《到世界頂尖實驗室CERN上粒子物理課:現場直擊•彩色圖解,科學家教你看懂未來科研及太空探索的新物理

     臉譜2月_粒子物理課_立體書封(0125)  

      


出版時間︰
2018.02.05
作者︰
寶琳‧甘儂(Pauline Gagnon)
定 價︰450元

 

|粒子物理太有趣了,不能只有物理學家知道!|

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深入探索有如科幻電影片場的地下實驗室,和科學家一同參與模擬宇宙起源的實驗!

——以粒子物理關鍵知識為本,看天文物理研究現場的數據如何演繹宇宙的大霹靂現象,
——今日諾貝爾級科學實驗的豐收,又如何成為未來世界的科技基礎?

*「基本粒子」依比例可以組成週期表上的原子,但為什麼外在物質無法穿透中空的粒子世界?
*科學家為何要花四十年才從超導環場探測器中找到「一顆」希格斯玻色子?
*為什麼大霹靂後反物質和物質一相遇旋即被消耗掉,卻還有物質存在至今?
*原來在愛因斯坦的相對論公式E=mc2之中,藏著粒子跟宇宙演進可能的關鍵?
*新理論有沒有可能解釋反物質、暗物質、物質和重力波之間的交互關係,進而解答宇宙初始、星系形成的祕密?

……

宇宙百分之九十五至今仍是個巨大的謎團,但在歐洲核子研究組織CERN工作的人們卻不這麼想,對他們而言,宇宙不是未知,而是未來的知識寶庫。位於瑞士的CERN,是全世界最大的粒子物理學實驗室,無數重大科學成就的發生地,六千多位、代表五百餘所大學機構的科學家和工程師都在此進行試驗。儘管CERN定期開放申請參觀,但外人卻仍鮮有機會一窺全貌。在CERN工作長達十九年的粒子物理學博士寶琳.甘儂(Pauline Gagnon),這次將帶領讀者實地走訪位於地底一百公尺處的實驗室。

物理學家如何在粒子物理的最小尺度與宇宙學的最大尺度之間探詢物質的奧祕?粒子物理學發展至今怎麼解釋物質組成?甘儂整理出CERN自一九五四年創立以來,無數實驗室團隊在天體物理、希格斯機制、光學與重力波等領域的研究成果,並以簡明的科學語言解釋基本原理和實驗過程,更帶出二十一世紀科學研究的動向與進展,我們除了看見科學史上數十個諾貝爾物理獎得主在粒子物理方面的貢獻之外,也需知道CERN是背後的重要推手。

在跟著科學家的導覽時,讀者也將知道CERN研究計畫的歷史性時刻,為了籌建粒子研究資料庫,這促使了全球資訊網(World Wide Web)的誕生,後續發展也帶起了超導體、光纖、新能源和太空科技的新興應用,其益處更反映在醫學、能源、機械材料工程的進步上。如果科學家和社會之間能架起雙邊對話的常態橋樑,甘儂相信,科學研究將為未來帶來更多樣的改變。


|關於歐洲核子研究組織CERN的熱門問題|

Q1歐洲核子研究組織CERN在研究時光旅行嗎?
A1不是,但是在PS3電玩遊戲《命運石之門》(Steins: Gate)中,會製造微型黑洞以改變過去和未來的反派組織SERN便是以CERN為藍本,然而現實中的CERN仍將重心放在粒子研究和暗物質,每天孜孜矻矻的跟數據纏鬥著!

Q2歐洲核子研究組織CERN在研究反物質炸彈嗎?
A2不是,你一定是看了全球知名小說家丹‧布朗的小說《天使與魔鬼》,把虛構的反物質炸彈失竊事件當真了。可是反物質極難蒐集,現在連用實驗證明其理論都很困難,小說裡的小偷到底偷走了什麼,連科學家都不知道!

Q3歐洲核子研究組織CERN到底是什麼地方?
A3CERN是世界上最大的物理研究實驗室,它超酷的!想像如果美國著名影集《宅男行不行》(The Big Bang Theory,又譯生活大爆炸)中的理論物理學家謝爾頓(Sheldon)跟實驗物理學家雷納德(Leonard)搬到歐洲,他們一定會想來CERN工作!


|海外推薦|

「粒子物理學家寶琳‧甘儂的新作,從加速器講到宇宙學,不僅解釋得極詳細而且面面俱到,並說明了科學家如何將各方研究整合成一完整理論,才有我們現今對自然界的完善理解。如果你想要了解粒子物理這一學門是如何運作又是怎麼做研究的,這將會是一本很好的入門書。」
——西恩‧卡羅(Sean Carroll),《在宇宙盡頭的粒子》(The Particle at the End of the Universe)作者

「甘儂是粒子物理界的傑出女科學家,而她的這本著作也十分優秀。這是粒子物理一路演進至今的全面紀錄。甘儂接二連三地丟出許多生動的譬喻,讓一般人也能輕易理解最複雜的概念。最重要的是,她讓讀者得以一瞥歐洲核子研究組織(CERN)的內部工作情形,描述了它那規模龐大、國際化的合作方式,以及實務上究竟帶來了哪些新發現。如果你想要趕上大強子對撞機的第二階段的運轉,這是一本即時回應大眾閱讀需求的必讀之作。」
——萊奧妮‧穆克(Leonie Mueck),《自然》(Nature)期刊資深編輯

「在為期兩年的大強子對撞機的希格斯玻色子搜尋計畫期間,甘儂博士生動且充滿洞見的部落格文章,對於想要持續追蹤進度,以及希望能夠得到科普解釋的外行人來說,是外界極重要的資訊來源。她的著作將會讓人知道,大強子對撞機的發現為何如此重要,還有下一步發現將會是什麼。」
——羅伯特‧伊凡斯(Robert Evans),前路透社駐日內瓦特派記者

「寶琳‧甘儂述說她在歐洲核子研究組織的奇妙科學冒險期間,科學家是如何確認希格斯玻色子的存在,還有這將帶來怎樣的物理學革新,並說明了未來幾年值得我們注意的不可解謎團,比如暗物質的祕密,或者是反物質的消失。」
——寶琳.格瑞佛(Pauline Gravel),加拿大魁北克時報《Le Devoir》科普作家

 



  目 錄  

致謝   
各章摘要   
引言 

第一章 粒子物理入門101:物質由什麼組成的?
第二章 粒子物理進階課:什麼是希格斯玻色子(Higgs boson)?
第三章 加速器與偵測設備:必要的實驗工具
第四章 發現希格斯玻色子!
第五章 宇宙的黑暗面:暗物質和星系起源的祕密
第六章 標準模型的再進化:向超對稱理論「SUSY」求救
第七章 基礎科學研究能給我們什麼好處?醫學、精密機械和能源上的突破
第八章 歐洲核子研究組織(CERN):獨特的跨國科研合作典範
第九章 物理學的多元發展可能
第十章 下一波的新發現將是?

附錄一 尋找女科學家:參與歐洲核子研究組織的一百零一國研究人員中的女性比例
附錄二 科學史的公案:米列娃‧馬利奇‧愛因斯坦的歷史定位

 



  作 者  

寶琳‧甘儂(Pauline Gagnon)
出生並成長於加拿大魁北克,在當地取得大學學位後,又在加州大學完成粒子物理學博士學位,接著便成為歐洲核子研究組織(CERN)的超導環場探測器(ATLAS)研究團隊中的一份子,在當了十九年的研究人員後,她離開團隊,現於印地安納大學任教。
從2012年開始,她便致力於科普知識的推廣,用她的話來說,就是粒子物理太有趣了,不能只有物理學家知道!

 

 

  譯 者  

張宛雯
台大物理學士,紐約哥倫比亞大學教育學院神經科學暨教育碩士。
歡迎來信:2403wc@gmail.com

 






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