隱密的對稱
國立臺灣大學物理學系高涌泉教授/國立臺灣大學物理學系高涌泉教授責任編輯
獲得2004年諾貝爾物理獎的葛羅斯(D. Gross)曾對過去數十年來基本物理的進展下過一句評論：「自然的秘密在於對稱。」他又認為：「在尋找新的、更基本的自然定律的時候，我們應該從尋找新的對稱下手。」
葛羅斯的確說出了物理中非常重要的原則，不過他當然不是第一個有這種體認的人─在他之前，楊振寧就已經說過：「對稱決定交互作用。」可是楊振寧也不是頭一個對於對稱有深刻了解的人，他會說那個頭銜屬於愛因斯坦─愛氏的狹義相對論與廣義相對論正是闡明對稱意義的最佳例子。可是愛因斯坦只是開了個頭，我們還需要更多的具體例子才能肯定「自然的秘密在於對稱」，這裡頭包括了重要的楊振寧與密爾斯(R. Mills)的非阿貝爾(non-abelian)規範場論。
【特別報導】2012諾貝爾獎預測（一）物理獎
陳映任編譯
今年湯森路透社（Thomson Reuters）選出在醫藥、物理、化學和經濟領域有可能獲得諾貝爾獎候選人，這些『湯森路透引文桂冠』（Thomson Reuters Citation Laureates）得主，在各自研究領域中以被大量引用的文獻證明他們的在科學上的成就是『諾貝爾級』。
2012年湯森路透引文桂冠在物理部門的三個研究分別是：慢光（Slow Light）、多孔矽中的光致發光（Photoluminescence in Porous Silicon）和量子隱形傳輸（Quantum Teleportation）。
（一）、慢光（Slow Light）
研究者：
Stephen E. Harris – 史丹福大學電氣工程教授和應用物理學名譽教授
Lene V. Hau – 哈佛大學工程與應用科學學院物理學和應用物理學教授
Stephen E. Harris(左)、Lene V. Hau(右)
反質子 (Antiproton)
國立臺灣大學電機工程學系96級戴伃芸/國立臺灣大學化學系鄭原忠助理教授責任編輯
1955年，反質子的存在首度由加州大學柏克萊分校的物理學家塞格雷(Emilio Gino Segrè)和張伯倫(Owen Chamberlain)所証實。(圖片來源：http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1959/index.html)
反質子是質子(Proton)的反粒子(Antiparticle)，符號為 $$\overline{p}$$。其質量及自旋與質子相同，且壽命也與質子相當；但其電荷及磁矩則與質子相反，且帶有與電子同電量的負電荷。這些性質與量子場理論的基礎－－CPT 對稱理論(charge, parity, time symmetry)預測相符合。一個反質子是由兩個上反夸克(Up antiquark)及一個下反夸克(Down antiquark)所組成。雖然反質子本身是穩定的，但由於反質子與質子撞擊會發生湮滅(annihilation)的現象，並且轉化為能量，是故反粒子無法在一般的自然環境中保存。
反粒子(Antiparticle)
國立臺灣大學電機工程學系96級戴伃芸/國立臺灣大學化學系鄭原忠助理教授責任編輯
多數的基本粒子都有其對應的反物質粒子，也就是所謂的反粒子。(圖片來原：http://physicsdream.blogspot.com/)
宇宙中所有的物質都是由基本粒子組成的，例如電子、質子、中子、光子、夸克(quark)，以及在加速器中找到的微中子、膠子等。 多數的基本粒子都有其對應的反物質粒子，也就是所謂的反粒子。粒子和反粒子的質量、生命期、自旋等性質相同；但電荷、磁矩等性質則相反。
舉例來說，電子的反粒子稱為正電子(anti electron)，或叫正子(positron)，夸克的反粒子稱為反夸克，質子的反粒子稱為反質子等。少部分的基本粒子並沒有反物質，這種粒子就是純中性量子，反物質就是他自己本身，例如光子。
反物質(Antimatter)
國立臺灣大學電機工程學系96級戴伃芸/國立臺灣大學化學系鄭原忠助理教授責任編輯
科學家利用美國國家航空暨太空總署的費米伽瑪射線太空望遠鏡（NASA’s Fermi Gamma-ray Space Telescope）在雷電風暴上方發現反物質束，締造首次地球上，反物質在自然狀態下出現的記錄。(圖片來原：NASA)
在粒子物理學中，反物質是指由反粒子(Antiparticle) 所組成的物質。多數的基本粒子都有其對應的反物質粒子，也就是所謂的反粒子。相對應的粒子和反粒子的質量、生命期、自旋等性質相同；但電荷、磁矩等性質則相反。 反粒子構成反物質，就和基本粒子組成一般物質的方式一樣；舉例來說，反質子、反中子和反電子如果像質子、中子、電子那樣結合起來就形成了反原子；一個反質子和反電子結合就會形成反氫原子。
現代反物質的概念是由英國物理學家狄拉克(P.A.M. Dirac)在他的空穴理論(Hole theory)中首先提出的。他在一九二八年提出符合狹義相對論要求的電子量子狄拉克方程式(Dirac Equation)，該方程式預測了反電子(positron)的存在。1932年，安德森(Carl Anderson)在宇宙射線中發現一種帶有和電子電量相同的正電荷，但其質量遠小於質子質量的粒子，之後證明即為狄拉克所預言的反電子，自此反物質的存在因而確立。
安培 (Ampere)
國立臺灣大學電機工程學系96級戴伃芸/國立台灣大學化學系鄭原忠助理教授責任編輯
安德烈-馬里·安培 (1775-1836)
安培(Ampere)是一個用來表示電流量的單位，為國際單位制(SI)之七個基本單位當中的一個。$$1$$ 安培的電流表示在 $$1$$ 秒內有 $$1$$ 庫倫(Coulomb)，或者等同為 $$6.241\times 10^{18}$$ 個電子(electrons)電量的電荷定向流過。
安培是根據電子動力論(electrodynamics)之父－－法國科學家安德烈-瑪麗•安培(André-Marie Ampère )－－所命名的，標誌為 $$A$$。相關的單位例如毫安培 $$(mA)$$，其量值則為安培的千分之一。
大強子對撞機 (Large Hadron Collider,LHC) Vs. 希格斯粒子(Higgs boson) (2)
撰文者：陳文楠（台北市立大同高級中學物理科教師）
>>大強子對撞機 (Large Hadron Collider,LHC) Vs. 希格斯粒子(Higgs boson) (1)(請按此)
ＬＨＣ的發展與建造
圓形軌道周長達二十七公里的LHC大強子對撞機，是由 歐洲核子研究組織(CERN)建造完成的。該組織是由歐洲二十個國家組成的大型科學組團隊，由1995年開始建造ＬＨＣ，並於2008年九月開始試運轉成功。
在粒子加速器的發展歷史中，二次大戰後美國一直居於領先地位，不過當九零年代初期冷戰結束後，美國的科學計畫方向也開始有了轉變。首先，美國國會於1993年停止了已投入二十億美金，預計總經費達八十多億美金，完成後軌道圓周長將達87公里，且使用超過一萬個超導磁鐵，可以提供四十兆電子伏特的超導超級對撞機的興建。接著，取消了讓費米實驗室的正負質子對撞機的延役計劃，在2011年九月關閉了位於芝加哥這個軌道長6.3公里的加速器，因此，未來二十年粒子物理學的發展重心都將重回歐洲，並將聚焦在ＬＨＣ這座目前世界最大的環形加速器上。
建造到一半的超導超級對撞機（Superconducting Super Collider）。(http://upload.wikimedia.org/wikipedia/zh/thumb/f/fa/SSC-tunnel.gif/600px-SSC-tunnel.gif)
位於芝加哥費米實驗室的正負質子對撞機中的軌道一景。(http://www.popsci.com/files/imagecache/article_image_large/articles/tevatron.jpg)
大強子對撞機 (Large Hadron Collider,LHC) Vs. 希格斯粒子(Higgs boson)(1)
撰文者：陳文楠（台北市立大同高級中學物理科教師）
LHC是什麼呢？相信許多人在這幾年在報章雜誌中,偶爾會看到這個位於瑞士與法國國境交界處神秘的大型實驗裝置的報導。希望透過本文，能夠讓大家對這個受到全球科學界高度關注的實驗裝置有更多一些的認識。
>>大強子對撞機 (Large Hadron Collider,LHC) Vs. 希格斯粒子(Higgs boson) (2)(請按此)
什麼是粒子對撞？
自從二十世紀初期，物理學開始進入原子核世界的探索後，一個新的物理學分支開始逐漸地形成，其探索的目標是物質如何地被組成這個古老問題，以及基本組成的粒子之間交互作用為何。這樣的物理研究，被稱作是粒子物理學或是高能物理學。實驗的方式，基本上是讓兩群高速運動的微小粒子（可能是質子束或中子束等）對撞，來探究是否有更小的基本粒子組成與其特性。
假設今天有兩部汽車分別以時速十公里速度迎面對撞，有很高的機率是對撞之後，只是車身的烤漆掉了一些，但我們無法知道車子內部的情形。但如果提高兩部車子對撞時的速度，例如分別提高到時速一百五十公里，則檢視對撞後的車禍現場，我們有機會在現場查驗到從車子內部飛出來的一些物品，可能是一張汽車座墊，可能是一塊後照鏡碎片，也有可能是一個安全氣囊。藉由一次次去檢視高速對撞後飛出來的物品，將有機會逐漸還原一台汽車的內部組成。同樣的概念引用到原子核的世界中，若想要瞭解已知的基本粒子受否有可能由更基本的粒子組成，讓這些基本粒子以高速去對撞後，並加以分析其結果，成為一個重要的實驗方法。因此，從二十世紀中期開始，全世界各國變開始紛紛建立起粒子加速器以進行相關實驗。
位於紐約的相對論重離子對撞機(RHIC)拍攝到兩束金原子對撞後的瞬間。(圖片來源： http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/41/)
位於紐約的相對論重離子對撞機外觀。 (圖片來源：http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c9/Rhictunnel.jpg)
人造衛星 (Satellite)
台中縣縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯
所謂人造衛星是指人類製造的載具，經由火箭或太空梭發射到外太空，不斷繞行地球運轉的衛星。
人造衛星依照軌道運行的種類可以分為同步 (Geo-stationary orbit) 與極軸 (Polar orbit) 衛星。所謂同步衛星指的是在赤道上空約 36000 公里，繞行地球週期與地球自轉週期相同的衛星，因為與地球同步，故稱為同步衛星，也因為同步，因此在地球上觀察此類衛星有如靜止於空中，因此又稱為地球靜止軌道衛星。至於極軸衛星，則是軌道面垂直於地球的赤道面，因為軌道面垂直於赤道面，所以 訊號可以分布到全球各地，例如現在的全球定位系統（Global Position System，簡稱為 GPS）就是利用二十四顆的極軸衛星，組成衛星網，提供通訊的服務。
