger Penrose)因證明黑洞的形成是廣義相對論的可靠預測而獲得2020年諾貝爾物理獎。其實從小,潘洛斯便對幾何問題十分感興趣,宇宙中神秘而混亂的「奇點」成了他的最愛,在一次過馬路的靈光乍現中解開了答案。除了宇宙學,潘洛斯也在非週期性貼磚、意識的形成等領域有諸多貢獻,帶領人類在科學之路上邁進一大步。

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物理未解之謎系列--強CP問題 (上)

科學家們嘗試將人類對世界的認知延伸到極限,但依舊還存在著許多未解之謎。粒子物理學中的「標準模型」,雖然是目前描述微觀世界最為成功的理論,但它本身並非完美。在本篇文章中,我們將要描述標準模型中已知存在的問題---強作用力CP問題。

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待在同溫層的天文望遠鏡--SOFIA

隨著科技的發展,人們以不同的方式來探索這個宇宙。除了大眾熟知的建立在地面上的望遠鏡、在外太空運行的望遠鏡以外,還有一種是在空中航行的「空載型望遠鏡」。同溫層紅外線天文台(SOFIA)就是目前的代表。這架從民航退役的波音747系列機當中搭載了紅外線望遠鏡。由於在同溫層中飛行,水氣含量只有平地的百分之一,因此得以在空中觀測因水氣吸收而無法來到地面的紅外光。讓我們能在地球上欣賞來自宇宙的紅外線所呈現的面貌。

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