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專訪高能物理學家陳凱風:有團隊才有新發現

文 / 吳永佳    
2008-11-01
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專訪高能物理學家陳凱風:有團隊才有新發現
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1998 那年,一個大一新生去敲了台大高能物理實驗室的門。這個大一新生什麼都不懂,不過他非常會寫程式,而且自願無償幫忙打雜跑腿,和藹的老師王名儒答應破例讓他加入台大高能物理實驗室,為這年輕人開啟物理學的第一扇門。

當年那個大一新生叫陳凱風,今年29 歲,一張娃娃臉還帶著些許稚氣,為迎接女兒的誕生,特地從日內瓦返台,之後還要再回到日內瓦繼續他的研究工作。

高能物理首位新秀科學家獎得主

今年應該是陳凱風的幸運年,除了成為新手父親,因為台大高能物理研究團隊發現「新粒子」的徵兆,極可能成為物理學上的粒子新組合,陳凱風代表台灣前往美國發表成果;加上他的論文關於「b 至s

夸克的電荷宇稱不對稱與極化現象」研究,受到國際組織青睞,讓他從數百名研究人員中脫穎而出,獲頒「新秀科學家獎」。這是國際純粹與應用物理聯盟(IUPAP)首次頒獎給高能物理領域新人。大一就進入台大高能物理學團隊,25 歲拿到物理學博士學位,29 歲獲頒國際新秀科學家獎,這在台灣是空前的紀錄。一個台灣土生土長的博士,如何擁有如此的學術專業能力?

陳凱風來自一個藝術氣息濃厚的家庭,母親對他的教育很嚴謹,不只讀書,也要他培養多方面的興趣與嗜好,所以小時候的他也學鋼琴、小提琴、繪畫,聽古典音樂。父母對他的求學方向採取開放政策,唯一要求是學好英文。終日在國際間飛來飛去的母親,深知語文能力對於個人發展的重要性。

大學階段即為國際發表會常客

高中念建中,後被保送進入台大,既熱愛物理又超會寫程式的他,一度在物理系與資工系之間游移。「我想,是要當一個物理很強的工程師,還是要當一個很會寫程式的物理學家呢?後來想想,好像後者比較吃香,呵呵...」因為更愛物理,他還是選擇了台大物理系,一向開明的家人也完全支持他。事實證明會寫程式的能力還真的幫他加分不少。

當他大一跑去高能物理實驗室打雜時,剛開始的確都只是幫忙跑腿、修電腦、寫程式、在旁邊學習觀摩,不過,任勞任怨、樂於助人的他,在電腦模擬實驗中總能幫上忙,加上實在太會製作精美的投影片,大三那年,他竟然得以登上日本東京大學的演講台發表研究報告。

此後年輕的他便成為國際發表會常客,一年總有幾次參加國際會議的機會。一般人對高能物理這種純物理領域非常陌生,只知道如李政道、楊振寧、丁肇中及費曼等幾位科學家,都是來自高能物理領域。而今年諾貝爾物理獎,也是頒給3 位日本高能物理學家,其中兩位因為發現了大自然中6 種不同形式的夸克而受獎。由於高能物理學所需設備極為昂貴,國際間都傾向交流合作,亦即把各國學生集結在同一地點進行研究。

回味留學的閉關實驗甘苦

所以,陳凱風的碩士及博士研究都是在日本筑波完成的。從1999 年開始,在KEK 日本國家高能加速器中心,他與來自13 個國家、55 個研究單位、四百多位科學家,共同參與一項命名為「Belle」的大型

研究計畫(Belle 的法文原意是「美女」)。

科學家在日本的留學生活並不特別浪漫,大部分時間還是在實驗室工作,每天平均工作10 小時,唯一浪漫的事,可能就是與同在筑波作研究的妻子、當時的學姐,開大半天的車去買一個好吃的菠羅麵包,或趁研究空檔偷閒去泡溫泉、逛美術館、逛博物館。

尤其是每年暑假要提交研究結果之前,陳凱風和他的日本夥伴原康二總是把自己關在實驗室中,一閉關就是一週,不斷進行模擬測試、跑數據、對數據、跑數據、對數據,累了就睡,醒了再繼續,那位日本夥伴用來提神的「精力劑」,在實驗室裡堆成一座小山。等到「出關」上台報告結果時,兩人常已累得七葷八素,連路都走不穩。

「沒辦法呀!因為日本人真的很拚,你看到別人那麼拚,也不能漏氣,只好努力撐下去!」苦歸苦,陳凱風看來還是滿回味那一段拚命歲月的。

物理界也需要良好人際關係

他們是如何發現「新粒子」的呢?這有一段故事。過去數年來,在歐美日本陸續有科學家發現新粒子,2005 年,團隊中的台大教授侯維恕就想,別讓他國專美於前,「我們也來做吧!」持續分析數據一段時間後,沒有發現明顯的徵兆,只好停下來。

直到2007 年初的某一天,陳凱風在一場無甚新意的會議中正感無聊,突然靈光乍現,將之前的題目拿出來研究,沒想到就立刻發現了些許的訊號。而後為了證實新粒子的存在,他與侯維恕教授馬上寫了一份研究企畫案,送達當時在北京舉行的研究會議,請求日本團隊出借粒子加速器10 天讓他使用,看看能否有所突破。

「加速器非常昂貴,難得的是,日本團隊竟然願意相信我這個外國人,給我一個機會去試試看!」日本人當然不是輕易給人機會的。陳凱風自知科學家始終要活在人群中,至少對於一個高能物理研究者來說,任何研究絕不可能不仰賴他人及團隊的支持。他在充滿外國人的團隊中,永遠笑臉迎人,盡可能伸出手示好或幫助別人,盡可能出現在一些場合,讓人們慢慢記得這張「外國臉」,加上他的英文能力不錯,使他在眾多小團體間如魚得水,大受歡迎。原來,人際關係對於科學家也同樣重要。

不斷研究,發現新粒子徵兆

好人緣,及「高出現率」帶來的「高知名度」,使他有機會受邀加入每個小團體的個別研究計畫,在團隊中吸收學習,「我不覺得台灣學生,在程度上比國外學生遜色,唯一遜色的是國科會的生活補助比較少,我們比人家看起來窮一些,呵呵!」

人緣好,又認真努力,讓他贏得日本團隊的信賴,支持他發現新粒子的計畫。去年11 月計畫通過,12 月開始實驗,年底前團隊發現了「新粒子」的徵兆,作為送給自己的耶誕禮物。

這個「新粒子」與之前其他國際間發現的「新粒子」組成不同,推測應由兩個「底」夸克、一個膠子所組成,成果不遜於歐美所主導的另一大型實驗計畫「BaBar」。不過陳凱風也強調,這「新粒子」的徵兆,還須經進一步的實驗及理論驗證其為真。

因為國際組織注意到他2005 年發表的博士論文,今年5 月頒發「新秀科學家獎」給他,這次同樣又是由他的日本團隊、透過台大所推薦的。

妥善運用時間,充分發揮自我

念碩士花了1 年,修博士只用了3 年,25歲就拿到博士學位!效率這麼高,是因為陳凱風做研究實在拚命,別的學生可能幾年才醞釀出一篇論文,但是他平均每年都發表一篇論文在國際期刊上,系上教授只

好讓他「趕快」畢業。

問他如何做到的?「可能是因為我比較會安排分配時間吧。」言談謙遜、個性活潑好相處的陳凱風,對自己的要求卻很嚴格,也重視工作效率。他總是能同時進行兩個以上的實驗,但懂得將時間作妥善調度;就像「新粒子」的發現,也是他從原本實驗計畫再「分線」出去的成果。

「我從小就不算是一個乖巧的學生,習慣獨立發展自己的東西,如果老師規定要我怎麼做,我會覺得無趣;如果老師放手讓我自己去發揮,我通常會做得更好。」習慣自己摸索發展,讓他在實驗中常「無心插柳柳成蔭」,得到額外的成果;而獨立思考的能力,幫助他優遊於學術研究的領域。

正在服國防役的陳凱風,今年2 月又被派駐日內瓦,和全球2000 名頂尖物理學家合作。雖然赴歐與世界頂尖科學家共事,是許多人夢寐以求的機會,但歐洲生活費高昂,須與台灣親友的分別,加上語言障礙,許多外派學生都受不了生活上的苦悶。

對陳凱風而言,同樣必須承受與妻女分隔兩地的相思之苦,且這些研究計畫一旦開始就是數年以上,不知何時會告一段落。當空中飛人,或許就是高能物理學家的宿命吧!

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