2008-05-03 20:18:44

物理系老師張敏娟　研究成果榮登NATURE雜誌

照片來源:張敏娟教授提供

記者曾郁文報導

物理系助理教授張敏娟所參加的高能領域研究團隊，研究出反物質發現的原因。她首度以輔大教師的身分加入這個團隊。這篇文章也是輔大四十三年以來首度登上NATURE雜誌的傑出作品。

這個計畫全台灣十八個可以提國科會計畫的人都有參加，但是可以和日本筑波大學合作的學者卻只有五到六位，張敏娟就是其中一位。她加入這個團隊已經七年。全球共四十個國家和近百個研究單位合作研究高能領域，主要成員來自日本、美國、印度、加拿大、中國以及俄羅斯等，而亞洲區的台灣共有五個研究單位，分別是輔大、台灣大學、中央大學、聯合大學、中央研究院五個。輔大是五個單位中唯一的私立大學。

實驗地區是在美國史丹佛大學旁的加速器實驗中心，以及日本筑波大學的高能加速器實驗中心。由於張敏娟有在日本工作的經驗，對於日本比較熟悉，因此參與了輔大與日本筑波大學合作的計畫，而日本的實驗中心成果這次領先美國，於是就投稿到NATURE雜誌。

NATURE雜誌內容包含生物、物理、數學、化學等，讀者群設定廣泛，並非只供專門研究科學的人閱讀，因此刊登文章的條件要求很嚴謹。只要這世界上還沒有人做過的研究都可以去投稿，但是要用深入淺出的方式，寫出一般人都可以看得懂得最新研究結果。

文章主旨是團隊發現了反物質發現的過程。因為大爆炸產生的宇宙，創始之初會產生等量的物質與反物質，兩者相遇必定產生光，但在生活四周圍，只看得見物質存在，反物質卻不見了。所以要解開反物質消失的謎題，不僅有助於了解為什麼人類得以存在，也是高能物理學界最關心的事。

張敏娟說，這次計畫共籌備了一年多， 因為NATURE雜誌的規定很多，才會規劃這麼久。這篇文章的細節很少，幾乎是讀一遍就懂了。 但是，張敏娟也指出，這個實驗不易應用在生活上，只是純粹學術，唯一的應用就是目前醫院用來定位癌細胞的「正子造影」設備為例，它的原理是因為人體內含有電子，透過「正子造影」，可以製造正電子，因而產生光，進一步追蹤人體內的癌細胞；這就是反物質生活化的應用。物質和反物質都是粒子，但是帶電數不同。目前物理學家的技術已經可以自己創造反物質了，也就是可以無中生有製造反物質粒子。

張敏娟說，研究的困難點是要長時間思考有沒有寫錯程式，過程中必須要檢查他們的數據，在分析的時候有沒有漏洞，他們有幾百台高速電腦儲存，並且需要寫程式來分析數據，分析數據且觀察圖形的趨勢，此外還有分離信號和背景。透過國際合作的檢驗，各國每個月都要開一次會，來探討這期間的分析有沒有問題。

這個數據從1999年跑到現在，團隊必須依照這幾年的統計數據，再做粒子衰變的資料重建，這個資料重建完之後要看粒子與反粒子的資料重複度。他們發覺粒子與反粒子之間真的存在著某些原因，使得反粒子衰變，困難點的是目前的理論學家並無法解釋他們所發現的這個事實。

他們以科學的角度提出了一個可能的原因。這篇文章的時候結尾是一個問號，希望理論學家能夠對此提出一個完整的解釋實驗的結果。這也是目前世界上最新的研究結果，同時也是這篇文章最大的賣點。