當陸錦標教授得知自己當選美國國家科學院院士時,反應一如既往地低調而謙遜。
「美國國家科學院匯聚了世界頂尖的科學家,能夠成為其中一員,我感到非常榮幸,也深受鼓舞。」陸教授說道。數十年來,他一直站在粒子物理研究的最前沿。
這份沉穩與內斂的背後,是一位科學家以大膽提問、嚴謹實驗,逐步重塑人類對亞原子世界認知的漫漫歷程。
物質的終極問題
由於美國國家科學院的提名與選舉過程採取匿名制,陸教授只能推測究竟是哪一項研究成果獲得院士們的認可。
他說:「如果一定要猜測的話,很可能與我們在大亞灣核反應堆微中子實驗中,發現新型微中子振盪現象有關。我是這項實驗的發起人,從開始到現在一直共同領導研究。」
物理學家長久以來對這種微中子振盪有過種種理論推測,但始終未能得到確切證實。陸教授發起並共同領導的這項實驗,首次成功捕捉到這一關鍵現象。
這項突破不僅協助衝破了粒子物理學的標準模型,也為探索宇宙中的其中一道終極謎題提供了新線索︰為什麼我們所知的宇宙幾乎完全由物質構成?
探索奇異粒子
除了微中子研究之外,陸教授在探測奇異粒子特性方面所開發的實驗技術也極具開創性,這可能也是他獲選院士的一個重要原因。
他早年完成的多項研究,即使在在數十年後的今天,依然領先全球,其中一項發現至今仍是物理學界尚未解開的謎團。
他回憶道︰「我們團隊當時的發現,幾乎推翻了所有既有的理論模型,而這一現象直到現在仍無人能圓滿解釋。」
要理解這項實驗,需先認識物質的基本結構。物質由名為「夸克」的基本粒子組成的。例如,一個穩定的質子由兩個上夸克和一個下夸克組成。然而,當我們利用粒子加速器以極高速度撞擊質子時,碰撞會產生大量壽命極短的新粒子。其中一些粒子含有更重且較為罕見的夸克,即奇異夸克,物理學家將這些粒子統稱為「奇異粒子」。
出人意料的未解之謎
在研究生涯早期,陸教授參與了一系列關於超重子(一種奇異粒子)的實驗。團隊觀察到一個出乎意料的現象:當這些粒子產生時,其內部的自旋並非隨機指向,而是有超過半數都朝同一方向排列。
「這非常令人驚訝,因為我們用來撞擊的質子束本身並沒有特定的自旋方向。」
這個謎團引發了物理學界許多年的理論研究。物理學家提出不同模型試圖解釋這種自旋排列現象,並推論:任何未能從原來的質子束繼承夸克的超重子,或反物質的超重子,都不應該出現自旋排列。
陸教授說:「我們進行了測試,證明兩種反物質的超重子的自旋完全是隨機的,結果真的與理論預測吻合。」
他甚至推導出一個數學公式,用來測量Ω⁻超重子(一種完全由奇異夸克組成的稀有粒子)的自旋排列,隨後又通過實驗證實該粒子同樣沒有自旋排列。
「那時,我們以為終於破解了這道難題。」
然而,大自然再次顯露其不可預測的一面。
「幾年後,我設計了一個新實驗,首次測量Ω⁻粒子的磁性,卻意外地發現另一種反物質的超重子竟出現明顯的自旋排列。這個結果直接否定了當時所有理論模型。」
時至今日,仍無人能完全解釋這一現象。這也提醒我們,人類對宇宙的認識依然有限,宇宙仍深藏許多未解之謎,正待進一步探索。
求知,純因好奇
當選美國國家科學院院士後,陸教授繼續致力於基礎科學探究。他堅信並非每一項科學發現都必須指向即時的實際應用,有些探索的意義純粹在於拓展人類知識的邊界。
他坦言︰「驅動我持續做研究的因為是我對大自然的好奇心,即使某些成果沒有直接的應用價值,我仍會為了求知而鑽研下去。」
對於陸錦標教授來說,當選院士從來不是從來不是研究的終點,更非為了追逐榮譽。過去如此,現在亦然,這條科學之路的核心始終不變——傾聽宇宙的韻律,思索萬物的奧秘。