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李湘楠教授年紀輕輕表現不凡 發現B介子物理的新理論 成績耀眼

採訪記者 : j 於 January 17, 19100 at 14:27:16 :

新聞內容 :

【台南訊】國立成功大學最年輕的教授李湘楠、係五十三年出生,現任教於理學院物理系,雖年紀輕輕的,研究的成果卻非常地亮麗耀眼,深受國際肯定。李湘楠教授依循因式定理的思路,發展一套研究B介子物理的新理論。從九四年至今,已成功地解釋傳統方法不能解釋的實驗數據,並發現許多重要的B介子衰變的機制。

理學院物理系教授李湘楠於九二年自紐約州立大學石溪分校取得博士學位,論文指導老師即為Sterman教授,返國時,國內高能物理界正積極發展B介子物理方面的研究。B介子為底夸克所形成的束縛態,這方面的研究自七零年代底夸克被發現以來一直未有明顯的進展,原因是缺乏實驗數據與適當的理論。直至八○年代末,重夸克等效理論(heavy quark effective theory)提出與實驗數據的累積,B介子物理的研究才風起雲湧地推展開來。雖經過多年努力,許多數據始終無法解釋。

學習重夸克等效理論及其他廣泛使用的現象學模型後,發覺這些方法未能將B介子衰變過程中的束縛態機制徹底釐清,而因式定理恰可彌補這方面的不足。理學院物理系教授李湘楠於是依循因式定理的思路,發展一套研究B介子物理的新理論。從九四年至今,已成功地解釋傳統方法不能解釋的實驗數據,並發現許多重要的B介子衰變的機制。

李湘楠教授指出,原子核外界的基本物理定律已非常清楚,大多數物體的運動由重力支配,原子、分子的性質由電磁理論描述。因這些大型系統的行為較易觀測,其理論可藉實驗予以檢驗確立。原子核內部的基本物理定律,則尚未百分之百肯定。根據目前的標準模型,質子、中子由夸克組成,夸克藉由交換膠子傳遞強作用力而緊密地束縛在一起,正如同質子、電子藉由交換光子傳遞電磁作用力而形成氫原子。不同的是,氫原子可被分解成質子和電子,質子卻不能被分解成夸克,原因是強作用力遠大於電磁力,這便是所謂的強作用力的禁閉效應。

李湘楠教授強調,夸克共分六種,即上、下、魅、奇、頂、底,描述夸克和膠子間交互作用的理論稱為量子色動力學。相較於重力、電磁力,驗證這理論的困難在於只能以質子、中子等夸克的束縛態,而非直接以夸克做為實驗對象,所以實驗數據僅提供間接的線索。為比較理論與數據,已發展出許多處理束縛態機制的方法。七零年代,Collins, Soper, Sterman等人提出因式定理(factorization theorem),證明束縛態機制具有普適性。譬如質子可參與不同的散射過程,但這些過程所包含的質子束縛態機制卻是相同的。根據因式定理,可從某一散射過程的數據粹取質子的束縛態機制,再以粹取的結果預測另一散射過程,然後與數據比較,即可驗證量子色動力學。

理學院物理系教授李湘楠指出,九五年第一篇論文發表於Physical Review Letters,當時並未獲得太的迴響,研究的歷程中,也曾遭遇許多挫折,但在合作者的共同努力下,困難終於迎刃而解,隨著眾多研究成果出爐,乃逐漸受到物理學界的注意,多次受邀至國際學術研討會演講。今夏應日本國家實驗室KEK的邀請,前往做一系列的專題演講,並與名古屋大學談妥合作計畫,嘗試以本人的理論分析KEK Belle實驗所測得B介子衰變是的數據。Belle實驗是日本未來數年最重要的大型科學計畫之一,且將與其他國家(如美國史丹佛大學)同類型的科學計畫競爭。
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