2012年10月25日

TIME TRAVEL - FOR REAL?


TIME TRAVEL - FOR REAL?
Author: Samantha
Ever since I was small I was heavily influenced by the cartoon—Doraemon, that it made me believe we can travel back and forth on timeline, simply with a time machine. My parents referred me as crazy after they heard my idea. Well, why not? Why must it be crazy?

To solve my questions and confusions, I got addicted to those thick physics reference books with born-to-be-boring covers. I flipped them over and over, and found my answer—several theories mentioning how to time travel.

1. Single trip—travel to the future
It is different from what people expected for a real time travel, as you can only travel to the future but not back to the past. This theory is well supported by Albert Einstein’s both Special Relativity and General Relativity. As he had mentioned, time can be extended or suppressed, depending on the relative velocity between the observer, or the gravity.

To explain the velocity one, I would get this with an brilliant example. Let’s say, if there is a pair of twins, Samantha and Pinky, Samantha travels to outer space with 99% speed of light; while Pinky stays on earth. After 20 years passed on earth, Pinky grows 20 years older; while Samantha grows nearly 3 years older only. If the spaceship never returns backward, both Samantha and Pinky would see each other’s clock runs slower while themselves’ ones run normally. If the spaceship turns backward and get back to the earth, from Samantha’s perspective, she sees her clock runs normally while Pinky’s clock runs faster; Pinky would also find her clock runs normally but slower for Samantha’s clock. Simply speaking, time depends on the speed of the observer. In that way, it can be said that Samantha travels to the “future” of the earth.

According to Einstein’s General Relativity, gravity can twist space-time to a certain extent. When the gravity of an object becomes larger, the observer on that object would see time runs faster in other places; you may say time tends to run slower on that object from an observer’s perspective from other places. For example, if the radius of earth is reduced to 0.9mm with mass unchanged, making a super high density, the gravity will be so large that even time would stop, just like a black hole, absorbing everything including light (some high-energy radiation can “escape”).

2. Round trip—travel back to the past and go to the future
Well, it it exists, just use a wormhole. It is a linkage between different spacetime curvatures, or you may say a pathway. To create a wormhole, there are two proposed ways.

First, within the spacetime that looks like smooth, there are uncountable numbers of quantum foams caused by spacetime turbulence. Wormholes may exist in these quantum foams. However, the size of each spacetime foam is extremely small; its radius is around 10^-35m, and they are very short-lasting, so it is somehow quite impossible to get through the wormholes. But some scientists suggested that we can throw exotic matter (if it exists) into the spacetime foam to extend its lifespan and enlarge its size, until it is large enough to allow a person’s entrance.  

Second, we can twist the spacetime and fold them together, then create a wormhole to link the two spacetime curvatures.

Okay now even assume that you are technically able to create a time machine, that wormholes do exist plus they can be manipulated by scientists, there are still problems ahead remained unsolved. For example, what would happen if a man goes back to the past and killed his mum? Would he still exist? Some scientists hypotheses “Parallel Universe” theory to explain it, that at the moment when the man killed his mum, a parallel universe would be created, in which both his mum and himself would not exist in there. Also, what would happen if one goes to the future and copied his future essay? Where does this essay originate from? These are the biggest questions in my mind.

Apart from the logic, some scientists proposed that for time travel, we have to have equal exchange of energy between the two spacetime curvatures, or else chaotic and destructive results might appear.

So, can we possibly travel freely on the timeline as we proposed? The answer remained a mystery. Personally, I believed we can as there are some fields in physics that are still untouched at the moment, that may explain all our confusions. Well if one day there is a guy on street telling me he comes from the future, I think I would be so thrilled to take a picture with him instead of getting scared away LOL.

2012年9月30日

中秋月亮十五還是十六圓?



明月幾時有?除了把酒問青天,也可以看看背後的天文解釋。

今年中秋節滿月最圓的一刻,是星期六9月30日香港時間上午11時。
為甚麼人常說十六比十五圓?其實每年中秋月亮最圓的一天,也可以不一樣。
1971年到2030年,最圓在八月十五有21次,十六有31次,十七也有8次。

甚麼時候月亮才是最大、最圓?我們先要了解月相周期、月球的視覺大小怎樣改變和滿月在農曆十五的原因。




[月相變化,維基百科圖片]
月相周期
月有陰晴圓缺 -- 月球繞地球公轉,地球也繞太陽公轉。月球本身不發光,只反射太陽光。地球、月球、太陽之間的相對位置不斷地變化,我們看到月亮被照射的地方也循環改變,便形成月相周期。當月球和太陽剛好各在地球的一方,我們便能看到整個太陽直射的月球部分,也就是滿月。(月球繞地球公轉的軌道面(白道面)與地球繞太陽公轉的軌道面(黃道面)之間有5度夾角,當三者成一直線的情況便是日蝕/月蝕)
月相周期約是29.5日。而月球自轉和公轉周期一樣,是同步自轉(Synchronous rotation)衛星,我們也長期看到月球同一面。




[滿月,Kenneth Chan提供]
月亮大小
月球環繞地球的軌道是橢圓形的,月球有時會較近,受引力影響也走得較快;有時則較遠,也走得較慢 。距離地球最近的地方稱為近地點(Perigee),距離地球最遠的則稱為遠地點(Apogee)。如果滿月的時候剛好較接近我們,甚至剛好在近地點,月亮便會顯得又大又亮。假若月球滿月時較遠,則會較小較暗。

曆法
農曆是陰陽合曆,同時考慮太陽和月亮的運轉,月亮在十五理應最圓。
「朔」是新月,初一便是「朔日」。「望」是滿月,十五便是「望日」。
一個周期的循環,便是一個月。
「平朔法」大月30天,小月29天, 十二個月,便是一年四季。
平朔沒有考慮日月的運行差距,使新月不一定出現在朔日。
而用「定朔法」計算,太陽的黃經和月的黃經一致那天定為朔日,相對較準確。
再加上潤年等調整,長期也大致保持季節和月份的協調,然而月相也不會一定剛剛好十五最圓。


最後,其實還有「月球錯覺
」(Moon illusion),就是月球在接近地平線的時候感覺會比較大,這是因為人的認知系統錯覺所致。
「月到中秋份外明 」,也許是因為秋天天色較清朗。其實中秋節滿月不會比其他月份特別大和亮,還是節日意義比較大。中秋在《周禮》已經有提及,唐朝後成為節日。
《禮記·月令》上說:「仲秋之月養衰老,行糜粥飲食。」,但並沒有說明是八月的哪一天。

雖然月亮有時是「光害」,仔細觀測其實也很容易很有趣。
而欣賞明月之餘加點了解,也跨越時空與古人添點想像。
但願人長久,千里共嬋娟。

By 50 Vincent


參考資料:
太空館 http://www.lcsd.gov.hk/ce/Museum/Space/FAQ/moon/c_faq_moon_19.htm
太空館 http://www.lcsd.gov.hk/ce/Museum/Space/FAQ/moon/c_faq_moon_21.htm

Wikipedia http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%9C%88%E7%90%83%E9%8C%AF%E8%A6%BA


明報
http://hk.news.yahoo.com/%E4%B8%AD%E7%A7%8B%E6%9C%80%E5%9C%93%E6%9C%88%E4%BA%AE%E5%9C%A8%E6%97%A9%E6%99%A811%E6%99%82-005408758.html

Space.com
http://www.cbsnews.com/8301-205_162-57522232/harvest-full-moon-rises-this-weekend/






2012年9月15日

觀看宇宙的眼睛-天文望遠鏡

作者: Oliver
 
望遠鏡是收集遠處細小、暗淡的物體的光線後,通過光學成像的方式將影像放大,並使它們顯得更亮、更清晰。在使用望遠鏡觀測天體之前,對於人類而言,它們都只不過是在天上的光點。在這個難以分辨這些光點的時期,人類也只能有限地研究它們的存在,因此天文學的發展亦被局限了。假若沒有望遠鏡的誕生與發展,就不會有現代天文學。
由於多數天體不單單發出可見光,還會放射出其他波長的輻射。為了更加了解我們身處的宇宙,現時科學家也會用不同波長的電磁輻射去觀察宇宙,利用不同波長所觀測到的宇宙會大大不同。而根據這些望遠鏡觀測波段的不同,望遠鏡亦被分為射電望遠鏡(Radio telescope)、微波望遠鏡(Microwave Telescope)、紅外線望遠鏡(Infrared telescope)、光學望遠鏡(Optical telescope)、紫外光望遠鏡(Ultraviolet Telescope)、X射線望遠鏡(X-ray telescope)和伽瑪射線望遠鏡(Gamma-ray telescope)。



大氣對不同波長的透明度

射電望遠鏡

射電望遠鏡又名為電波望遠鏡,是主要接收無線電波段輻射的望遠鏡。射電望遠鏡外形有的像固定在地面的「鑊」,有的像衛星接收天線,無線電波會經金屬接收盤由前面較小的反射鏡將無線電波反射至接收器中。


帕克斯天文台的64米口徑全球最大可操作的射電望遠鏡(Green Bank Telescope) 
無線電波不但是波長最長的電磁輻射,還比可見光容易穿透其他物質到達地球,所以透過觀測無線電波,我們可以得知宇宙最遙遠的資訊。不過,天文望遠鏡的解像率 θ (Resolution)取決於望遠鏡的口徑 D 和觀測的波長 λ ( θ= 1.22λ/D)。口徑越大及波長越短,解像率越高。因此,射電望遠鏡的天線口徑需要建造得相當大才能獲得清晰的影像,在觀察1米波長的電波時,便要400米口徑的望遠鏡去達到地球大氣的視寧度(Seeing),但是大口徑的天線難以製作而且建造成本昂貴。

全球最大單面射電望遠鏡(350米)-美國阿雷西博天文台(Arecibo Observatory) 
為了得到更清晰的影像,科學家利用波干涉(Interference)註一原理,製作了電波干涉儀(Radio interferometer)。透過結合數個望遠鏡的訊號所產生出來的影像比單一相同總計面積的望遠鏡的解像率還要高,所以有的電波天文觀測台會為望遠鏡「擺陣」,這些排列好的望遠鏡簡稱為「陣列」望遠鏡(如下圖)。

甚大天線陣(Very Large Array)
一說起微波,就不難聯想到它加熱的作用。在天文學上,科學家相信在大爆炸後不久的宇宙是處於高溫高熱的狀態,隨着宇宙的膨漲,現時宇宙的溫度只有約2.7K(-270oC),在這個溫度下的宇宙所發出的就是宇宙微波背景輻射(Cosmic microwave background radiation)。通過研究這種輻射,便可以得知宇宙的過去與未來、暗物質等等的資訊。
由於微波很容易被大氣中的水氣所吸收,所以科學家會將微波望遠鏡放置在大氣稀薄而且空氣中水氣含量低的環境下進行觀察,例如太空中、氣球上或極地
等。


南極望遠鏡(South Pole Telescope)

與射電望遠鏡一樣,微波望遠鏡也會「列陣」以獲得更清晰的影像,但因為觀察的波長比無線電波短得多,微波望遠鏡所列的陣也小得多。

泰德峰天文台(Observatorio del Teide)的極小陣列(Very Small Array) 

紅外線望遠鏡

顧名思義,紅外線望遠鏡主要是接收紅外線的。理論上來說,所有大於0K(-273oC)的物質都會發出紅外線,而且離我們很遠的天體所發出的可見光也會因為紅移註三而變為紅外線,所以用紅外線來看宇宙比可見光來看會看得「更多」。不過,紅外線不但會被大氣吸收,其他物體也會發出紅外線。若要獲得更多紅外線波段的信息,就要減少望遠鏡附近的物體發出的紅外線干擾,以及在較少干擾的環境下進行觀測,如外太空、大氣層較高的位置。史匹哲太空望遠鏡(Spitzer Space Telescope)就是其中廣為人知的一支紅外線望遠鏡。即使建造地基紅外線望遠鏡(Ground based infrared telescope),也會選址在海拔高而且非常乾燥的地方。

史匹哲太空望遠鏡(Spitzer Space Telescope)
而減少或避免望遠鏡和其設備所發出的紅外線干擾的方法,則是在觀測的時候使用液態氮等冷卻劑將設備冷卻至只有數K的溫度。

光學望遠鏡

加那利大型望遠鏡(Gran Telescopio Canarias)
光學望遠鏡主要工作波段當然就是可見光。早於17世紀,天文學家伽利略已經開始使用他自行改良的折射式光學望遠鏡(Refracting telescope)來進行天文觀測。經過三百多年的研製和改良,現在的光學望遠鏡從原理不同來區分,可分為折射式(Refracting)、反射式(Reflecting)和折反射式(Catadioptric)。雖然有各式各樣的望遠鏡,但大多研究用的大型望遠鏡都是反射鏡。相比起需要使用透鏡的折射式和折反射式望遠鏡,反射式望遠鏡只需要一面平滑磨光的鏡面,比起製作沒有缺陷的玻璃透鏡容易得多。此外,玻璃透鏡還會因為自身的重量而下垂、變形,也會吸收部分光線和更容易產生色差註三現象。


當然,反射式望遠鏡也有好處也有壞處的。為了方便觀察者觀看,反射式望遠鏡中間必須使用支撐架並放置另一平面鏡把光線反射至鏡身後。然而,由於第二平面鏡使用支撐架的關係,光線在經過支撐架時會發生繞射(Diffraction)現象而產生星芒(Asterism)現象。

星芒現象


  紫外線望遠鏡 

哈勃太空望遠鏡(Hubble Space Telescope)
雖然天文台每天也有報導紫外線指數,但是研究天體用的紫外線輻射卻是無法穿透大氣層的,必須以太空望遠鏡觀測。透過紫外線所看到的天體會比以可見光看到的較為黯淡,因為越低溫的天體會發出越弱的紫外線,但藉着以紫外線觀察宇宙,我們才能得知星際間某些物質的化學成份、密度和溫度。
而以紫外線觀察的望遠鏡構造和原理和光學望遠鏡相若,在此就不多解釋了。

X射線望遠鏡&伽瑪射線望遠鏡 
倫琴衛星(Röntgensatellit-ROSAT)
X射線望遠鏡和伽瑪射線望遠鏡分別是以接收X射線和伽瑪射線(統稱為高能光子)為主。這些高能量的光子都被大氣強烈吸收掉,無法到達地面,所以要觀測它們就必須突破大氣層的障礙,通過使用高空氣球和人造衛星搭載的儀器同步觀測。
X射線和伽瑪射線都是高能量的電磁波,它們需要相當極端、強烈的環境下才會產生,如果說用可見光觀察的宇宙是「平靜」的話,那麼用X射線和伽瑪射線觀察的宇宙可說是非常「活躍」吧!

昌德拉X射線望遠鏡(Chandra X-ray Observatory)
由於這些高能輻射照射物質時會容易穿透,不容易產生反射和折射的現象,所以X射線望遠鏡和伽瑪射線望遠鏡利用了全內反射的原理,而光子的入射角必須大於87o,否則難以反射。光子能量越高,入射角的角度需要越大才能反射。因此,有了掠射式望遠鏡(Wolter telescope)的發明,使高能光子能以近乎平行的角度照射在金屬板上進行反射和聚焦。

近半個世紀以來,隨着科技的不斷進步,人類運用不同的方式去探索和了解我們所身處的宇宙。然而,現階段還沒法到達並考察太陽系外的星體,使用望遠鏡便成為我們去觀察宇宙的主要方法。一支新天文望遠鏡的建成或升空不單單是國力的表現,更喻意着天文學上的進展。

註一:若兩個波的波峰或波谷同時到達同一地點,它們的互相干涉會使波的振幅變大;若兩波之一的波峰與另一波的波谷同時抵達同一地點,它們的互相干涉會使波的振幅變小。
註二:因為宇宙不斷膨漲使天體所發出的光線的波長變長,因此我們在地球觀測時便會「變紅」。
註三:因為不同波長的光線進入透鏡時的折射率都有所不同,所以會造成不同頻色的光無法聚焦在同一點上。

2012年8月12日

宇宙有多大?

作者:Mike

        人類對於宇宙自古以來都是充滿著好奇,充滿著疑問。或許我們會問宇宙是否有邊緣或是無窮無盡的大呢?在解答這個問題前,我們先要大概知道究竟宇宙是什麼來的。宇宙是空間,時間,物質和能量的統一體,簡單來說,即是由一切時間和空間組成,「往古來今謂之宙,四方上下謂之宇」,早於中國春秋戰國,已有宇是空間,宙為時間的觀念。

圖片來源: http://content.edu.tw/senior earth/tp_ml/stu/106_7/universe_pic1.htm
         對於宇宙之始,科學家提出了不少宇宙學模型來描述宇宙誕生及其後宇宙演化的過程。其中,最著名的宇宙學理論則是「宇宙大爆炸論」。根據此理論,宇宙大概於137億年前誕生。宇宙在無限小的一點爆炸,在膨漲後,宇宙的密度和溫度十分高,主要飄浮著質子,中子,電子和帶有1000億度溫度的光子。隨著時間過去,數以千萬計的恆星和行星誕生,組成不同的星系。同時,宇宙亦隨時間不停地高速膨脹。


        很多人從宇宙大爆炸論中,誤認為宇宙的大小(半徑)最長是約137億光年,因為宇宙是從137億年前誕生,假設宇宙是有邊緣,邊緣以光速膨脹,那麼在137億年後(即今天),宇宙便膨脹了137億光年的距離。但是,宇宙膨脹是因為空間在膨脹,並不受相對論的光速所限*,所以宇宙的大小是可以大於137億光年。

*在相對論中,質量對於空間的移動速度的上限為光速,但對於本身空間的移動速度則沒有限制。


        許多人亦認為宇宙是一定有限的,他們認為宇宙從一小點爆炸,經過137億年的膨脹,體積也一定是膨脹至某一個程度,故認為宇宙空間是有限的。但是,我們亦可想像宇宙最初是一塊無限大的平面,然後在這平面上任意作一點。當這一點發生「爆炸」後,此點就會膨脹成一個有限的圓圈(代表可觀察宇宙的空間),圓圈的大小隨時間增加。這可以代表宇宙一開始就可以是無限大,只是「可觀測宇宙」是有限的。所以宇宙是有限之推論並不正確。

圖片來源:  http://spider.ipac.caltech.edu/staff/jarrett/papers/LSS/
        所以,宇宙到底是有限或是無限,是有邊緣或是無邊緣,現在我們都沒有一個肯定的答案。不論宇宙是怎樣,我們只能觀測到一個有限且半徑為460億光年*的「可觀測宇宙」。「可觀測宇宙」是一個球體,以觀測者為中心,在「可觀測宇宙」這個球體內,物體所發出的光都一定有足夠的時間到達觀測者(即球體中心)。在這個範圍外,我們是無法直接觀測其物體發出的輻射,即是它們是無法直接探測得到。至今,「可觀測宇宙」是否等於整個宇宙,我們並沒有一個肯定的答案,真實的宇宙有可能比「可觀測宇宙」大或小。


*或許大家會誤解「可觀測宇宙」的半徑應是137億光年,而不是460億光年。但由於宇宙不斷地在膨脹,所以我們目前所觀測到的宇宙半徑是約137億光年的3倍。

        因此,簡單來說,我們或許永遠無法得知宇宙真實的大小,無法得知宇宙是否無窮大。

延伸閱讀:
How can the Universe be infinite if it was all concentrated into a point at the Big Bang?
http://www.astro.ucla.edu/~wright/infpoint.html

Misconceptions about the Big Bang
http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=misconceptions-about-the-2005-03&page=5

Is the Universe finite or infinite?
http://www.esa.int/esaSC/SEMR53T1VED_index_0_iv.html

2012年7月23日

宇宙的起源


作者:Timothy

        「我們一直身處的宇宙究竟從何而來?」自從人們有了“宇宙”的概念以後,宇宙的起源就一直是每位科學家,甚至每個人都會感到好奇的問題。故此,過往科學界一直努力從殘留在現時宇宙中的種種跡象中,嘗試拼揍出宇宙誕生的過程及來源。而古往今來眾多關於宇宙論的推斷之中, 最被廣泛接受及為人耳熟能詳的相信就是到目前為止最符合宇宙學觀察結果的大霹靂理論 (Big Bang Theory)。

         大霹靂理論指出,宇宙是源自時空的爆炸,爆炸發生時(距今約137億年)的宇宙是處於奇點 (singularity) 的狀態中,奇點意味它擁有著無限小的體積,無限大的密度和時空曲率(重力的來源)及無限高的溫度,而奇點中並不存在著任何時間或空間,甚至連一切已知的物理定律都不適用於奇點。

        而伴隨著宇宙的大爆炸,時空開始產生並膨脹,宇宙溫度亦隨著當時宇宙體積的增加而大幅度降低。在時空膨脹發生後的一秒,宇宙的溫度約為100億度(相等於太陽中心溫度的1000倍),宇宙溫度減少的速率漸漸慢下來。下圖顯示了隨著時空膨脹發生後不同的時間後宇宙溫度的變化:
宇宙的溫度由時空膨脹時的無限高不斷下降,直到現時比絕對零度高2.725度(約-270 ℃)。

        因為宇宙形成瞬間的溫度極高,所以宇宙間的質子及中子 (Protons and neutrons) 都擁有十分高的平均動能,它們的移動速度使它們能夠掙脫彼此間的強作用力(Strong Interaction/Strong Force),但當宇宙的溫度降至約100億度時(時空膨脹後1秒),它們再也逃不過強引力的吸引,產生了各種元素的原子核(Nucleus)。之後,當溫度跌至幾千度時,電子和原子核間的電磁吸引力使它們結合而形成了原子(atoms)。而宇宙膨脹的速度受到當中物質的引力影響而緩慢下來,甚至部份物質密度較高的區域開始停止膨脹,並出現坍縮的現象,當中的物質受到彼此間質量的吸引而聚集在一起,直至區域中的物質因旋轉而達至平衡為止,我們相信星系就是從這種方式中誕生。而宇宙中各種星系內的恆星和行星在之後的時間中不斷重覆誕生和毀滅,直到現在成為我們現時身處的宇宙。


        大霹靂理論很生動地描繪了宇宙誕生的過程。不過,近期有科學家觀察到存在於我們身邊的宇宙背景幅射(時空膨脹發生後現時殘留在宇宙的溫度)其實是如上圖般呈現出同心圓的形狀,而各個圈內的溫度比外面為高。部份科學家認為同心圓是源自前宇宙的撞擊。或許,在時空膨脹前已經有前宇宙的存在。
但到目前為止,大霹靂理論依然是宇宙起源最好的解釋。

2012年7月6日

找到上帝粒子了?

還記得ASTRO BLOG第一篇文正期待什麼時候會找到上帝粒子嗎?
這兩天卻傳來好消息!


「上帝粒子」現身 99.9999%確定 解宇宙之謎

【明報專訊】被喻為「上帝粒子」、是一切物質質量之源的希格斯玻色子(Higgs Boson),在科學家追尋近半世紀後終於現身!歐洲核子研究組織(CERN)昨宣布,發現一種微細粒子,其「性質與希格斯玻色子一致」,簡單來說就是已找到希格斯玻色子,CERN形容新發現是「了解宇宙的新里程」。
1964年提出希格斯玻色子理論、如今已83歲的英國物理學家希格斯(Peter Higgs)昨親臨CERN見證這歷史時刻。他說﹕「我從來沒有想過這會在我有生之年發生,(我)會請家人雪一些香檳(慶祝)。」與他分開發表有關理論的79歲比利時物理學家恩勒特(Francois Englert)亦激動得眼泛淚光。
質量之源 現代物理學關鍵
科學家一直都想了解物質的質量從何而來,以及為何一些物質如光線不含質量。直到希格斯提出理論,假設有一種神秘粒子(也就是希格斯玻色子)賦予萬物質量、令各式粒子能夠凝聚起來,現代粒子物理學的「標準模型」理論,才得以自圓其說。根據希格斯的理論,一些粒子遇上希格斯玻色子,結果就慢下來並得到質量,但像光一類粒子則沒有。
不過希格斯玻色子卻是「標準模型」62種基本粒子中,唯一仍未發現的。由於它難以尋覓又極為重要,因此被稱作上帝粒子。追尋上帝粒子由去年起漸入高潮,CERN運用全球最大的強子對撞機(LHC),進行無數次的質子與質子高速對撞,模擬宇宙大爆炸瞬間的狀况,終發現希格斯玻色子存在的蛛絲馬迹。
香港大學物理系的潘振聲博士向本報解釋,粒子物理學領域以統計學的標準誤差(sigma)概念,去計算實驗的準確度,一般來說大於5個sigma(誤差少於350萬分之一)才算是發現。去年底,CERN的科學家就公布,希格斯玻色子質量介乎115至130GeV/c2(衡量粒子質量單位)之間的可能性,有2.4個sigma,意即準確度達98%,但仍未達到5個sigma的科學認證水平。
直至昨天,CERN兩組獨立研究隊ATLAS和CMS公布實驗結果,指希格斯玻色子質量在125至126GeV/c2(相當於光子質量逾130倍)的可能性,達到4.9至5個sigma。5個sigma意即實驗出錯機會小於350萬分之一(即準確度達99.99998%)。即使只以4.9個sigma而論,這數字意味,實驗搞錯的機會率只有0.00006%。
意義如60年代登月計劃
有科學家將今次發現,與1960年代的阿波羅登月計劃相提並論。根據學術性的講法,科學家只是找到與希格斯玻色子「性質一致」的新粒子,要確定「新粒子」就是希格斯玻色子,還需要更多實驗數據,但CERN秘書長霍爾(Rolf Heuer)直言:「作為普通人,我會說已經找到(希格斯玻色子)。」根據「標準模型」預測,希格斯玻色子只能在短時間內保持完整,之後會衰變為不同粒子。專家會透過更多強子對撞機實驗,研究這些變化是否符合「標準模型」中的希格斯玻色子假設。
CERN發稿宣布找到與上帝粒子一致的粒子
http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2012/PR17.12E.html

2012年6月30日

夏季星空



作者:Alvin


       在炎熱的夏季,北半球的夏季正正對著銀河系的中心。因此,在光害較少的地方,我們有機會看到夜空中的星帶-銀河。

夏季大三角

圖1:由織女星﹑天津四和牛郎星組成的夏季大三角

夏季大三角分別由天琴座的織女星、天鷹座的牛郎星、天鵝座的天津四組成,並於織女星形成直角,組成一個直角三角形。在夏季大三角中,牛郎星較天津四遠離織女星,我們可以藉此區分牛郎星和天津四。

天琴座與天鷹座

圖2:織女星附近的環狀星雲(M57)
     
        在夏季大三角中,最亮的星為天琴座的織女星,其目視星等為0,是全天第五亮星。在織女星下面的平行四邊形介於三至四星等,中國稱此四邊形為織女織布用的梭子。在平行四邊形中,我們可以找到環狀星雲( M57 )(見圖2),又稱戒指星雲,是最著名的行星狀星雲之一,並在6000年至8000年前的一次恆星爆發而形成的。而夏季大三角的第二亮星為天鷹座的牛郎星,古名河鼔二,其視星等為0.77。上文堤及的行星狀星雲是紅巨星產生氦閃時吹掉的外殼。
牛郎織女的故事,相信大家都耳熟能詳。織女下凡遊玩,與人間的牛郎譜出戀曲,卻又因故分離。牛郎為愛情設法抵達天界與織女團聚,被西王母發現後,王母用髮簪一劃,變出了一條天河(即銀河)將兩人分開。後西王母被兩人真情感動,律定每年七夕兩人可以在鵲橋上相會,而當中的鵲橋便是天鵝座,可惜的是現實中牛郎與織女兩顆星永被銀河分隔,不能相聚…

天鵝座

圖3:天鵝座附近的北美洲星雲(NGC 7000)

        夏季大三角天津四的視星等為1.25,是天鵝的尾部。因為天鵝座的形狀跟十字相似,故又被稱為北十字,跟位於南半球的南十字座成對比。在天鵝座另一顆特別的星,便是輦道增七,它位於天鵝的頭部,為一顆特別的雙星,兩顆星的顏色為一紅一藍,可見兩顆星的表面溫度相差很遠。深空天體方面,我們可以找到北美洲星雲( NGC 7000) (見圖3)和面紗星雲( NGC 6992),它們分別屬於發射星雲和超新星殘骸,而北美洲星雲是因其形似北美洲大陸而得名,面紗星雲則有視星等12。上文提及的發射星雲是被高能量粒子離子化的星際雲,超新星殘骸是超新星爆發時拋出的物質。

天蠍座

圖4:像一個J字的天蠍座

        天蠍座是夏季星空之王,形狀像「J」字,位於南方天秤座和人馬座之間。當中天蠍座最亮的星是紅色的心宿二,是一顆超紅巨星,由於其不停地膨脹和收縮,其亮度變化在0.9至1.2星等,也是蠍子的心臟。在天蠍座中,我們可以於心宿二附近找到球狀星團( M4 ),及在尾部找到均屬於疏散星團的蝴蝶星團( M6 )和托勒密星團 (M7)。
在希臘神話中,天蠍座是希拉所派出去殺死獵人歐利安(Orion)(即獵戶座)的一隻毒蠍子。毒蠍子在歐利安每日必經的道路上等待,螫了他的腳,歐利安被蠍螫到而毒發倒地,但仍用最後一口氣打死毒蠍,兩者同歸於盡。天神為避免這對仇敵再碰面,而把天蠍座和獵戶座分別放在夏季和冬季星空,毎當天蠍座從東方升起時,獵戶座便會於西方落下。而杜甫有詩曰:「人生不相見,動如參與商。」《贈衛八處士》,當中的「參與商」便分別代表了獵戶座和天蠍座。

蛇夫座與巨蛇座


圖5:黃色線部分是巨蛇座,紅色線部分是蛇夫座


在1928年,國際天文學聯合會的國際天文學會議中,蛇夫座被認定為黃道上的十三個星座之一,從此黃道星座便由十二個增加至十三個,可是蛇夫座不屬於占星學的黃道星座(即十二星座)。兩年後,國際天文學聯合會正式把全天用線連起來、雜亂無章的星星,劃分為88個星座,每顆星只屬於一個星座,而每個星座均有自己的天區。依照這推算,全天應只有88個天區,可是事實上全天有89個天區,為甚麼呢?這是因為巨蛇的身軀被蛇夫握着,令蛇夫座的天區把巨蛇座一分為二,成為全天唯一一個橫跨兩個天區的星座。

人馬座

圖6:紅線部分是人馬座

        由天鵝座的天津四向天鷹座的牛郎星延長一倍,我們可以找到位於銀河中心的人馬座,又稱射手座。人馬座中心的形狀像一個茶壺,而壺嘴正好在銀河中心的位置,奶白色的銀河就像茶壺噴出的煙。茶壼的壺柄外形像北斗,但只由六顆星組成,故被稱為「南斗六星」。人們認為「南斗註生、北斗註死」,當中的「註」是「掌管」的意思,即南北斗分別掌管着生死。

圖7:斗宿一附近的礁湖星雲(M8)

        在斗宿一附近,我們可以慿肉眼看到屬於發射星雲的礁湖星雲( M8 )。在其旁,我們更可找到三裂星雲,又稱三葉星雲,特別在於它同時包含發射星雲、反射星雲和黑暗星雲,當中的發射星雲和反射星雲分為紅色和藍色的部分,而黑暗星雲因遮掩了背後的光,而形成三條裂痕,將發射星雲分隔成為三瓣。

武仙座

由天鵝座的天津四向天琴座的織女星伸延,便是全天第五大星座—武仙座。武仙座的外形像一個「倒K」或「H」。當中最亮星「帝座」是一顆紅巨星,其光度會於3至4星等間改變,古人常利用「帝座」的光暗來斷定王朝的盛衰及皇帝的命運。
在希臘神話中,武仙座代表英雄海格力斯,他接受國王尤里斯修斯的命令,執行十二項艱難的任務,任務中殺死了獅子座代表的食人獅、長蛇座代表的九頭蛇、巨蟹座和天龍座。

      看過這麼多的夏季星座,相信會對夏季星座有點熟悉了吧!希望各位讀者們能在夏夜中享受夏季星空之美!