提出「上帝粒子」 2人摘諾貝爾物理學獎

英國物理學家希格斯和比利時物理學家恩格勒在半世紀前假設有「上帝粒子」之稱的「希格斯玻色子」（Higgs boson）的存在，八日同獲諾貝爾物理學獎。 兩人在一九六四年分別提出一種能賦予宇宙萬物質量的基本粒子存在的假設，解釋物質如何取得質量，形成星球和整個宇宙；這種粒子後來就以希格斯的名字命名，稱為「希格斯玻色子」。 兩人的觀察被譽為是了解宇宙起源的最重要理論之一。希格斯提出宇宙有一個看不見的「希格斯場」（Higgs Field），充滿「希格斯玻色子」，若沒有「希格斯場」，所有粒子將以光速穿越，不會具有質量，原子將不存在。 去年七月四日，歐洲核子研究組織（CERN）宣布，他們以大強子對撞機找到一種新的基本粒子，與希格斯玻色子「相符」，證實了「希格斯玻色子」的存在，也肯定了希格斯與恩格勒的成就。 八十四歲的希格斯得知獲獎後表示「不敢當」，「我也要恭喜所有對發現這種新粒子有貢獻的人。」八十歲的恩格勒也表示，樂於接受這個獎。兩人將分享八百萬瑞典克朗（約台幣三千七百五十萬元）獎金。




諾貝爾評審團說：「希格斯玻色子來自一個看不見的場，填滿所有宇宙空間，即使宇宙看起來是空的，這個場仍存在。沒有它，我們就不存在，因為粒子與這個場接觸，才會獲得質量。」 一九六四年，六位物理學家分別在三個小組進行研究，發表了許多有關粒子如何獲得質量的論文。最早是由已於二○一一年去世的布勞特和恩格勒共同提出，一個能賦予質量的粒子場侵入早期的宇宙，在此之前，宇宙充滿沒有質量的粒子。 然後是希格斯首度提出，唯有一種不明的粒子存在，才會產生質量。因此，這種不明粒子就稱為「希格斯玻色子」。 物理學界在一九七○年代設計了基本粒子的標準模型，但無法解釋為何有些粒子有質量，有些則無，例如光子。 答案就在充滿玻色子的「希格斯場」，基本粒子穿過「希格斯場」時，與它的互動程度不同，互動大的就獲得質量，反之則無。 希格斯玻色子是標準模型預言的六十一種基本粒子中，最後一種被實驗證實的粒子




這張圖顯示尋找希格斯玻色子時發生的典型事件，兩個高能量光子的能量（紅線）被CMS偵測器測量到，黃線則是對撞時產生粒子的軌跡。

物理大師希格斯 不用手機、網路 

沒手機也沒電視機，住所也不接網路，提出本世紀第一個重大科學發現的諾貝爾物理獎得主之一，英國愛丁堡大學名譽教授希格斯，過著令人驚訝的「低科技」生活。 諾貝爾委員會表示，發布得主前試圖聯繫希格斯，但所有電話號碼都沒有回應。公布是否因此延後一小時，委員會不願評論。 但八十四歲的希格斯，無論如何害羞低調，大名都將被寫進教科書，和愛因斯坦、普朗克齊名，世代流傳。 俗稱的「上帝粒子」指的是希格斯於半個世紀前利用標準模型所提出的一種新粒子，後人正式稱作「希格斯玻色子」，其提供的「交互作用」讓粒子具有質量。在此之前，質量只是一種現象和概念，並無理論能解釋為何物質具有質量。 一九二九年出生於英國紐卡索的希格斯，一九五四年在倫敦大學國王學院獲得博士學位。 希格斯住在蘇格蘭首府愛丁堡，教授理論物理。據說每當有人提及「希格斯玻色子」，他就會侷促不安，自己總是避免用這個詞。 身為無神論者，每當有人用「上帝粒子」來描述他的發現時，希格斯就更焦慮了。 愛丁堡大學物理系教授，同時也是希格斯好友的華克表示：「希格斯是位很溫和又很客氣的人。但是如果談到跟物理有關的事情而且說錯，他就會變得有點固執。」 周日泰晤士報報導，希格斯一周前在住所外跌倒，本周身體狀況一直很脆弱。最近傳出他得獎呼聲最高，希格斯決定暫避風頭。 與希格斯同獲殊榮的比利時布魯塞爾自由大學名譽教授恩格勒，在一九六四年提供了希格斯玻色子的理論基礎，主張宇宙初生時並無質量，後來出現的粒子賦予原有的粒子質量。宇宙「暴脹」（inflaton）結束後，暴脹子轉換為今日所見的各種粒子。 恩格勒表示，他鑽研宇宙學，是因不想受限於特定主題：「對某個主題有興趣就閱讀所有相關材料是沒必要的。重點在於分辨出重要和次要的資訊，藉以決定要鑽研哪一部分。 歐洲核子研究組織大強子對撞機的上千名的科學家，證實希格斯玻色子存在，功不可沒。但諾貝爾物理獎最多只能三人共享，所以該單位只得到讚譽，並未獲獎。




今年諾貝爾物理學獎出爐，由英國物理學家希格斯和比利時物理學家恩格勒獲得，因為他們提出的理論終於被證明為真；台大物理系教授侯維恕說，這個證明相當重要，因為它解釋了「世界萬物為什麼會有質量」，年過八十的希格斯和恩格爾其實十五年前就可以拿諾貝爾獎。 一直以來，物理學家一直在尋找「基本粒子」，即組成所有東西的最小、最基本、不可再被分割粒子。侯維恕說，六零年代，科學家的確找到了目前最小的粒子，可是卻無法解釋為什麼粒子會有質量。 台大「梁次震宇宙學與粒子天文物理學研究中心」主任陳丕燊說，希格斯和恩格勒當時試圖解釋，他們認為空間中有一個「場」無所不在，只要粒子在這個「場」裡面，「場」就會把能量加在粒子身上，粒子「能量上身」，就有了質量，這個「場」被命名為希格斯場。 希格斯和恩格勒認為這個「場」無所不在，卻找不到能證明場存在的「希格斯粒子」。侯維恕說，前諾貝爾獎得主雷德曼曾寫了本書「天殺的粒子」來說明希格斯粒子有多難找，後來書名被改為「上帝粒子」，卻更加貼切形容希格斯粒子有多重要。 侯維恕表示，其實九零年代末期，希格斯的理論即通過兩大難題的考驗，那時兩人應可拿諾貝爾獎。 陳丕燊說，今年三月，科學家終於用大型強子對撞機，在高速對撞的質子殘片中，找到稍縱即逝的希格斯粒子，證明希格斯和恩格爾的理論正確。 科學家將「大型強子對撞機」加速到接近光速，再讓質子對撞，看可不可以從希格斯「泥沼地」中撞出一點「泥漿」來，這個「泥漿」就是「希格斯粒子」。距離他們最初提出理論，這個「遲了近五十年」的諾貝爾獎也終於肯定希格斯和恩格爾的重要理論。

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發現巧克力蛙

國際環境保育組織宣稱在南美洲蘇利南共和國發現60多種「可能是新物種」的生物，包括這隻巧克力顏色的青蛙。

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人造牛肉漢堡上桌 口感像真肉

科學家五日向全球發表第一個實驗室培育而出的人造牛肉漢堡，並在倫敦讓自願者公開嘗鮮，冀望這個漢堡能成為食物革命的新開端。兩個自願者都認為人造牛肉口感不錯，雖然肉汁少了點，但非常接近真肉。

這些重一百四十克的漢堡肉，製造成本超過廿五萬歐元（33萬美元）。科學家取得活牛的幹細胞後，浸泡在營養液中使其複製增生成組織，再將這些組織拉長並長大成為三千根肉條，絞碎製成漢堡肉。Google的共同創辦人布林出資支持上述實驗。

研究人員以鹽巴、蛋粉與麵包屑替漢堡肉佐味，並以紅甜菜根汁與番紅花替它染色，號稱嘗起來跟一般牛肉沒有兩樣。主持上述實驗的荷蘭馬斯垂克大學教授波斯特說，這塊漢堡肉符合食品安全，具有取代正常肉品的潛能。

發表會找來廚師當場烹調人造肉漢堡，自願試吃的兩人是《明天吃什麼》雜誌的美國記者兼作家項瓦德與奧地利食物研究員漢妮‧魯茨勒。

嘗了一口後，魯茨勒說：「我原以為肉質會太軟，我知道它的脂肪不高，不知嘗起來是否鮮嫩多汁。它很有肉味，非常接近肉，只是不那麼多汁。硬度非常完美。對我來說它就是肉。不是別的。」

項瓦德說：「它的口感和真肉一樣。我很懷念油脂，這肉瘦了點，但嘗起來大致像漢堡。」

波斯特認為這個漢堡肉是「很好的開始」。一塊漢堡肉是由數百億個實驗室培育的細胞製成，詢問人造肉何時上市，波斯特表示還需一段時日。

研究人員認為人造肉可解決人類肉品需求問題，批評者認為，少吃肉是解決糧食短缺更簡單的方法。

一項獨立的研究發現，實驗室培育的牛肉，使用的能源較農場養牛減少百分四十五，溫室氣體排放也減少百分之九十六。許多人擔心，隨著人類對肉類的需求增加，飼養動物的飼料以及動物製造的甲烷氣，將成為地球難以承擔的壓力，甲烷會助長全球暖化。

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新墨西哥州恐成撒哈拉沙漠

美國西部各州旱象嚴重，但沒有一州像新墨西哥州那麼慘。別州都是部分地區較乾旱，只有新墨西哥州是全州中鏢。原本綠油油的草原，如今只剩灌木。牛沒草吃，牧場主人只好把牠們送走。專家擔心，如果這是氣候變遷導致，總有一天該州會出現「撒哈拉沙漠」。

美國西部現有87%屬於乾旱區。內華達州聯邦牧地的牛馬均已遷地為良，懷俄明州求助人造雨，科羅拉多州東南部情況有如1934年「沙塵暴」（Dust Bowl），天乾物燥導致美西地區更容易引發山林大火。

不過新墨西哥州全州都符合乾旱標準，而且四分之三列為嚴重乾旱。該州水庫儲水量只有正常17%，是美西各州倒數冠軍。有些城鎮仰賴卡車送水，有些開鑿深井。開鑿費超過10萬元，還不包括操作費。

新墨西哥州缺水缺到漁獵局必須送水上山餵鹿。公路巡警認為，今年該州公路車輛撞死鹿和羚羊數量大增，應該是因為牠們跑出森林找水所致。

由於政府限制民眾澆水，新墨西哥州大城阿布奎基（Albuquerque）的樹都快死光。該州農作物欠收已成常態，很多地區牲口只有正常五分之一。牧場主人面臨抉擇，如果負擔不起檟格被哄抬的乾草，就只好把牲畜賣掉或送走。

氣象局說，從1895年有紀錄以來，新墨西哥州最近三年創下該州有史以來雨量最少和氣溫最高紀錄。雖然不久前季候雨量高於正常，仍難撼動旱象。

美西缺水已成骨牌效應，共享「大河」（Rio Grande）的幾個州更爆發搶水大戰。德州率先控告新墨西哥州，指控新墨西哥州抽取地下水，把屬於德州的「大河」水份搶走。德州也控告共享「紅河」（Red River）的奧克拉荷馬州，但被奧州擋回。

新墨西哥州自己更慘，流經該州的「大河」已名不副實，州民改稱「沙河」（Rio Sand）。農場、牧場和地主心裡有數，該州風調雨順的年代恐已一去不返，他們的下一代可能永遠擺脫不掉乾旱。

新墨西哥州14萬平方哩的「吉娃娃沙漠」（Chihuahua Desert）已有1萬年歷史，如今遭逢最劇烈氣候挑戰。草原已被灌木取代，牛吃下去很不健康，但別無選擇。以前草多時，每640英畝可餵20頭牛，現在只能餵三至五頭。

農業專家說，這是可怕的惡性循環。草原消失後，不只牲口減少，野生動物和鳥也死的死、逃的逃。沒有草作水土保持，吉娃娃沙漠變成沙塵當家，總有一天變成撒哈拉沙漠。

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太空飛行大禁忌 打噴嚏細菌飄

（中央社台北20日電）科學家宣稱，長距離太空飛行最恐怖的敵人不是外星人，而是打噴嚏噴出的各種細菌。

根據「每日郵報」（Daily Mail），零重力會導致細菌長時間飄浮在空中，增加太空人感染的風險。

如果有人在地球上打噴嚏或咳嗽，細菌會落在3英尺至6英尺地面，但若沒有重力，細菌會在空中飄來飄去，散佈至更廣的表面。

太空船有電力限制，無法廣泛過濾空氣，空氣也是循環使用，意謂著太空人不能使用醫院的消毒劑和手部衛生清潔品，因為可能會排出危險蒸汽。

科學家說，封閉的太空船內，很多地方的細菌量有如大學宿舍或浴室，形同細菌儲存池，有助細菌在獨特的環境中散播。

美國布朗大學（Brown University）的梅麥醫生（Dr Leonard Mermel）說：「這樣一來你就抑制了人體免疫反應，增加細菌引發感染的能力，而這一切在一個狹窄的空間裡結合，靠空氣傳播的粒子會停留在空中很長一段時間。」

儘管有關太空任務感染疾病的風險還沒有太多資料，但他發現美國國家航空暨太空總署（NASA）數據顯示，在106次太空飛行任務中的742名機組人員，據報發生過29件事故。

梅麥說：「如果有事發生，讓太空人陷入危險怎麼辦？他們能在完成任務前調頭嗎？」

梅麥推論，在冗長的太空飛行中，處理細菌的最佳策略，就是加強NASA已經推動的眾多預防方法。

包括感冒在內，NASA為太空人接種多種疾病疫苗，也進行結核病等其他疾病檢查。太空人還有消毒濕巾、外科手術口罩和呼吸器，船上也備有各種抗生素。

但梅麥認為，還可以增加注射疫苗，防範引發腦膜炎的腦膜炎雙球菌或引發肺炎的肺炎雙球菌。

一旦太空人起飛，就不會有新的細菌來到甲板上，所以擴大飛行前檢查的範圍或許也有幫助，例如找出各種會引發各種疾病的金黃色葡萄球菌。金黃色葡萄球菌可能引發面皰、瘡甚至有危性命的心內膜炎和中毒性休克症候群等。

為預防沙門氏菌，梅麥也建議檢查太空人的糞便，並要求太空人接受控制感染相關正式教育，包括手部衛生、環境清潔及其他健康習慣。

這篇研究刊登於「臨床傳染病」期刊（Clinical Infectious Diseases）。1011020

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史上首支太空MV 一夕爆紅

（中央社莫斯科14日綜合外電報導）加拿大太空人赫德費德結束國際太空站（ISS）任務，與其他2名太空人返回地球，一夕爆紅。不過爆紅原因卻和任務本身沒有直接關係，而是他拍了史上第1支太空音樂錄影帶。

任務指揮中心表示，俄羅斯聯合號TMA太空船（Soyuz-TMA）今天稍早離開國際太空站，赫德費德（Chris Hadfield）和美國太空人馬希朋（Tom Marshburn）和俄羅斯太空人羅曼能柯（Roman Romanenko）安然降落哈薩克草原。

俄羅斯國營電視畫面顯示，聯合號TMA太空船重返大氣層後，太空船的巨大白色降落傘成功展開，太空船最終於哈薩克草原著陸。

俄羅斯任務指揮中心和國家航空暨太空總署（NASA）電視頻道證實，聯合號TMA太空船台北時間上午10時31分於哈薩克共和國哈薩克市中心以南的大草原著陸。

赫德費德身為第一位擔任國際太空站指揮官的加拿大太空人，已足以讓他名留青史，但他在太空軌道空間實驗室錄製的無重力版本大衛鮑伊（David Bowie）經典歌曲「太空奇遇記」（Space Oddity），更讓他一夕爆紅。

想看史上第一支太空音樂錄影帶？請點這裡

加拿大太空人赫德費德在太空軌道空間實驗室錄製的無重力版本大衛鮑伊經典歌曲「太空奇遇記」讓他一夕爆紅

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忆阻器取代晶体管引

全球技术竞赛 中国严重落后

目前，国内忆阻器研究仍处于“自由探索”阶段，不仅力量分散，而且主要集中于理论层面和计算机仿真。受研究条件所限，真正物理实现尚不多见。

5年前《自然》杂志的一篇论文，让“忆阻器”三个字广为人知。这一被美国加州大学伯克利分校教授蔡少棠于1971年预言存在的第四种基本电路元件，在经历晶体管时代漫长的“下落不明”后，被惠普实验室首先“找到”，轰动了全球电子学界。

然而5年过去了，尽管每年都有关于忆阻器机理和应用的重要进展问世，来自中国的声音却鲜有耳闻。

“忆阻器带来的变革，将在世界电子科技领域引发一场基础性的影响重大的竞赛。如果再不加以重视，惠普一家公司就足以打败我们。”国防科技大学电子科学与工程学院教授徐晖对记者如是说。

有望续写摩尔定律

越来越多科学家认为，最迟至2020年，见证半导体工业长达半个世纪进化的“摩尔定律”将迎来物理极限大考。石墨烯被认为是替代硅最有前途的材料，但究竟哪种元器件堪当此大任，科学家仍在寻找。

2012年，美国电气和电子工程协会邀约3位国际知名学者共同撰写了一篇长文《超越摩尔》，其中专章讲述了忆阻器。这引起了中科院计算技术研究所研究员闵应骅的注意，他在科学网上连续发表5篇博文进行译介。

闵应骅告诉记者，未来半导体工业有可能从“硅时代”进入“碳时代”，而忆阻器这种可记忆电流的非线性电阻，凭借其优越的特性，将成为未来极有希望的存储元件。

华人科学家蔡少棠（中）于1971年预言存在第四种基本电路元件——忆阻器。蔡少棠长女名蔡美儿，曾著《虎妈战歌》。（资料图）

不只是存储。2010年惠普实验室再次宣布，忆阻器具有布尔逻辑运算的功能，这一发现震动了计算机学界。曾领衔研制“天河”系列超级计算机的国防科技大学科研人员在跟踪调研后认为，“理论上可以通过忆阻器完全替代现在所有的数字逻辑电路”。

“在很大程度上，我同意忆阻器有可能代替晶体管这种说法，其自动记忆能力和状态转换特性，还将推动人工智能和模拟存储的发展。”西南大学电子信息工程学院教授段书凯认为。

与蔡少棠之间的学术渊源，使段书凯成为国内最早开展忆阻器非线性系统研究的学者之一。

华中科技大学微电子学系教授、长江学者缪向水则表示，忆阻器的确具有给微电子领域带来强大变革的能力，但要彻底取代晶体管，目前看来还不太现实。

“还不太现实”的一个重要原因，在于忆阻器的实际应用还有许多技术问题有待研究。不过几乎所有受访者均认为，这正是一个历史机遇，我国研究者应有所作为。

国内外鲜明对比

“就在忆阻器的机理尚未完全探明时，国外商业竞争已进入白热化阶段了。”提及当前国内外研究态势，徐晖表示。

据了解，自惠普忆阻器原型问世以来，国际研究迅速升温，至今已有百余所研究机构参与。不仅英、德、韩等国相继加入，Intel、IBM等工业巨头也在美国军方支持下砸下重金。

就在忆阻器的机理尚未完全探明时，国外商业竞争已进入白热化阶段了。图为惠普忆阻器研究人员。（科学报图片）

2009年，科技部启动国际合作项目“忆阻器材料及其原型器件”，缪向水是项目负责人。他向记者坦承，“国内忆阻器研究目前还处于初始阶段”。

国内学术界在正式场合引介忆阻器大约在2010年。在该年的中国电子学会第16届电子元件学术年会上，一个重要环节即是由清华大学材料系教授周济介绍忆阻器。尽管这只是一个介绍性报告，却为与会者打开了一扇窗口。随后几年，该篇会议论文的下载量激增，显示出国内同行的极大热情。

记者查阅全国博硕士论文库发现，2009年时，尚只有徐晖团队的一篇硕士论文专门介绍忆阻器；到2012年，这一数字已增至11篇。

不过，在段书凯看来，目前国内研究仍处于“自由探索”阶段，不仅力量分散，而且主要集中于理论层面和计算机仿真。受研究条件所限，真正物理实现尚不多见。

“我们必须在国外厂商实现忆阻器产业化之前，‘强强联合，共同攻关’，取得原创性的自主知识产权成果，以免将来受制于人。”缪向水表示。

据了解，华中科技大学历经四年研究，“已经能够制备出纳米级性能稳定的忆阻器原型器件。”近期，由该校牵头，联合清华、北大、国防科大、中科院微电子所等单位已在联合申报一个“973”计划项目，一旦获批，将拉开我国忆阻器研发“协同作战”的序幕。

鸿沟待跨越

从长远来看，更大的挑战则来自于知识、学科和行业之间的“鸿沟”。

湖南大学信息学院副教授尤志强曾前往美国交流，亲眼目睹惠普等产业界与学术界的密集互动。不料回国后，他却接连遭遇在计算机期刊发表忆阻器论文被拒评的尴尬。他推测，评审专家对忆阻器缺乏了解，特别是计算机专家不熟悉半导体领域进展可能是原因之一。

“忆阻器属于影响长远的应用基础问题，存在大量学科交叉，做计算机的往往很难申请到课题，而做半导体的又太着急出成果。”闵应骅直言不讳告诉记者。

而在教学体系设置上，记者发现几乎所有理工科大学生必修的本科基础课程《电路原理》，直到目前仍未将“忆阻器”纳入，以致于不少师生对于忆阻器都普遍感到陌生。

清华大学负责《电路原理》课程的主讲教师、该校电机系副系主任于歆杰认可了上述说法。

于歆杰告诉记者，早在2008年8月，即惠普忆阻器论文刊出3个月后，全国高校举行电路教学年会，首个特邀报告便是由他与北京理工大学教授龚绍文合作的《关于电路第四基本元件的读书报告》，“反响很强烈”。

彼时，由于歆杰等编著的《电路原理》教材刚出版不久，书中有一个非常重要的图，即“电路基本量与电路基本模型间的关系”中的三个基本元件——电容、电阻和电感，“唯独缺忆阻器”。

可实用器件的迟迟未问世，的确给进入教材带来了一定挑战。不过于歆杰透露，他已开始着手教材修订，将忆阻器这一理论上长期“缺失的一环”补上。

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