第四百零九章 建國后高能物理最重要的成果……誕生!(上)

「小季,這部分方案能不能再優化一點兒?」
在微觀領域,這其實是一個不小的差值。
光是季向東拿出的這份方案,都讓一百多位科研人員掉了大半頭髮了。
檢測暗物質對原子鐘的影響。
它所建立的暗物質框架,更多偏向于軸子場。
量子場論發展于上世紀60年代到70年代,以非常簡潔的形式解釋了當時已經發現的基本粒子。
也就王老這樣的頂級功勛,才會在抵達蓉城之前掌握到整個事情的全部細節。
因此季向東所謂的『階段性差值』,其實基本上就是一個偽命題。
目前愛因斯坦場方程組的度規有好幾個,比如克爾度規、史瓦西度規等等……
Peccei-Quinn度規,也是強PC問題的一個特定解。
嗯,瑞典。
「雖然錦屏實驗室的環境很『乾淨』,但依舊會有一些普通的放射產生電磁相互作用,從而發出放射信號。」
聽到老院士這番話。
當然了。
「所以我們在在氣-液表面與探測器頂層的光電效應管之間設立了另一個電場。」
「如果研究的是其他物質還好說,但暗物質的特殊性在那兒,所以這種誤差必須要避免才行。」
「如果說我們能構建出合適的規範場,那麼當然可以用這個思路,可眼下……」
有些院士贊同的點了點頭。
隨著季向東的操作。
當時他的計算持續了八個小時,最終才鎖定了那顆當時未被發現的基本粒子。
「mmp,老子怎把那個東西給忘啰……」
因此無論是吡蟲啉還是此前的價格戰抹黑事件,知道的人並不多。
所以這個方案雖然可行,但絕對談不上有多精確——至少配不上暗物質這個概念所應有的精度。
季向東斟酌片刻,臉上露出了一絲難色。
不過考慮到今天到場的大佬很多且年紀較大,實驗室方面便撤去了那些桌子。
科學家們用相機給孩子們拍照,通過孩子們的長相倒推出媽媽的長相。
周期固定,到時候只要比較波峰差異就行了。
沒辦法。
「因此它們主要會使氙原子發生電子反衝,所以在某個時間段內,L1信號的計數會較少。」
現場左邊的區域里,忽然弱弱的響起了一道聲音:
「正常情況下來來說,原子退激發的時候會產生光子,所以在設備底部放上一個光子探測器去接受直接閃光信號就行了。」
「老周,我覺得你陷入某個思維誤區了。」
越有能力的人,往往就越不服老。
次級粒子的方案首先被排除了。
話題回歸原處。
季向東才帶著一眾老院士,回到了B1實驗廳後頭的設備室。
而眼下方案存在瑕疵,這豈不是個天大的好機會?
那就是氙原子。
氙原子核會發生核反衝,暗物質的動量便會傳遞給氙原子。
在液氙這個情景中,暗物質的的命中率是1/100000000000000000000。
徐雲在整件事情中,有著令人意外的貢獻?
「諸位,咱們時間有限,我就先厚顏拋磚引個玉吧——我的想法是,咱們能不能從強PC問題中入手?」
進一步捕捉暗物質的次級粒子。
周紹平輕輕點點頭,不過很快又說道:
季向東說著,在【直接閃光信號】上畫了個圈。
季向東的介紹用人話……錯了,通俗點的解釋來說就是……
這間設備室隸屬於B1實驗室的研究模塊,電子設備很多,主要承擔各種口令方案的輸入。
「老周,給你一些時間沒有問題,但思路呢?」
一旁的侯星遠搖了搖頭,準備開口做出最後的決定。
「要不和神岡那樣用重水中的氘去探測中微子?小季這裏的重水應該有不少。」
但在眼下這個場合,顯然不太合適。
周紹平先是拿起桌上的茶水抿了一口,又環視了周圍一圈,方才繼續說道:
同時由於暗物質的特殊性,科院hetubook.com.com乃至更上頭不可能會再給那麼多的時間來準備——否則大家也不會急乎乎的跑到錦屏了。
這是在為後續的純氙做準備。
很快。
想到這裏。
……
舉個例子。
「咱們即便一天做十萬次實驗,小數點依舊還是推進不到十位以內。」
在這種情況下。
「強PC問題?」
這些大佬今天聚集到這裏,明顯表明了上頭的一個態度:
液氙的密度非常高,每升大約三公斤,比鋁還要密集。
「1/100000000000000000000這個命中概率實在是太低太低了,我不認為通過多次測量,就能擬合出一條正常的曲線。」
幾位老院士的眼睛頓時就亮了起來。
季向東拿著一塊寫字板,飛快的在上面畫著示意圖:
由於4000噸的水基液體閃爍體灌注起來需要很長很長的時間。
而是因為孤點粒子太特殊了。
畢竟今天他們的驗證數據,可能關係到華夏建國以來高能領域最重要的一個成果,怎麼謹慎都不為過。
他們與互聯網的交集基本上就是查詢或者發表論文期刊,頂多就是遠程會議。
隨後他咬了咬牙,還是不準備放棄:
沒有周期性的波峰波谷,幾乎無法消弭放射性背景的影響。
總而言之。
「除了Peccei-Quinn度規,我覺得讓帶電粒子劃過TPC也是個不錯的想法嘛……」
接著呢。
有且只有五個:
當然了。
這玩意兒很離譜的一點是,它的概念先出現於科幻片,然後阿庫別瑞才在1994年得出了這個解。
比如當初丁肇中先生之所以能發現膠子,就是因為對噴柱上底夸克的色味進行了還原計算。
這種反應之所以不被視作普通的弱相互作用,主要有兩個原因。
畢竟他們和侯星遠一樣,都是昨天才收到了科大發現暗物質的通知,然後立馬便乘坐飛機趕到了蓉城。
這位女院士所說的情況,也正是現場眾人意見不同的核心所在。
同時,這些度規還會對應某個模型。
也就是幻想在前,理論在後。
「沒錯。」
哥德爾度規對應的就是哥德爾宇宙等等……
它讀法其實是Λ-CDM,屬於量子場論的一種模型。
過了一會兒。
此前那位來自華夏高能物理研究所、曾經審過趙政國通訊稿的老院士想了想,提出了一個問題:
趙政國聞言點了點頭,補充道:
所有人都知道。
因此很快。
Peccei-Quinn度規……或者說Peccei-Quinn能標,對於眼下的幫助顯然很大。
咕嚕嚕——
此人正是周紹平。
說到底。
「老周,話是這樣說沒錯,大家都知道Peccei-Quinn度規顯然要更合適一點兒。」
你想讓實驗室拿出一套完備到嚴絲合縫、不存在一點誤差的方案……
女院士這番話說的很有道理,他自然也知道這點。
至少在剛才的討論過程中,沒人能夠想到合適的切點——還是那句話,大家對孤點粒子太陌生了。
「整件事情最早呢,可以追溯到去年的十月份。」
「當時趙院士做了一次Λ超子的衰變參數實驗,極化度達到了27%,世界首破,代號叫做4685。」
周紹平重複了一遍這個詞,眉頭不由微微皺起了些許。
一是暗物質的的命中率是1/100000000000000000000——這不是隨便按出來的數值,而是真實概率。
模型本身有誤差,命中率又不確定。
「接著便是我這個學生計算出了概率軌道,試驗后我們發現了4685Λ超子的伴生粒子,給它取了個孤點粒子的名字。」
最有名的就是愛因斯坦場方程組。
很明顯。
上頭曾經說過。
接著很快。
周紹平首先拋出了一個想法:
微粒軌道這玩意https://www.hetubook.com.com兒早先解釋過,雖然掛著『軌道』的名頭,但它實際上是一個概率模型。
「各位,我還是堅持Peccei-Quinn度規。」
更關鍵的是……
對高等物理比較了解的同學應該知道。
如果說時間充足那還好說點,大不了群策群力調試一下設備,一兩個月後說不定也能用上。
因此很快。
「周老,您說的情況我們也考慮過,實驗室方面事先便準備好了一套應對方案。」
由於這玩意兒在模型上實在是太合適了,於是這幾十年來,無數全世界最優秀的實驗物理學們都在沿著這個方向尋找暗物質。
有些院士面無表情。
「哦對,是有那麼場雨,把我小電驢的坐墊都打濕了,還是和保衛處借了條毛巾才順利回的家。」
此時的徐雲頂多就是讓他們眼前一亮,然後就僅此而已了。
但由於模型不正確的緣故,到時候實際出現的結果可能是這樣的:
接著很快。
作為老牌的科研人,他們幾乎從抵達錦屏地下實驗室開始,就在巴望著能不能出點兒力了。
「但老陳,你別忘了,強PC問題里有個Peccei-Quinn度規,那可是符合暗物質模型的……」
當然了。
實際上季向平之前的那些話,也未必沒有請這些大佬下場幫忙的想法。
「無論是暗物質信號還是放射信號,載體都是光子,觀測設備可不會管它們的源頭是什麼。」
有些事情你做不到,那就不能怪別人選擇其他方式了。
強PC問題。
之前提及過。
大多數院士都坐到了位置上,悠哉哉的喝起了茶。
「多次擬合的概率確實是不高,但錦屏實驗室本身的條件就很好,所謂放射性背景的影響,其實基數並不大。」
「由此我們準備從這裏切入,通過ΛCDM演算法去比較L1和L2的階段性差值,以此區分暗物質信號與普通的放射信號,從而降低放射性背景的影響。」
順便一提。
當暗物質與氙原子核發生弱作用后。
因此他們不存在什麼先用普通手段驗證一輪、過個把月再進行更精密復驗的可能——他們現在進行的,就是期末考。
這是一個量子色動力學的複雜內容,具體不必深究。
二就是WIMP。
依舊是20個區間,1-4區間平滑,5區間有個凸起,然後6-14全平滑,15、17產生了凸起……
這倒不是說季向東能力不足,或者錦屏實驗室這個國之重器就這水平。
也就是科幻片經常提到的「泡泡曲率引擎」。
這裏的「強」對應強核力,CP則是指Charge Parity,也就是電荷-宇稱。
周圍頓時響起了一陣善意的笑聲。
目前業內最火熱的暗物質候選一共有兩個微粒。
高等物理的很多問題在不同情況下往往會有著不同的解,而這些解有個統一的稱呼:
也就是他們只知道這麼個事兒,但具體的發現過程卻並不了解。
老院士的全名叫做周紹平,今年也快85歲了,屬於華夏高能物理當之無愧的拓路者。
「光是軸子場現在都有十幾個流派,更別說孤點粒子這個陌生的微粒了。」
上9千克的Ge靶材。
但別忘了。
待季向東介紹完畢后。
背後的原因周紹平不了解,也許是侯星遠在從潘院士那邊得知了他們想來錦屏后的臨時起意,也許是更高層的其他一些想法。
氙氣液化后的液氙,其實是一種會和暗物質發生弱相互作用的極端物質。
與曹原等人比起來,徐雲仍舊有所差距——至少明面上如此。
周紹平這番話說完,周圍人頓時反應各異。
Peccei-Quinn度規。
這是一個很現實的道理。
次級粒子屬於間接探測的範疇,它的原理很簡單:
接著他頓了頓,又繼續說道:
在為眾人介紹好B1實驗廳www•hetubook•com•com后。
眾多院士又繼續開始了新一輪的頭腦風暴:
暗物質必須要儘快完成復驗,然後進行公布。
結果呢?
因此擺在眾人面前的,只剩下了兩個方案:
「你要計算、構建廣域場,總是要有思路的吧?」
「但問題是……我們要怎麼構建出廣域的規範場構型呢?」
二來則是錦屏實驗室的有些實驗區域確實比較特殊,有很多都是暗物質方向的專用設備。
結果沒想到……
這些老院士年紀普遍都不小,六七十歲起步,八九十歲都有好幾位。
「這個電場的強度為10000V/cm,在這個強電場下,電子被加速轟擊氙原子,這樣就能夠讓電致發光現象被頂部的光電效應管接受了。」
或者允許誤差存在,通過多輪實測曲線進行擬合分析。
科大不聲不響的發現了一個孤點粒子,同時由於4685Λ超子的伴生性質,和此前所有的研究方向截然不同。
放一盆水,然後把孤點粒子往裡頭塞進去,發亮的話就是暗物質。
「你如果連破缺場都拿不出來,它在理論上再適用,現實里也是一團鏡花水月而已。」
「周勞斯,那不是強核力的範疇噻?」
報告分成20個區間,每隔4個區間便有一個波峰——也就是發生了碰撞。
許多事先為WIMP的設備突然沒用了。
由於現場有眾多大佬在場,潘院士便當仁不讓的做起了講解員,指著身邊的趙政國道:
「不是大家反對你,如果你能拿出一個合適的思路,我這把老骨頭第一個就給你去打下手!」
操作台邊。
聽到他這番話。
「我們之前搞高達的那個CQ機制我認為可行……」
對了。
則是一些人體工程學椅甚至躺椅。
同時每張椅子上還準備有毛毯、茶水以及一些含糖量不是很高的小點心或者五穀粥。
聽聞此言。
如果模型正確,並且命中率高,那麼應該會出現這麼一個結果:
還有一些院士則皺著眉頭,明顯持反對意見。
總之現實就是如此。
到2012年希格斯玻色子發現為止,標準模型預言的所有粒子均被發現,量子場論的某些預言與實驗結果的偏離度甚至小於億分之一。
一個多小時后。
這些院士眼下要做的,還是先粗略篩選出一些相對可行的方案,然後再進行逐一甄別。
聽到這番話。
愛因斯坦方程還有一個特殊的時空度規,叫做阿庫別瑞度規。
所以從一開始。
除此以外。
周紹平等人很快也意識到了這點,然後……
「我們可以現在就開始計算,錦屏這邊的設備很先進,短時間內未必不能有結果!」
季向東又帶著眾人先後參觀了B2、C1等比較特殊的實驗地點。
目前有100個國家可以制取純度在99.00%以上的純氙,但能夠制取99.98%的國家嘛……
Peccei-Quinn度規同樣也有一些技術上的難點,具體是否可行還要進行更詳細的討論。
隨後潘院士頓了頓,又拍了拍身邊徐雲的肩膀,把他往前一推:
氙原子會因此達到激發態,形成一種二聚物,同時會伴隨有少量的電子被電離。
周紹平的這個問題,一時半會兒顯然做不到。
究竟是科學引導了科幻,還是科幻啟發了科學?
然後……
一群頭髮花白的院士便圍到了桌邊,就地開始討論起了實驗方案。
以及……
大概一個多小時后。
他所說的放射性背景並不是在挑刺,而是一個必須要考慮到的問題。
看著臉色陰晴不定的周紹平,女院士又安慰道:
例如潘院士他們經常用到的貝爾態集成觀測環,季向東估摸著連怎麼開示數都搞不明白。
「再後來便是基態化處理,以及……」
周紹平不由看向了季向東,對他問道:
上輩子是暗物質的同學應該知道。
例如克爾度規對應的就是克爾黑洞。
和圖書些電子在電場作用下漂移到氣-液表面,最終形成電致發光現象。
取而代之的。
總而言之。
允許誤差存在,通過多論實測曲線進行擬合分析。
「嗯,那是我第二次帶隊做的衰變實驗,一開始我也沒指望出啥好成果,結果沒想到居然搞出了個首破,慚愧慚愧……」
這種概率模型光靠瞎猜是猜不到的,必須要有很強的計算能力和觀察能力。
雖然它能夠控制微粒的出射角θ,讓上下兩個信號接收器通過光程差來避免放射性背景的誤差。
「比如閃液重量多少,要不要上同位素,場強的方向大小,還有最重要的如何與暗物質發生作用——是碰撞、是湮滅還是滑動?」
暗物質雖然不存在標準的弱相互作用,但有個特殊情況不包括在內。
實際上。
在實驗室的外頭,還有一個由蓉城方面支援過來的專家團在等候待命,全是保健局的資深大佬。
用Peccei-Quinn度規模型復驗。
「但考慮到暗物質和液氙作用后,傳遞能量是一個非常複雜的過程,不可能那麼順利。」
那還不如要他們去鼓搗五彩斑斕的黑呢。
王老這些上了年紀的功勛並沒有隨行,而是被安頓在了休息室小憩。
潘院士洋洋洒洒的將整個事情介紹完,不少院士看向徐雲的目光頓時有些不一樣了。
隔壁B1實驗廳地下那個如同倒扣著碗的半圓球探測器里,開始通過管道灌起了水基液體閃爍體。
還有幾位液閃方面的大佬則來到了操作台,就近聽起了實驗方案。
討論開始后。
潘院士收了個好學生啊……
在這27位院士中。
「各位院士,我們的準備是這樣的。」
這種布置的台下應該擺放著一些電腦以及其他設備,就像大家平時看到的衛星發射的指揮室一般。
即便在場的人中有90%都是院士,他們平日里其實也沒多少機會接觸到這些玩意兒——這個道理反過來也同樣適用。
這不是說多花點時間就能解決的問題,涉及到了麥克斯韋方程組延伸出的規範場局域u1對稱性。
陳姓老院士微微一愣,旋即一拍自己的腦袋:
要做咱們就要做最好的,好到別人挑不出毛病才行。
L1。
所以呢。
畢竟能夠到場的這些院士,人生中接觸最多的就是天才,天才在他們眼中可謂是過江之鯽。
然而就在侯星遠準備開口放棄之際。
周紹平繼續默然。
這是Peccei以及Quinn在70年代提出來的Peccei-Quinn機制,Helen Quinn也是最有希望拿到高能物理諾貝爾獎的女物理學家。
「這種方案與其說是排除誤差,不如說是在催眠自己。」
「小季,方案倒是可行,但是放射性背景的影響該怎麼消除呢?」
錦屏實驗室收到這消息的時間也就二十多個小時。
同時它能夠調整射散角,通過最靠譜的光程差來排除誤差。
這種感慨幾乎是轉瞬即逝,持續的時間很短。
除了王老、張老和侯星遠沒有表態外,支持兩種方案的院士各佔一半。
聽到周紹平這番話,另一位川蜀口音很重的老院士便皺起了眉頭:
同時邊上標註了一個字母:
但實際上。
ΛCDM中的Λ代表暗能量,CDM則代表冷暗物質。
因此很快。
但作為量子場論延伸出的暗物質情景模型,ΛCDM就比較拉跨了。
「電離加聲子如何?」
因此趁著空隙,季向東便向眾人介紹起了具體的實驗方案——這麼多大佬來錦屏可不只是為了看戲,更是為了審計實驗的誤差。
設備室的面積大概有三百多平米,看起來非常寬敞,中間的牆壁上安置著一塊巨大的LED屏幕。
它在某個能級下可以構建出一個暗物質的檢驗框架,並且超對稱伴子也符合4685Λ超子的特性。
季向東顯然也早就想到了這點,很是從容的繼續www.hetubook.com.com在寫字板上解釋了起來:
他們便以為徐雲只是個潘院士帶來的後輩,主要是為了提攜他在眾多大佬面前混個眼熟啥的。
現場唯一一位女性的院士開口了:
就這樣。
因此這條微粒軌道,不是任何人都能搞定的——何況徐雲還如此年輕。
霓虹、海對面、毛熊、兔子以及瑞典。
這種做法在常規研究中不失為一種思路,難度也相對低點,而且還非常有意思。
它與現有宇宙模型描述的誤差,大概在百分之三左右。
「正如您所說,普通的放射線有電磁相互作用,所以與氙原子的核外電子反應較多,而與氙原子核反應較少。」
「……」
科學界對於暗物質的認知實在是太淺了。
目前弱作用框架基本上,不會討論純氙的情況——因為我們所說的暗物質屬性框架是生活範疇,精度是不同的。
所謂ΛCDM。
其餘眾人也讚許的點了點頭。
有幾位還在帶項目的院士,不由自主的便想到了自己課題組的學生。
這個情況落到現實,最直觀的反應就是……
雖然能進入這些大佬門下的無一不是天才,但他們顯然做不到這點。
當然了。
另一位此前持反對態度的院士搖了搖頭,語氣也很坦誠:
五個候選方案被擺到了眾人面前:
通常來說。
還是不甘心吶……
趙政國回憶了兩秒鐘,也跟著點起了頭:
看著沉默的周紹平。
一是惰性中微子——普通中微子是熱暗物質,那麼比較『懶惰』的中微子,理論上應該就符合冷暗物質的要求了。
但對於孤點粒子來說,想要構建出一個廣域規範場構型卻非常麻煩。
截止到目前。
屏幕下方是一個主控台,差不多是個2X8的規格。
二、三兩個方案也被排除了。
是讓暗物質粒子的次級粒子與探測器發生相互作用,從而間接獲得暗物質粒子的信息。
畢竟他們此行的名義之一,就是作為驗證方案的外部顧問嘛。
「那個……周院士,Peccei-Quinn度規的話,能不用雙電子捕獲的角度試試呢……」
但問題是……
眾人的意見便產生了很嚴重的分歧。
再往外甚至還有直升機隨時準備起飛。
度規。
周紹平張了張嘴,但最終還是沒有出聲。
WIMP完美契合了超對稱模型,理論相當優美,折服了大多數物理學家。
但作為從上個世紀走來的物理人,周紹平……或者說所有兔子的內心,都有著一種強迫症:
「這事兒我有印象,小趙當天就把通訊稿傳到了我這兒,如果沒記錯的話,那天還下了一場很舒服的雨。」
周紹平聞言,有些煩躁的捏了捏鼻樑骨。
畢竟這可是整整二十七位華夏院士,其中還包括了王老這種國寶,怎麼樣小心都不為過。
一位來自華夏高能物理研究所的老院士思索片刻,微微頷首:
就好比媽媽是暗物質粒子,孩子是暗物質粒子衰變產生的次級粒子。
眾人還是把注意力放到了驗證環節的準備上。
由頂針第一定律可知,孩子是媽媽省的。
否則要完成普通復驗的話,大可不必如此大費周章。
這隻是一個比喻,實際上要比這複雜很多很多。
「頂部光電效應管接受到的信號,我們稱之為L2。」
這兩種方案同樣很難降低放射性背景的影響,起不到多少實際的作用。
正如上頭所說的那些度規一般。
二則是純氙的制取非常困難。
好了。
氙氣是一種惰性氣體,大家比較熟知的運用應該是常見於半導體領域。
「有了這兩組信號,基本上就可以確定最終的結果了。」
此前在介紹WIMP的時候,曾經說過科院有一位很喜歡仙俠小說的老教授,給WIMP取了一個【道標】的綽號。
畢竟一來很多設備還需要調試,不能立刻就展開復驗流程。
只是這裡是季向東的主場,貿然開口顯然不太合適。
「ΛCDM演算法?」
上一頁