卷一 求學生涯
第四百八十二章 實驗前夕

「色禁閉」便屬於相互作用統一問題。
這是陳舟所不能允許的。
這些不同「味道」的夸克,還存在相對應的反夸克。
基本粒子理論在本質上,還是一個發展中的理論。
這是陳舟目前在奇特量子數膠球的理論研究中,所遇到的最後一道難題了。
當時看到這部分內容的時候,陳舟整個人都愣住了。
而且組成質子的3個夸克的質量,只佔質子質量的不到2%,大部分質量來自於參与強相互作用的膠子。
這時,宿舍的門被敲響了。
門關好后,兩人一前一後走出了宿舍樓。
現代物理學給出的答案是,核子由夸克組成。
一邊看著,一邊在草稿紙上梳理。
強相互作用通過膠子場來傳遞,類似於電荷之間通過電磁場傳遞電磁力。
陳舟點點頭:「現在遇到了一個棘手的,必須解決的難題,如果解決不了的話,我們很有可能趕不及最後的實驗計劃……」
那弗里德曼教授怎麼辦?
車子掉轉方向,朝灣區的海邊駛去。
因為這個點,SLAC的食堂早就沒飯了。
陳舟雙眼緊盯著草稿紙和錯題集,卻不是看上面的內容,眼神也沒有聚焦。
原子核又是由核子,也就是質子和中子組成。
克羅斯忽然問道:「你碰到了什麼樣的難題?」
儘管物理學家們對此給出了許多理論模型,但各模型之間差別很大,而且很難由實驗驗證和判斷,究竟哪個模型正確。
這是自然界中,人類目前已知的最強的相互作用力。
說著,陳舟便轉身走進屋裡,拿起背包,把錯題集塞了進去。
而且這種力,是強到可以在真空中產生一對新的夸克,而不會把原有的夸克分開。
就像上夸克和下夸克的介子,視作同一「味道」。
時間緩緩流逝,陳舟書桌上的草稿紙也越寫越多。
所以,克羅斯就收起了好奇心。
陳舟只知道,在最後的三天時間,他只會全力以赴,不給自己留下遺憾。
這句話的意思hetubook.com.com,簡單來說,就是當你試圖分開質子中的夸克,分離的越遠,需要的作用力就越強。
因此,研究由純膠子構成的膠球,便具有了極其重要的意義。
在基本粒子理論中,就有兩個具有哲學意義的理論問題尚待澄清。
一類是味中性的介子,指的是正反夸克相同。
「夸克之間在傳遞交換膠子,同時膠子之間也在發射和吸收膠子,這相當於膠子在夸克之間傳遞的過程中,多個膠子之間在相互『強力牽拉』……」
強相互作用的這種性質,就叫做「色禁閉」。
SLAC的宿舍樓里,陳舟正坐在書桌前嗎,習慣性的拿筆點著草稿紙。
卻沒想到,臨近實驗前夕,居然還是被困在了這裏。
「強相互作用與我們的直覺相反,不同於萬有引力和電磁力強度隨距離成反比,對於強相互作用,它的距離越近,反而越弱,距離越遠,反而作用力越強……」
另一類指的是粲夸克、奇異夸克、頂夸克和底夸克「味道」的介子,也就是正反夸克「味道」不同的介子。
而且這個意外,不能說小。
隨即陳舟打開電腦的瀏覽器,開始搜索強相互作用的相關內容。
今天已經是3月7號了,距離上次克羅斯完成全部文獻資料的整理,又過去了7天。
就比如說,重子含有三個夸克,只需要按照不同的「味道」量子數區分。
這種變化,就是「色禁閉」了。
卻沒想到,隨著對奇特量子數膠球的研究越來越深入,原本創新的膠球實驗的探測方法,在進行紙面化實驗研究的時候,再次跑到了錯題集上。
克羅斯看了陳舟一眼,輕輕點了點頭。
陳舟起身前去開門。
否則,他的內心將會備受譴責。
一旦無法解決的話,那他們先前的努力,將全部化為泡影。
而距SLAC關閉對撞機實驗室的日期,還剩下24天。
有傳說這是當年蓋爾曼一邊吃冰淇淋,一邊做科研,就m.hetubook.com.com很隨性的用冰淇淋的顏色味道,來標註物理量。
伸手拿起放在一邊的錯題集,翻到膠球實驗探測方法的內容部分。
可是進入到「基本粒子」層次后,情況就有了變化。
至於這些夸克所具有的特有的「味道」,其總和就是強子的味道。
陳舟的話,是克羅斯完全沒有想到的。
「唉……」輕嘆了口氣,克羅斯頗有些不甘的說道,「沒想到實驗前夕,遇到了這樣的難題,看來這是上帝想讓我們留下遺憾……」
他試圖從中尋找到一絲不一樣的地方,希望從這內容本身打開突破口。
陳舟也問過克羅斯,為什麼不早點來喊他一起去吃飯。
不是因為別的,正是因為他現在所遇到的,這最後的難題。
不管最終的實驗結果怎麼樣,但在實驗進行之前,理論研究的路,絕不能斷在他這裏。
只不過,陳舟話還未說完,就聽到克羅斯說道:「我就說嘛,你這速度,最多再兩天,就能把整個理論研究全部搞定,弗里德曼教授還說,可能不止兩天,我還跟他爭辯來著……」
再加上陳舟先前那明顯的遲疑。
其難度也是呈指數般的上升。
一個質子包含三個夸克,這三個夸克又通過膠子傳遞的強相互作用,形成一個束縛態。
他頓時便慌了神。
他想了想,說道:「如果順利的話,大概就這兩天,也有可能……」
陳舟默默聽著,沒有說話。
費曼曾經說過,「如果在某場災難中,所有科學知識都被毀滅,只有一句話傳給下一代,什麼話能用最小的幾個詞,包含最多的信息?我想是原子假說,即所有物質,都是由原子組成。」
這是至今還未能從理論上找到明確答案的問題。
陳舟遲疑了一下,點了點頭:「行,等我一下。」
它在許多方面,還不能令人滿意。
克羅斯沖陳舟一笑,招呼道:「走吧,出去吃吃飯,吹吹風,看看海景。」
尋找和研究這些新的物質www•hetubook.com•com形態,將為夸克和膠子形成強子,提供重要信息。
微微搖了搖頭,陳舟把紛雜的思緒甩出腦袋。
然而,強相互作用允許新的物質形態存在。
陳舟下意識的點了點頭,但立馬意識到了不對。
想到這,陳舟手中的筆忽然一頓,然後被他放在了草稿紙上。
可偏偏有時就是這樣,當你越想解決一件事的時候,這件事偏偏就越難解決。
那麼目前,物理學家已經發現6種不同「味道」的夸克,分別是上夸克(u)、下夸克(d)、粲夸克(c)、奇異夸克(s)、頂夸克(t)和底夸克(b)。
想到弗里德曼教授,克羅斯立馬問道:「那這個情況……」
因此,當發現這個問題之後,陳舟一刻未停,只想著如何快速解決這一問題。
另一個,則是相互作用統一問題。
看著查找到的文獻資料,陳舟再次陷入了沉思。
陳舟見此,也不知道該說什麼好。
兩人來到停車場,走到車子旁邊。
這段時間,克羅斯基本上天天這個點來敲門,然後喊著陳舟,一起開車出去吃飯。
這還是這麼多天里,陳舟第一次背包出去吃飯。
克羅斯雖然疑惑,卻也沒多問。
原本覺得時間還算充裕,有著克羅斯超預期的那兩天做打底的陳舟,現在卻又覺得時間緊張了起來。
誰知,克羅斯笑著解釋道:「還不是因為SLAC的食堂做飯太難吃了,只要熬過食堂的飯點,弗里德曼教授就會允許我們出去吃,我們也能好好補補消耗巨大的身體……」
原本一片向好的發展趨勢,誰能料到突然冒出來了這麼個大難題。
除了膠球外,還有由夸克和膠子構成的混雜態,和由三個以上夸克構成的多夸克態等等,也都屬於這種奇特強子態。
陳舟回道:「『色禁閉』。」
吃完晚飯後,陳舟想了想,然後說道:「克羅斯教授,我們去海邊吹吹風吧……」
不用也知道,這會會來敲門的,一定是克羅斯。
https://m.hetubook.com.com「色禁閉」的來源與機制,都是當今物理研究中,最重要的基本問題之一。
畢竟,從這段時間的研究進展來看,還是挺順利的。
現在的人們已經認識到,原子是由原子核和核外電子組成的。
這可是基本粒子理論發展中尚未解決的難題。
在物質結構的原子層次上,可以把原子中的電子和原子核分割開來。
然後到1967年,透過SLAC直線加速器進行的深度非彈性散射實驗,首度為這種夸克的存在,提供了證據。
對於介子,如果按不同的「味道」,可以分為兩大類。
其中一個,是層次結構問題。
沒等克羅斯說完,陳舟已經說道:「這個情況,我也已經跟弗里德曼教授彙報過了,關於最後的實驗計劃,我們正在進行調整。」
原本陳舟以為,他在先前的研究中,已經解決了膠球實驗探測方法的問題。
陳舟便是被這種「色禁閉」所困住了。
對於這種帶「味道」的介子,根據「味道」不同,就可以命名了。
陳舟遇到的應該是膠球實驗課題之外的事情。
那麼核子內部,是否還有更微觀的結構呢?
陳舟的話一說完,克羅斯變得如同霜打的茄子一般,完全蔫了。
可是,那個解決問題的點,卻始終未能找到。
這是他所未曾料到的意外。
說起來,陳舟現在所遇到的問題,是關於基本粒子理論的問題。
過了一會,克羅斯才想起陳舟似乎話還沒說完,便問道:「你剛才是不是沒說完?你說也有可能,也有可能什麼啊?」
至於為什麼是用「味道」,而不是其它的東西。
頓了頓,陳舟又說道:「期限是最後三天,最後三天時間,如果能夠解決這個難題,那我們就來得及,如果不能,那就選擇已有的最優實驗方案。」
強相互作用的力,在夸克之間存在。
陳舟本來是覺得自己避開了這個困擾物理學界數十年的難題,可以直搗黃龍,挖掘出那個隱藏許久的膠球。
說起來,上夸克的存hetubook•com•com在,最先是在1964年提出的。
高激發態的強子,均由對應強子名稱加上「*」來表示,並在其後的括弧內標識其質量。
弗里德曼和克羅斯等人,一直等待著的最後的實驗計劃,將隨著時間而徹底終結。
等待瀏覽器頁面跳轉的間歇,陳舟瞥了一眼電腦屏幕右下角是日期和時間。
他需要合理且充分的解釋強相互作用中的一個難題,才能最終達到那個,可能是奇特量子數膠球理論內容的制高點。
陳舟抬起頭看著克羅斯,沉聲說道:「也有可能不止兩天。」
陳舟此刻全力追逐,卻又未能窺得全貌的,由純膠子構成的膠球,便是這種新的物質形態,也叫奇特強子態。
難道所有的努力,這段時間的心血,全部都白費了嗎?
而對於味中性的介子命名,就不僅根據介子的「味道」來,還要區分夸克對的總自旋為0或1,以及軌道角動量為奇數或偶數。
他緩緩放下手中的筆,呢喃道:「錯題集越整越厚,根本找不到解決的思路……」
克羅斯臉上高興的表情瞬間僵住,他不敢相信的問道:「不止……不止兩天?」
克羅斯隨口問道:「陳舟,關於奇特量子數膠球的理論研究,大概就這兩天,就可以全部完成了吧?」
聽到這三個字,克羅斯的表情再次黯淡了幾分。
對於不同的夸克,物理學家們又用「味道」來區分。
宿舍門打開后,不出陳舟所料,門口站著的正是克羅斯。
強子的自選宇稱,是由夸克的自旋和相互間的軌道角動量決定的。
如果趕不上的話,那最後的實驗計劃怎麼辦?
就像磁鐵一樣,當你折斷磁鐵的時候,你不會得到兩個磁單極,而是產生兩個新的磁鐵。
在原子核層次上,也可以把組成原子核的質子和中子,從原子核中分割出來。
是不是上帝想讓他們留下遺憾,陳舟不知道。
如果奇特強子態不存在,將意味著強相互作用基本理論需要重大變革。
外面的天色已經黑了,時間也來到了晚上7點。
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