國立成功大學跨領域模組化課程

什麼是高能物理（High Energy Physics）

高能物理就是使用極高能量的粒子來研究這個世界的基本組成成分，高能粒子主要來自兩種方式。第一種為將兩種粒子加速然後對撞，第二種則來自外太空中的高能粒子。前者的優點是科學家可以自行選擇能量進行對撞，缺點是儀器昂貴且龐大；後者就是靠天吃飯，可以測量到比前者高能量的粒子但要靠運氣。

高能物理主要在探討這世界是由什麼基本粒子組成的？有多少個基本粒子？他們怎麼交互作用？最廣為人知的問題，暗物質是什麼？就是屬於高能物理的領域。

授課風格

楊毅老師全程使用投影片授課，會視學生的狀況決定中間的休息次數，普遍是兩次。老師很鼓勵學生舉手問問題，因為如果前面內容沒有跟上，後面就是鴨子聽雷。老師會一個一個詢問學生的狀況，盡可能希望所有學生在這門課可以學到東西。評分方式為批改每天上課的筆記，老師也會出練習題目。

課程概要

課程時間表定9：00～12：40，但因楊毅老師講課速度很快，有時12：00就下課。內容大致分為五部分「高能物理之歷史、量子物理和狹義相對論」、「狄拉克方程」、「費曼規則與散射截面的計算」、「強弱交互作用」、「對撞機和宇宙射線之物理」。

心得

當初會選擇這門課是本身對高能物理有些興趣，而原本這個暑假我要去中研院實習，我找的幾位老師也都是做高能物理，微中子實驗偏多，但最後沒有被錄取，因此暑假突然空了下來。後來我選擇修高能物理模組課程來增進自己的知識，畢盡我雖然有些興趣，但一開始也不懂，希望修這門課可以讓我對這個領域更了解，有助於之後選定未來的研究方向。

儘管這門課建議選修年級為大三以上，當時我雖然只是大一，卻初生牛犢不怕虎選了這門課，這同時也是我第一次修模組化課程。高能物理在物理系是研究所的課程，整體而言除了第一天和最後一天，其餘課程對我而言很難。第一天前半段在闡述歷史，後半段開始引入量子力學和狹義相對論。自此開始，幾乎每一頁ppt都充滿著數學公式，雖然大一下學期我已經修了物理數學，但還是不夠應付，所以需要快速學習。在課程期間，若遇到我不會的內容，我會先上網自學，如果真的不行再去問老師。當開始教導狄拉克方程時，整個難度再往上提升一階，因此有許多同學在此卡關，而日後的課程都在這個充滿高難度的環境下進行。最後一天是最輕鬆的一天，楊毅老師向我們講解高能物理的實驗是如何進行。看到一個個的對撞機都很讓人興奮，讓我也很想實際去看看這些實驗儀器長怎麼樣，因為每一台機器都大得不像話。

楊毅老師不要求我們硬記中間的數學過程，而要我們明瞭並看出中間的物理意義。我也試著提出自己的看法與老師討論，同時釐清自己的思路，並與老師確認這樣的想法是不是老師所想要表達的，以避免誤解。在某一天下課，我照樣去問問題，老師突然問我：「你是幾年級？」我說：「今年要升大二」這時老師滿臉驚訝，說他一直以為我是高年級的學生，於是他就邀請我進入他的實驗室。

在課程結束後，我和另外一個同樣修這門課的同學一起進入高能實驗室。從這時候開始接觸實驗高能物理，運用課程所學的理論基礎，進行事件重建（反推粒子對撞的結果），目前正在研究暗物質。最近我們的實驗室在成大也佔了一些新聞版面，因為參與AMS實驗計畫，日前冷卻系統壞掉，重新設計後由NASA的太空人協助維修。

回頭來看，這門課程是高難度，但如果只是要拿到分數非常簡單，因為評分方式只是看上課筆記抄得如何。暑假花時間上模組化課程不是為了追求成績，是要學到東西，而這門課要學東西是需要花很大的心力。相較之下我還有修的其他兩門課，難度上幾乎可以說是小巫見大巫，天壤之別。這一個禮拜的課程我不只學習到豐富的知識，也認識楊毅老師並進入實驗室繼續研習高能物理。如果沒有這個課程，我不會有這些後續發展，我可能繼續當個普通的大學生；沒有這個課程，不知何時我才會讀懂這些複雜的數學運算。

關鍵字 #成大模組化 #高能物理 #AMS #狄拉克方程 #對撞機