乍看之下,粒子物理学家Hubert van Hecke所制作的彩绘玻璃窗就像是那些常见却又独特的艺术作品,它们经常出现在西方古老的教堂里,或是一些现代艺术馆中。但是在van Hecke的作品之中,不仅仅只是有漂亮的形状和颜色,事实上,它们包含着物理学家所钟爱的元素。如果你恰好是一位粒子物理学家,仔细观赏,就会发现这些玻璃窗实际上是从粒子物理学实验中所绘制的图形演绎创造的。
Van Hecke大学时期在路易斯安那州立大学学习,在那里他学会了如何制作彩色玻璃。Van Hecke说他的父亲是一位画家,因此虽然本科课程学习的是物理,但也算是具备一定的艺术细胞。在努力获得物理学士学位的同时,也学会了制作彩色玻璃。在两个学期的学习过程中,van Hecke学会了如何从较大的片材中切割玻璃片,将它们拼接、再焊接在一起。
他回忆说:“这个课程会让你完成各种不同的作业,给你很大的空间去施展才华。”
Van Hecke在研究生时期仍在创造这些窗户和镜子,但自从在洛斯阿拉莫斯国家实验室开展全职科研工作后,便停止了这一项有趣的活动,他的生活重心主要变成了研究重离子物理学和赚钱养家。不过最近,他再一次回到他的艺术工作室,这次,他创造出了源自于物理学启发的作品。
Van Hecke说:“从很久以前我就想要做一些设计了,而这些物理实验的绘图又恰好触动了我。自从我发觉到一些实验结果的图形非常有趣、美丽,便开始收集。”
他制作的第一个基于实验图形的玻璃窗是一个带有红色、橙色和黄色的矩形玻璃窗,其灵感来自于费米国家加速器实验室MiniBooNE实验的中微子味振荡的实验结果。在那之后他继续创造了两件作品,其中一件是基于Tevatron粒子加速器在寻找希格斯玻色子时的实验结果,另一件作品的灵感来源则来自于夸克和胶子的实验。
2011年,Tevatron被关闭,搜寻希格斯粒子的重任就落在了大型强子对撞机(LHC)身上。2012年,LHC团队宣布发现希格斯玻色子,质量为126 GeV/c²。2013年,彼得·希格斯和弗朗索瓦·恩格尔特被授予诺贝尔物理学奖,以表彰他们在50年前就预言了这种粒子的存在。
Van Hecke的另一幅作品是基于Tevatron的夸克和胶子实验。我们较为熟悉的质子和中子都是由夸克构成的,而质子和中子则形成了原子核。夸克与胶子束缚在一起。一个质子由两个“上”夸克和一个“下”夸克组成。但是,在量子世界中,所有的粒子都可以短暂的出现,包括其他的夸克(奇、粲、底、顶)和它们的反夸克等。这些短暂存在的粒子在质子内形成一片背景粒子“海”。它们每一个都携带一部分的质子总动量。
Van Hecke说:对他来说灵感纯粹源自于它们的形状。不过van Hecke创造的作品目前都是基于重离子物理学、基本粒子物理学和中微子等,并没有将这一爱好延伸到其他学科,或许在天文学和生物学领域也能够创造出更多的精美作品。
在van Hecke的个人主页上,还放有许多其他彩绘玻璃作品。
Van Hecke的这些作品还没有公开展示,但如果未来有机会,他要将这些图的背后所描述的物理现象都包含进去,如中微子、标准模型等等,可以作为科学传播的一种独特方式。但在此之前,他需要先创造出更多的彩色玻璃窗。在两个月前,他已进入半退休状态,只是常常还会去费米实验室,帮助其他研究人员使用阿贡国家实验室的SeaQuest实验来搜寻暗光子。
他希望以后能创造出更多和标准模型、无中微子双β衰变以及暗物质的相互作用相关的彩色玻璃。