時空久遠，仍有糾纏——你所不知道的吳健雄
除了舉世聞名的宇稱不守恆，
吳健雄在1949年的實驗中首先記錄到纏結光子，
是2022年諾貝爾物理獎之外一個少為人知的成就。
撰文/佛朗克
翻譯/高涌泉
1949年11月在美國哥倫比亞大學，吳健雄和博士班學生沙克諾夫（ Iring Shaknov）下樓走到該校普賓大樓底下的實驗室。為了進行一項新實驗，他們需要反物質，所以利用一部稱為迴旋加速器（ cyclotron）的機器來製造反粒子。這部加速器使用的磁鐵有好幾公噸重、體積很大，根據校園傳聞，學校行政人員在十年前不得不在外牆上轟出一個洞，並召募足球隊員把巨大鐵塊搬進建築內。
迴旋加速器所產生的磁場能夠把粒子加速到極高速度。在地下室實驗室裡，吳健雄與沙克諾夫用這部加速器讓氘（ D）核撞擊一片銅，來產生一種不穩定的同位素銅 64，它可以做為正子（電子的反粒子）源。當一個正子與一個電子相撞，會湮滅而產生兩個光子，朝相反方向飛離。在更早先幾年，物理學家惠勒（John Wheeler）預測當物質撞到反物質，所產生的一對光子會有垂直的偏振態。吳健雄和沙克諾夫就是在尋找證據，以確認惠勒所謂的「電子正子對理論」（pair theory）。
他們並不是最早進行這類實驗的團隊。更早的一組實驗團隊有很大的「誤差範圍」（margin of error），所以結果不夠可靠。另一組團隊得到的結果偏低，不符惠勒的預測。而吳健雄是以實驗非常精準和高明設計聞名，在此之前一年，她證實了費米（ Enrico Fermi）的β衰變理論，這是別人付出十年的心力還無法成功的。
吳健雄與沙克諾夫把銅同位素裝進一個八毫米的小空腔內，等待電子與正子在裝置內相撞，然後使用兩個「光電倍增管」（photomultiplier）、蒽晶體（ anthracene crystal，「蒽」音同「恩」）以及閃爍計數器（ scintillation counter）做為γ射線探測器，在實驗的最遠端追蹤正子與電子彼此湮滅所產生的輻射。
最終他們收集了比前人多很多的數據，獲得的結果令人吃驚：證據顯示，來自電子與正子對撞而產生的一對光子，兩者的偏振會一直維持相互垂直，這種情形意味著光子之間即使相隔一段距離，仍有某種關聯。吳健雄與沙克諾夫的實驗證實了惠勒的電子正子對理論，他們把此結果發表於 1950年元旦出版的《物理評論》，文章只有一頁長。後來，人們把這項實驗看成是，為某種怪異現象提供了證據的第一項實驗 ──纏結的粒子永遠有完美關聯，無論它們相隔多遠。纏結極為怪異，以致於愛因斯坦認為它顯示了量子物理出錯之處。
諾貝爾獎委員會把 2022年的物理獎頒給了柯羅瑟（John Clauser）、艾斯培（ Alain Aspect）與柴林格（Anton Zeilinger），以褒揚他們對於纏結現象的實驗工作。這三位物理學家分別藉由改進前人的實驗設計，為纏結現象提供了越來越令人信服的證據。他們排除了一個又一個關於這種現象的另類解釋，直到最後，只剩下纏結成為唯一屹立不搖的結論。儘管吳健雄於 1949年的實驗並不是設計來排除競爭性解釋，但歷史學家都同意這是首先記錄纏結光子的實驗，然而 2022年諾貝爾物理獎公佈之時，卻沒有提及於 1997年過世的吳健雄。這可不是第一次她遭受忽視.....
除了舉世聞名的宇稱不守恆，
吳健雄在1949年的實驗中首先記錄到纏結光子，
是2022年諾貝爾物理獎之外一個少為人知的成就。
撰文/佛朗克
翻譯/高涌泉
1949年11月在美國哥倫比亞大學，吳健雄和博士班學生沙克諾夫（ Iring Shaknov）下樓走到該校普賓大樓底下的實驗室。為了進行一項新實驗，他們需要反物質，所以利用一部稱為迴旋加速器（ cyclotron）的機器來製造反粒子。這部加速器使用的磁鐵有好幾公噸重、體積很大，根據校園傳聞，學校行政人員在十年前不得不在外牆上轟出一個洞，並召募足球隊員把巨大鐵塊搬進建築內。
迴旋加速器所產生的磁場能夠把粒子加速到極高速度。在地下室實驗室裡，吳健雄與沙克諾夫用這部加速器讓氘（ D）核撞擊一片銅，來產生一種不穩定的同位素銅 64，它可以做為正子（電子的反粒子）源。當一個正子與一個電子相撞，會湮滅而產生兩個光子，朝相反方向飛離。在更早先幾年，物理學家惠勒（John Wheeler）預測當物質撞到反物質，所產生的一對光子會有垂直的偏振態。吳健雄和沙克諾夫就是在尋找證據，以確認惠勒所謂的「電子正子對理論」（pair theory）。
他們並不是最早進行這類實驗的團隊。更早的一組實驗團隊有很大的「誤差範圍」（margin of error），所以結果不夠可靠。另一組團隊得到的結果偏低，不符惠勒的預測。而吳健雄是以實驗非常精準和高明設計聞名，在此之前一年，她證實了費米（ Enrico Fermi）的β衰變理論，這是別人付出十年的心力還無法成功的。
吳健雄與沙克諾夫把銅同位素裝進一個八毫米的小空腔內，等待電子與正子在裝置內相撞，然後使用兩個「光電倍增管」（photomultiplier）、蒽晶體（ anthracene crystal，「蒽」音同「恩」）以及閃爍計數器（ scintillation counter）做為γ射線探測器，在實驗的最遠端追蹤正子與電子彼此湮滅所產生的輻射。
最終他們收集了比前人多很多的數據，獲得的結果令人吃驚：證據顯示，來自電子與正子對撞而產生的一對光子，兩者的偏振會一直維持相互垂直，這種情形意味著光子之間即使相隔一段距離，仍有某種關聯。吳健雄與沙克諾夫的實驗證實了惠勒的電子正子對理論，他們把此結果發表於 1950年元旦出版的《物理評論》，文章只有一頁長。後來，人們把這項實驗看成是，為某種怪異現象提供了證據的第一項實驗 ──纏結的粒子永遠有完美關聯，無論它們相隔多遠。纏結極為怪異，以致於愛因斯坦認為它顯示了量子物理出錯之處。
諾貝爾獎委員會把 2022年的物理獎頒給了柯羅瑟（John Clauser）、艾斯培（ Alain Aspect）與柴林格（Anton Zeilinger），以褒揚他們對於纏結現象的實驗工作。這三位物理學家分別藉由改進前人的實驗設計，為纏結現象提供了越來越令人信服的證據。他們排除了一個又一個關於這種現象的另類解釋，直到最後，只剩下纏結成為唯一屹立不搖的結論。儘管吳健雄於 1949年的實驗並不是設計來排除競爭性解釋，但歷史學家都同意這是首先記錄纏結光子的實驗，然而 2022年諾貝爾物理獎公佈之時，卻沒有提及於 1997年過世的吳健雄。這可不是第一次她遭受忽視.....