在歐洲大型強子對撞機尋找暗物質-余欣珊專訪

文詠萱/本刊編輯。
(與《科學月刊》569期共同刊載)

臺灣女科學家新秀獎得主余欣珊,目前於中央大學物理系任副教授,她的研究領域主要在基本粒子實驗,目前研究著重在歐洲大型強子對撞機的緊湊渺子線圈實驗(CMS)數據中,尋找暗物質。

《科學月刊》邀請余副教授,談談她是如何踏入高能物理領域,以及她在國際合作中所觀察到的有趣人事。

科學月刊(以下簡稱科):什麼樣的動機讓您投入物理研究呢?

余欣珊副教授(以下簡稱余):其實在我小學六年級時,就已經決定要走研究這條路,主要原因是因為我的父親在中研院地球物理所擔任研究員,小時候常會到他的辦公室,覺得工作環境自由、工作時間彈性、又常常出國,在那個時候還不知道原來他的工作時間蠻長的。我母親是小學老師,對我的教育採取信任自由的態度,一直支持我的選擇。

到了高中,遇上了幾位熱情的物理與數學老師,讓我對於理工領域更有興趣。直到考上了臺灣大學,在我大三、大四時,物理系侯維恕老師貼了一張公告,表示費米實驗室發現了頂夸克,而臺大高能實驗組也剛剛成立,需要徵求一名研究專題生,在那時候因為臺大還沒有粒子物理相關課程,第一次聽到頂夸克這個名詞,聽起來很酷,決定投入粒子物理領域研究。
科:在與國際團隊合作的過程中,有沒有什麼風氣是臺灣值得學習的?

余:不管是在費米實驗室,或是在歐洲碰到的研究人員,他們其實除了研究也滿重視自己的平常生活,他們覺得到了周末就要設一個停損點,讓自己休息,或是利用那個時間去讀論文。

另外,我發現他們非常重視運動,他們的觀念裡面認為身體健康才能長久,像我的指導教授就會繞著費米實驗室的加速器跑步,早上去跑,整天都精神奕奕,這是我在臺灣的研究人員裡面比較少看到的,這只是我自己所觀察到的。

科:在歐洲核子研究組織(CERN)工作有什麼心得嗎?

余:在臺灣做高能物理的專家都分散在不同地方;在CERN 裡面把所有專家聚集在一起,走幾步路就能討論。在CERN 有一堆專家,你大概知道每個人的專業是什麼,直接去敲他門,在效率上比較快速。

另外在生活機能方面,不同於費米實驗室的餐廳,CERN 的餐廳會從早上6點半營業到晚上11、12點(而且食物也比較好吃),到處都有咖啡販賣機,方便物理學家們在一杯咖啡中或一頓餐裡討論結果,也方便熬夜。CERN 非常注重把粒子物理介紹給一般老百姓,曾經在2013 年9 月全面對外開放,甚至把當地的公車包下來,運送民眾到不同的點去參觀。這是我第一次有機會看到其他偵測器以及加速器本身。

科:對於臺灣高能物理研究環境,是否有遇上什麼困難?

余:我覺得我們國內的薪水預算與國外相比有點不足。像是對於一些單身博士後研究員,我們給的薪水可能還夠,但是對於有家庭的博士後研究員,我們給的薪水其實並不夠他們支持一個家庭。常常導致做一兩年就得換工作,離職率高。

科:臺灣高能物理未來會怎麼走?

余:對於臺灣高能物理的未來,就我看來有兩個可能性。一個是我們會去加入在中國的環形正負電子對撞機(CEPC),但要看其完成的時間,如果完成的時間和大強子對撞機升級的時間相近,我認為大部分的研究人員還是會選擇到大強子對撞機團隊。

另外一個可能是我們希望能在臺灣建造自己的暗物質偵測器,也有一些人在討論自己做重力波實驗的可能性,在國外我也有看到一些成功從高能物理轉去做重力波實驗的例子。但有可能臺灣還沒有辦法做出儀器,但也許但也許能與日本合作,經費相對花費會比較少。另外,暗物質和重力波實驗都結合了不同領域,不是只有高能物理,還包含雷射、固態物理。若投入暗物質或重力波實驗,則能有跨領域合作,我覺得是個不錯的合作方式。

科:在物理領域中,男生與女生您覺得研究態度有差別嗎?

余:平均上來說,我覺得女生比較有耐心,且語文能力天生來說學得比較快。其實高能物理是一項很龐大的實驗,在裡面有很多小細節,所以不是說只要算一算物理題目而已,還要對同一個研究項目不停重複檢驗;且高能物理常常需要與不同國家專家討論,故語言能力也相當重要。我甚至認為女生在某些方面比男生適合,但這些只是平均值,也是有許多細心、語文能力好的男生研究員。

至於有些人會覺得女生學物理可能會嫁不掉,其實我覺得不會,因為在高能物理裡面,幾乎周圍的人都是男生,而且都是相當頂尖、聰明的男生,所以加入高能比較容易嫁掉(大笑)。但比較大的問題是生小孩的時間點,就像友人曾說「漂泊是高能物理學家的宿命」,常常要帶小孩去參加會議等等,可能相對上會比較花精力,但如果有家人能在一旁工作最好。在背後不只是需要一個偉大的男人,而是需要一整個偉大的家族。

科:在物理系的訓練當中,您覺得什麼是最有用的?

余:追根究柢、懷疑一切。有個間接的影響是因為我常常容易想東想西、多愁善感,每次我要是心情不好的時候,我會開始想一個物理問題、專心解一個問題,我的注意力就會被轉移。

科:對於高中生該如何選擇未來方向,您有什麼建議嗎?

余:人記憶東西的能力會隨著年齡遞減,在年輕的時候盡量東西都去接觸,如果你什麼都很喜歡,不知道要選哪一個的話,其實選擇物理學系還不錯,因為在物理系裡面會有嚴格的邏輯思考訓練。對於看事情時,你不會只知道東西怎麼用就好,你會知道為什麼,這樣的訓練之後要轉其他行業都滿容易的。

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