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【#真係好科學】2019年請咗黎博上嚟講《粒子基本法》，好多讀者朋友都話唔夠喉，所以今年2020我哋再請黎博上嚟講續集《暗黑宇宙》！
//現時被廣泛接受的粒子理論只能成功描述5%的宇宙，那麼剩下的95%究竟會是甚麼？宇宙中存在着不等量的物質和反物質，當兩者相遇時，釋放出的能量有多恐怖？被稱爲「上帝粒子」的希格斯玻色子是如何被發現？現在宇宙正處於「亞穩定」狀態，隨時自我毀滅，我們有甚麼應對的方法？「暗物質」和「暗能量」究竟是何方神聖，我們又有甚麼證據去證明它們確實存在？延續上一季的《粒子基本法》，今集主持嘉賓將繼續以深入淺出的方式，介紹粒子物理學的最新發展。
主持：
江啟明（新南威爾斯大學機電工程學博士）
余海峯（香港大學理學院助理講師）
陳文豪（香港教育大學科學與環境學系助理教授）
嘉賓：
黎偉健（匹茲堡大學物理學博士）
2020年12月4日
星期五11:00pm-12:00pm
港台電視31//
你有沒有想過，你從未在宇宙上任何一點停留過？
從日出到日落這12小時裡，你隨着地球自轉以時速1670公里駛到這個星球的另一端，平移了20,000公里；
當你來到明年今日，你已用每秒29.79公里的極速繞着太陽公轉了一圈，在黃道上走過了940,000,000公里；
太陽也不是一顆鑲死在空間上的燈泡，它正在以時速720,000公里在銀河系中穿梭，當光線經過8.3分鐘從太陽抵達地球，你已與八大行星（及可憐地被排除的冥王星）共同前進了99,600公里；
太陽系繞着銀河公轉一圈，大概是2億5000萬年，但這段期間銀河沒有移動過嗎？與銀河系最近的同級星系，是250萬光年外的仙女座星系（M31），它正以秒速120公里向我們藍移（星系相距愈來愈遠、宇宙膨脹的證據則叫紅移）。45億年後，它可能就會與銀河系碰撞，融合成一個更大星系，或與我們（如果那時候還有我們）擦身而過；
銀河系與仙女座等無數個星系亦都一同移動，大概是秒速300公里——這個數字只是上下左右的相互引力牽扯下的矢量總和，沒有人知道確實的去向，但人選擇相信它來自一個共同的奇點；
而整個宇宙中，密度高於平均的引力地帶會牽扯着你，相反物質稀落的宇宙區間則會產生力拒，而我們剛好在宇宙中這兩個區間之間，以秒速300公里接近密集區，以秒速300公里遠離稀落區，相對地我們是以每秒600公里移動着；
如果你將以上所有相對速度加起來，我們在宇宙中的絕對移動速度大概是秒速368±30公里——而你不要忘記，時間也不是絕對的度量，時空會被重力扭曲，重力愈大，時間愈慢。宇宙蘊涵着未能觀測的暗物質，質量是無法想像般巨大，它所產生的引力導致整個宇宙扭曲。若按相對論推敲，地球上過了40億年，暗物質地帶才剛剛過了一秒；
這個138億歲的宇宙，卻在加速地膨脹，所有東西都互相遠離，而且星系離我們愈遠，它就離我們愈快。2018年觀測的最新膨脹速率（哈伯常數），是73.52km/s/Mpc。
所以，時空旅行變得不可能——你如何能回到宇宙時空過去的「同一點」上（例如你出世的那間醫院）？即使你將所有移動納入計算，小小的誤差，你就會被拋到外太空的真空之中。你將會眼見地球離你愈來愈遠，卻伸手莫及。
夏蟲不可語冰，我卻在語宙。
作者
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【世界最強：中國上海實驗室實現10拍瓦超強超短激光放大輸出，相當于全球電網平均功率的5000倍，可用于核聚變點火】
10月24日晚，中科院上海光機所和上海科技大學超強激光光源聯合實驗室傳出喜訊：上海超強超短激光實驗裝置（SULF）的研制工作取得重大突破，成功實現了10拍瓦激光放大輸出，這是目前已知的世界最高激光脈沖峰值功率，達到國際同類研究的領先水平。
超強超短激光的科技前沿應用極為廣泛，故國際上多個國家投入巨資開展10拍瓦級大型超強超短激光裝置的研制，展開激烈的科研競爭，這是一場國際競賽，中國走在了最前面！
超強超短激光，一般是指峰值功率大于1太瓦（1太瓦=1萬億瓦），脈沖寬度小于100飛秒（1飛秒等于1千萬億分之一秒）的激光。此次成功實現的10拍瓦激光放大輸出，則等于1億億瓦，相當于全球電網平均功率的5000倍。100飛秒是怎樣的瞬間呢？100飛秒相當于十萬億分之一秒，即使每秒飛行30萬千米的光，在這么超短的時間內也只能走一根頭發絲粗細的距離。此次激光脈沖寬度經過脈沖壓縮器壓縮后僅僅為21飛秒。
去年3月，我國科學家首次利用超強超短激光產生反物質。這還只是超強超短激光應用的冰山一角。超強超短激光能在實驗室內創造出前所未有的超強電磁場、超高能量密度和超快時間尺度等綜合性極端物理條件，這是之前只有在核爆中心、恒星內部、黑洞邊緣才能找到的極端物理條件，可用于研制激光質子刀以治療癌癥；制造臺式化電子加速器和產生超快X射線源對蛋白質探測成像；研究天體物理和宇宙起源，將來還可能用于真空結構和暗物質的探測等。
超強超短激光研究推動著激光科學、原子分子物理、等離子體物理、高能物理與核物理等一批基礎與前沿交叉學科的開拓和發展。
同時這也將為相關戰略高技術領域的創新發展，如高亮度新波段相干光源，超高梯度高能粒子加速器、強場激光核醫學、聚變能源、精密測量等提供原理依據與科學基礎，對其有著不可替代的強大推動作用。
一場國際競賽
正是因為超強超短激光在臺式化加速器、超快化學、阿秒科學、材料科學、激光聚變、核物理與核醫學、實驗室天體物理等領域具有重大應用價值，國際上多個國家投入巨資開展10拍瓦級大型超強超短激光裝置的研制，展開激烈的科研競爭。
歐盟10多個國家的近40個研究院所和科研機構聯合提出Extreme Light Infrastructure（ELI），2012年以來，ELI計劃陸續啟動了3個子項目的研究，投入經費8.5億歐元，計劃于2017年研制數臺10拍瓦超強超短激光并建成用戶裝置，同時為下一步研制200拍瓦級超強激光大科學裝置打下基礎，ELI下設四大研究裝置，分別為捷克布拉格束線裝置（ELI-Beamlines Facility），匈牙利賽格德阿秒裝置（ELI-Attosecond Facility），羅馬尼亞默古雷萊的核物理裝置（ELI-Nuclear Physics Facility），以及尚未定址的超強場裝置（ELI-Ultrra High Field Facility）。
然而，今年3月有報道稱，由于ELI分散的結構以及經費問題，200拍瓦級的“巨星”裝置研發已經擱淺。負責當時選址的專家主席、意大利米蘭理工大學的Sandro De Silvestri表示，沒有哪個國家能夠承擔6億歐元的建設費用。
在2016年11月的ELI顧問委員會上，委員們建議，在3臺10拍瓦級的激光裝置完成并正常運轉前，不再考慮“巨星”的選址問題。而這一拖很可能就要等到2022年。布加勒斯特的ELI監督和發展委員會的副總干事Catalin Miron表示認可這一決議：“這將會促使ELI聯盟更加專注于我們現階段的任務。”
巴黎綜合理工大學的物理學家、中科院愛因斯坦講席教授杰哈?莫羅（Gérard Mourou）認為暫停200PW激光器的提議是錯誤的，他認為，這種超高能量密度的激光將會在基礎研究領域帶來開創性的突破。在這種能量強度下質子將會接近甚至達到光速，“破壞”真空，從而能夠利用它研究量子力學揭示的真空中各種虛粒子。雖然Mourou理解完成其他三個激光裝置的需求，但是他認為推遲發展更先進的高功率激光技術將會把這個領域的領先地位拱手相讓給其他國家。他說：“這正是我所擔心的。”
當時，莫羅教授還指出了其他國家的進步，他說，2016年8月，中國上海的一個裝置打破了5.3PW的最高激光脈沖峰值功率記錄，他們也計劃2019年完成10PW的激光裝置建設，另外100PW的激光裝置也在籌劃當中。日本、俄羅斯、美國等國也在進行超高功率裝置的研制。美國科學家計劃升級其位于紐約羅切斯特大學的OMEGA EP激光器，使其功率達到75PW。
參與設計HAPLS裝置的勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室科學家Constantin Haefner聲稱：“這就是一場競賽。”
現在ELI聯盟需要將分散于三個國家的建設項目轉變成一個獨立完整的面向國際用戶的大科學裝置，進而從其他國家吸納基金支持用于補充其約8千萬歐元的年運行經費。ELI顧問委員會主席De Silvestri說道：“整合并啟用現有的三個裝置當前更為緊要，我們并沒有忘記200PW的第四個裝置，只是我們需要一步一步地來。”
一些估算表明，歐洲的200PW激光器項目將會耗資約10億歐元。但是Mourou正在進行一項技術研究，通過縮短激光脈沖將10PW激光器改造成100PW激光器，他表示自己這項研究僅需花費3千萬歐元。他說：“我們之前認為這第四套裝置將會造價高昂，但是如果我們足夠聰明，我們能夠用少得多的經費完成目標。”
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