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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【科學史沙龍】〈威瑪文化、量子論、與科學社會學的興起〉&〈失樂園:一個對量子理論發展的歷史考察〉

在科學史沙龍<為什麼孔恩誤解了STS?>的講次中,我們談到啟迪人們對科學中社會學面向重視的孔恩,認為因之而起的科技與社會研究 (SSK/STS) ,是個錯誤的歧途發展。本講次延續前次的脈絡,介紹孔恩最出名的學生之一佛曼 (Paul Forman) 發表的經典論文,如何鼓動起孔恩對其深有保留的新興學派與學門 SSK/STS 。

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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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【科學史沙龍】量子斷代史:瑜亮之爭

費曼在《物理定律的特徵》一書中說過:「我想我可以很確切地說,沒有人了解量子力學。」但是如今人們流傳的,是一句比較符合費曼在人們心目中的頑童形象,但他從未說過的話:「如果你以為你懂量子力學,那麼你就不懂量子力學。」科學史存在著許多這種真真假假,弄假成真的內容,本講次就以量子力學在 1925 年到 1935 年的關鍵十年發展期,為聽眾釐清當時許多針鋒相對的觀點真偽。

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熱水降溫比較快?-- 彭巴效應的新線索(下)

在上篇文章中,我們介紹了彭巴效應是什麼,以及《自然》上,兩位加拿大物理學家Avinash Kumar與 John Bechhoefer對於這個未解之謎提出的新解釋。在他們的實驗設計中,利用了微小的玻璃珠來代替水分子,並藉由雷射光施力,研究玻璃珠的降溫過程。但是為甚麼玻璃珠可以用來類比水分子?雷射光和一個系統的溫度又有何關聯呢?在本篇文章中,我們將會介紹波茲曼分布(Boltzmann distribution)這個物理概念來回答以上問題。

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