19世紀末湯木生(Joseph John Thomson)發現電子、20世紀前葉拉賽福(Ernest Rutherford)、查兌克(James Chadwick)分別發現質子與中子後，基本的原子模型已蔚然成形。其中拉賽福的原子核轟擊實驗，更是開創了其中一支核物理的實驗研究方法。簡單說，要研究一個粒子或是多粒子組成的系統，就拿另一個粒子把它給轟碎!然後檢視其中飛濺的碎片特性，包含電性、質量、自旋、半衰期等量值，來了解粒子的組成。他所使用的概念，相較於另一類的研究方法，例如等待粒子衰變、捕抓宇宙射線而言，可以說是相對直接且可控，不過在實際的實行上卻是難度重重。試想一下，如果原子核或是質子、中子等粒子是容易可以被轟擊而破碎，那麼世界上大部分的物質都將長期的處於崩解的危機中。因為隨機的自然放射線如宇宙射線、礦物的放射線都可能破壞這些粒子或是多粒子系統的結構!因此從事這樣的實驗，均需要將當作子彈的轟擊粒子加速到具有相當大的能量，方能成功的裂解研究目標。
在基本的原子核架構了解並在量子力學將其完善後。下一個問題就是電子、質子、中子的大小與是否有內部結構?目前已知，電子基本上可以視為一個點粒子，以目前量測技術的極限，至少推斷其半徑不會超過10-22公尺。因此其內部結構的探究已經超出目前的技術範疇。而質子(兩個上夸克加一個下夸克)、中子(兩個下夸克加一個上夸克)則具有內部結構，可以使用撞擊的方法得知其組成。特別是質子，近年來對其半徑的確實大小有不少的爭議。透過光譜法與核散射技術得到的質子半徑約為8.77×10−16公尺，但是最新的緲子氫實驗法，得到的半徑卻約略是8.42×10−16公尺。比前述的兩種法小了4 %!因此如果能夠更加精確的了解其內部的組成物，包含質量、電荷、組成物的距離等等資訊，或許也就可以合理的解開這個質子半徑之謎。
因此為了精確的研究這些粒子，設計良好的對撞機就變得相當重要。美國能源部在2020年選定了布魯克海文國家實驗室(Brookhaven National Laboratory) 來興建電子離子對撞機 (Electron Ion Collider, EIC)。在本期的物理專文中，中研院物理所的章文箴研究員，與中原大學的高崇文教授將針對設備規劃與如何應用其作科學研究的詳細介紹。特別是長期在「阿文開講」中講述人物歷史故事的高崇文教授，將在本期中展現其另一面的科學專長，為我們介紹如何研究質子內部的物理方法。因此為了精確的研究這些粒子，設計良好的對撞機就變得相當重要。美國能源部在2020年選定了布魯克海文國家實驗室(Brookhaven National Laboratory) 來興建電子離子對撞機 (Electron Ion Collider, EIC)。在本期的物理專文中，中研院物理所的章文箴研究員，與中原大學的高崇文教授將針對設備規劃與如何應用其作科學研究的詳細介紹。特別是長期在「阿文開講」中講述人物歷史故事的高崇文教授，將在本期中展現其另一面的科學專長，為我們介紹如何研究質子內部的物理方法。
在本期的百款物理人中，我們也會介紹一位特別的人物-台大應用力學所江宏仁副教授。江老師在國內科普教育界相當知名。特別在於他經營的臉書「科學Maker」社團，不但有超過7萬人的粉絲。同時也吸引了一大批志工加入製作手機顯微鏡的行列。他推廣的手機顯微鏡不但簡單易用，同時在各級學校的普及率也相當的高。使得許多的大小朋友都能輕易地進入這個微觀下的世界，並激起對科學的興趣。記得江老師第一版的手機顯微鏡，總編輯本人還曾經贊助過一台呢!因此讓我們在雙月刊中，也來了解一下江宏仁老師推廣手機顯微鏡的心路歷程吧!
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