深入淺出講解宇宙大爆炸 贏得突破挑戰賽
文／陳韻涵輯
新聞故事：厄瓜多18歲學生瑪蒂亞‧卡尼薩雷斯（Matea Canizares）利用一支解釋「夸克-膠子電漿」（quark-gluon plasma，簡稱QGP）的原創短片，在全球超過2500名參賽者中脫穎而出，榮獲第11屆「突破青少年挑戰賽」（Breakthrough Junior Challenge）冠軍，獲得25萬美元（約新台幣787萬元）大學獎學金，連同指導老師獎金及學校實驗室設備，獎項總值上看40萬美元（約新台幣1260萬元）。
「突破獎」（Breakthrough Prize）享有「科學界奧斯卡」的美譽，每年表彰在生命科學、基礎物理及數學領域取得重大突破的頂尖科學家。旗下的「突破青少年挑戰賽」則邀請全球13歲至18歲的青少年，利用限時兩分鐘的影片，以淺白且有趣的方式，說明生命科學、物理或數學中的艱深概念。評審標準不在於參賽者懂多少，而是能否讓別人也明白深奧的主題。
瑪蒂亞在影片中解釋，人們熟悉物質三態，分別是固態、液態與氣體，但其實有第四種狀態，稱作「電漿」。所有物質都是由原子組成，原子核裡有質子和中子。不過，質子和中子並非最小單位，它們由更基本的「夸克」組成，而把夸克緊緊綁在一起的力，透過「膠子」傳遞，就像強力膠，因而稱作「膠子」。
在一般狀態下，夸克永遠鎖在質子或中子裡，無法自由移動。但若溫度極速升高，比太陽核心溫度還要高出十萬倍以上，這種束縛就會瓦解，夸克和膠子會像湯裡的粒子一樣四處游走，形成一種全新的物質狀態：夸克-膠子電漿。
這種狀態並非科幻小說情節，而是存在於宇宙大爆炸（Big Bang）發生後的極短瞬間。那時整個宇宙都是一鍋沸騰的夸克-膠子電漿，隨著宇宙膨脹降溫，夸克才逐漸被束縛，形成質子、中子，進而構成當今所有物質。
科學家現在可在粒子加速器中，讓重離子以接近光速的速度對撞，短暫重現這種極端狀態，模擬宇宙誕生初期的樣貌。
突破青少年挑戰賽今年吸引超過200個國家、超過2500人報名，瑪蒂亞首次參賽就奪冠。她在兩分鐘內生動地說明這一切，讓評審留下深刻印象。
2004年曾獲諾貝爾物理學獎的格羅斯（David Gross）是研究夸克理論的先驅，他看完影片後稱讚瑪蒂亞的解說「非常精彩、做得真好」，說道「我希望妳繼續留在物理領域，幫助我們更深入解夸克-膠子電漿」。格羅斯今年以「突破獎基礎物理特別獎」得主身分，出席頒獎典禮。
瑪蒂亞生於厄瓜多的偏鄉小鎮，她說：「在那樣的環境長大，對科學懷抱熱情並不是理所當然的事。能夠得獎，我深感榮幸，希望透過這個機會，為社會與自然貢獻一己之力。」
原文出自《好讀周報》870期
