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2017-02-01李世昌院士：微中子實驗是在核電廠進行的本土研究
566 期
Author 作者
林宮玄／本刊副總編輯。 陳其暐／本刊主編。
1952年出生的李世昌博士，任職於中央研究院物理研究所。李世昌於2010 年獲選為中研院院士，中研院院士屬榮譽頭銜，表彰其學術成就，不一定要在中研院服務。高能物理實驗一般需要非常昂貴的設施，通常為國際合作，譬如集中在瑞士歐洲核子研究組織（CERN）做實驗，但有些高能實驗還是可以完全在臺灣進行的。《科學月刊》於2016年11 月介紹〈微中子的故事〉，其實我們臺灣也有微中子實驗的本土研究。
科學月刊（以下簡稱科）：可請您介紹在臺灣核電廠進行的微中子實驗計劃嗎？
李世昌（以下簡稱李）：核電廠能產生大量的反微中子（antineutrino）， 所以可以用來量反微中子的性質。反微中子就是正微中子的反物質，我們沒有分反微中子還是正微中子，就是量微中子的性質（可參考文末最後提問，了解何謂微中子）。1990 年初，中研院副院長李崇道希望臺灣發展粒子物理實驗，我當時所提的十年計畫有三個重點：第一，加速器跟非加速器的實驗並重。第二，希望發展在本土做的實驗。當初很多人質疑粒子實驗只能在國外做，為什麼臺灣要發展？我說本土也可以做重要的實驗，這就是當初為什麼要做這個微中子的實驗。因為核電廠就是一個微中子的來源，所以我們只要做粒子偵測器就能做實驗。第三，我們要參與當時美國粒子對撞實驗，需要馬上組團去參加當時能量最高的對撞機實驗，就是在費米實驗室的實驗。微中子計劃就是從1992年我規劃時開始的，持續推動到現在。一開始我們想看微中子振盪（neutrino oscillation），當時有一些跡象說可能有，看到的人就會得諾貝爾獎。但是我們沒有那麼多經費在核電廠幾十公里外偵測微中子振盪。後來我們從簡單的做起，只是在核電廠裡面做。如果離核電廠距離遠，微中子的來源就少，不容易觀測，也需要更大的偵測器。所以我們當時選擇在核電廠裡面做偵測器，微中子數量大，比較容易觀察到一些物理現象。這個核電廠的實驗，1996 年我們在歐洲核子研究組織找了王子敬（現為中研院物理所研究員兼副所長）回來負責這一部份。我們有跟中國科學院的高能所合作，當時他們提出量微中子的磁 矩（magnetic moment），是一個在臺灣核電廠可以做的好實驗，所以開始把量微中子磁矩當成一個重要的方向。如果能測到微中子的磁矩，就能得諾貝爾獎。
為什麼關心微中子有沒有磁矩？我們知道中子不是基本粒子，雖然沒有電荷，但有磁矩。目前認為微中子是基本粒子，如果發現微中子有磁矩，就有間接證據顯示微中子不是基本粒子。因為不是基本粒子的電荷，可以加起來是零，但每個基本粒子都有磁矩加起來可以不是零，中子是很好的例子。微中子如果是基本粒子又沒有電荷，就不會有磁矩。現在知道電子的磁矩很小，微中子的磁矩也很小，但不知道是不是零，因為我們不認為現在看到的微中子是最基本的。很可能還有更基本的，因為我們對重力沒辦法解釋。我們目前量出微中子磁矩的上限，就是磁矩一定要小於多少，我們在這方面的研究是世界領先的。有可能再量小一兩個數量級的磁矩，但要相當的投入。有一些理論模型預測，技術若能偵測再小三個數量級的磁矩，有機會量到微中子的磁矩。當然投入以後，也可能什麼都得不到，也可能得諾貝爾獎，這是為什麼王子敬不敢投入的原因。首先要開發尖端技術，展現別人沒有的能力。我們物理所具有研究技師，組團隊起來，還是可以做一些事情。但最重要的是需要大量的經費，這樣的計劃無法得到科技部支持，我們臺灣還沒有真正下決心要去做這種事情。
科：你們是在哪一個核電廠做實驗？
李：我們剛開始到核一廠，我們核一廠、核二廠都有去談。……【更多內容請閱讀科學月刊第566期】