「智慧的探索」公开讲座系列——朱明中教授
曾经有学生征集「一人一个朱明中教授的缺点」，得到的答案却是「太完美太好人」、「有空就会去看太阳」、「会带你睇星」等，都是一些美好的缺憾。
中大物理系朱明中教授研究多年，一直追寻宇宙中最微小的粒子，领导香港科研团队参与世界最大的基础物理实验室「欧洲核子研究组织（CERN）」的强子对撞实验，找寻万物的终极结构与定律。而在朱明中教授眼中，宇宙的缺憾也是美好的，所以于5月24日举办的「智慧的探索」公开讲座，他以「宇宙的美好缺憾」为题开讲，带200名中大师生、校友、中学生及公众人士一起探索宇宙万物。朱教授除了与听众分享他与团队的研究成果，于演讲后更与主持伍家谦先生（2008新闻与传播硕士）及学生主持钟哲翟同学（中大理论物理学精研课程一年级生）交流讨论，并解答现场观众的提问。
宇宙的美好缺憾（撰文：朱明中教授）
从前的旺角火车站是一个山头，当时在伊利沙伯中学念书的我，特别爱在那山头看星，满天星斗，从此对天文宇宙产生了好奇，开启了我投入研究、探索宇宙之路。
抬头望见的宇宙星空，壮丽浩瀚，但很可惜，对我们研究宇宙的人来说，却存在两个极大的缺憾。
- 中大朱明中教授在5月24日「智慧的探索」公开讲座中，以「宇宙的美好缺憾」为题作分享。他以梵高画作《星夜》形容宇宙，虽有看得见的星星，但同时有很多看不见的暗物质，而星星又终有爆炸、熄灭的一天。
看不见的远超看得见的
长久以来，宇宙学上存在一个问题。138亿年前发生的宇宙大爆炸揭开了宇宙发展史，大爆炸最初期时，物质密度极高，而且分布只有些微差异。其后，随着宇宙不断膨胀，物质因万有引力互相吸引，经过138亿年，贫者愈贫，富者愈富，物质分布变得非常不平均，形成星系、星系团等大大小小的结构。不过，现时科学家所观测到的宇宙结构，却比纯粹由已知物质的万有引力造成的宇宙结构，来得更加不平均。要形成今天的宇宙，必须有人类未知的物质存在，亦即「暗物质」，而暗物质的数量更是已知物质的6倍。
原来在浩瀚的宇宙里，人类看不见的远超看得见的。
科学家现时对暗物质的认知极少，透过中大学生所做的天文、宇宙学模拟所见，我们只知道它是质量很大、速度很低的物质。它透明不发光，充斥宇宙各方，存在于课室、办公室、家中、街上，它穿过你，你穿过它，但你看不到它，亦感觉不到它。最令物理学家不服气的，是这些暗物质比我们知道的物质多很多，我们知道的实在很微不足道。
- 朱明中教授与主持人伍家谦先生（左，2008 新闻与传播硕士），以及学生主持钟哲翟（右，中大理论物理学精研课程一年级生）交流讨论。
搜寻未知的暗物质
不服气的我们，当然要继续搜寻暗物质粒子。5年前，我带领包括中大成员在内的香港物理学家团队，加入了世界最大的基础物理实验室「欧洲核子研究组织（CERN）」，参加其中一个努力在地球制造暗物质的实验。
暗物质是怎样制造出来？答案就在CERN近年建成的「大型强子对撞器（Large Hardon Collider，LHC）」里。这个对撞器是一个藏于100米地底的大圆环，全长27公里，横跨法国、瑞士，进行全球最大的粒子对撞实验，对撞器装有数个加速器及4组探测器，香港团队参与的是其中一组探测器ATLAS的研究。在对撞器里，两束名为「质子」的粒子加速至接近光速，然后对撞，情况有如宇宙初开的大爆炸，将很大的能量集中在很小的地方，让火球膨胀，冷却成大量的物质，包括一些大质量而未被发现的粒子，例如暗物质粒子。2012年，科学家就在这个对撞器中，透过质子对撞，捕获希格斯粒子（俗称「上帝粒子」），成为基础物理学研究的里程碑。希格斯粒子对搜寻暗物质有极大的帮助，因为相信是赋予基本粒子质量的希格斯粒子，应与暗物质粒子有相互作用，在对撞器中有可能衰变成为暗物质，打开在地球上发现暗物质之门，寻回失踪的能量与质量。
- 朱明中教授带领香港物理学家团队参与「欧洲核子研究组织（CERN）」，是世界最大的基础物理实验室。图为中大物理系成员于CERN留影，墙上壁画模拟粒子在「大型强子对撞器（LHC）」的探测器中对撞的情况。
恒星终会灭亡
另一个宇宙的缺憾，是恒星其实并不永恒。所有恒星都会死亡，死法有很多种，最灿烂的一种就是大爆炸，每个星系平均约50年发生一次。如果恒星质量超过太阳质量约10倍，死时必定会经过「星核塌缩超新星爆炸」，爆炸后星核可能会塌缩成为一个黑洞，黑洞代表很大的时空扭曲，而且是完全不对称、有入无出的门口，我们完全不能探测黑洞里是怎么一回事。
原来在壮丽的宇宙里，将会出现愈来愈多黑洞，千疮百孔。
下一次超新星爆炸
虽然恒星熄灭很可惜，科学家（包括我在内）却是十分期待下一次超新星爆炸。下一颗在银河系爆炸的超新星可能发生于南方的海山二星（亦即船底座伊塔星），它的质量是太阳的超过100倍，光度是太阳的500万倍，当发生「星核塌缩超新星爆炸」时，将会比1000亿个太阳还要光亮。由于它的核心将塌缩到很小的空间，过程会将电子和质子压缩，制造出大量我们仍然知道很少的中微子，以及放射出很多重力波。
- 讲座吸引200人出席，当中包括中学生，他们于问答环节积极发问。
刚巧中大研究团队有参与中微子与重力波探测的研究工作，万一明天就发生超新星爆炸，我们亦已准备就绪。由于爆炸所产生的光会完全遮挡住核心的演化，单靠光学望远镜并不能观测到星核塌缩及爆炸的过程。有赖全球科学家共同努力，包括我们中大成员积极参与研究的大亚湾中微子探测器，以及黎冠峰教授带领中大团队参与研究的LIGO及KAGRA重力波探测器，我们就不止可以看到爆炸外围的火球，还可观测超新星爆炸的核心。
宇宙的缺憾，造就壮丽的星空，让我们继续去追寻宇宙的真理。香港在天文、宇宙、物理学的研究成绩并不落后，适逢基础物理、宇宙学进入黄金岁月，加上近期的最新发现及突破，成为我们强劲的新工具去研究未知之处，我期望有朝一日发现暗物质、观测到星核塌缩，都有我们香港下一代的足迹，揭开神秘宇宙的面纱。
原文于2019年6月14日《信报》教育版刊登
