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2002 年 8 月 24 日

什麼是相對論？ (54) 粒子加速器裡的相對論
提供者 : 陳輝樺 (AEEA 小組 , NMNS )

說明: 研究基本粒子本身的特性，如質量、自旋、電荷、半衰期、衰變過程、各種量子數等，和它們間的交互作用，最有效的方法是觀察高能粒子互碰後的反應過程。早期用雲霧室和照像乳膠觀察宇宙射線，因而發現電子的反粒子 (正子) 、 μ 粒子 (Muon)、介子 (Meson) 和奇異粒子。而自 1929 年以來發展至今，運用著各種高能粒子加速器將帶電的粒子 (主要是質子和電子) 加速到數百億電子伏特、甚至是數千億電子伏特的高能量，再撞擊各種粒子；反應過程用氣泡室或火花室記錄，再用高速電腦計算與分析，由此發現了共震態、反質子、反中子、反氘核、各種微中子等。但到底在高能粒子加速器裡的粒子加速过程、高能粒子間的交互作用过程、粒子互碰過程和高能粒子的選取過程和數據計算與分析等，因為加速粒子的速度都已達相當可觀的高速，此時相對論效應都極為顯著，所以都須要用到狹義相對論對於時間、空間、速度、質量等探討結果。換言之，粒子加速器裡的各項實驗觀測都是狹義相對論的最佳適用範圍之一。上圖是示意在粒子加速器裡加速後的高能質子與電子碰撞的情景。

明日主題 : 光是什麼？ (1) 光是種電磁波

作者與主編 : 陳輝樺、王夕堯
諮詢服務: 陳輝樺 (NMNS 國立自然科學博物館)
王夕堯 (NTPU 國立台北大學)
蘇明俊 (NKNU 國立高雄師範大學科教所)

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