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《走進不科學》第409章 建國後高能物理最重要的成果...誕生!(…
在為眾人介紹好B1實驗廳後。

 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。

 畢竟一來很多設備還需要調試,不能立刻就展開複驗流程。

 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。

 即便在場的人中有90%都是院士,他們平日裡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。

 例如潘院士他們經常用到的貝爾態集成觀測環,季向東估摸著連怎麽開示數都搞不明白。

 當然了。

 王老這些上了年紀的功勳並沒有隨行,而是被安頓在了休息室小憩。

 就這樣。

 大概一個多小時後。

 季向東才帶著一眾老院士,回到了B1實驗廳後頭的設備室。

 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。

 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。

 屏幕下方是一個主控台,差不多是個2X8的規格。

 通常來說。

 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。

 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。

 取而代之的。

 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谷粥。

 除此以外。

 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。

 再往外甚至還有直升機隨時準備起飛。

 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,怎麽樣小心都不為過。

 很快。

 大多數院士都坐到了位置上,悠哉哉的喝起了茶。

 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。

 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。

 也就是他們只知道這麽個事兒,但具體的發現過程卻並不了解。

 也就王老這樣的頂級功勳,才會在抵達蓉城之前掌握到整個事情的全部細節。

 “整件事情最早呢,可以追溯到去年的十月份。”

 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:

 “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。”

 趙政國聞言點了點頭,補充道:

 “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”

 聽聞此言。

 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:

 “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。”

 趙政國回憶了兩秒鍾,也跟著點起了頭:

 “哦對,是有那麽場雨,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。”

 周圍頓時響起了一陣善意的笑聲。

 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:

 “接著便是我這個學生計算出了概率軌道,試驗後我們發現了4685Λ超子的伴生粒子,給它取了個孤點粒子的名字。”

 “再後來便是基態化處理,以及.”

 潘院士洋洋灑灑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。

 這些老院士年紀普遍都不小,六七十歲起步,**十歲都有好幾位。

 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。

 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。

 所以從一開始。

 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。

 結果沒想到.

 徐雲在整件事情中,有著令人意外的貢獻?

 微粒軌道這玩意兒早先解釋過,雖然掛著‘軌道’的名頭,但它實際上是一個概率模型。

 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。

 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誇克的色味進行了還原計算。

 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。

 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。

 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。

 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。

 潘院士收了個好學生啊

 當然了。

 這種感慨幾乎是轉瞬即逝,持續的時間很短。

 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。

 此時的徐雲頂多就是讓他們眼前一亮,然後就僅此而已了。

 與曹原等人比起來,徐雲仍舊有所差距——至少明面上如此。

 因此很快。

 眾人還是把注意力放到了驗證環節的準備上。

 咕嚕嚕——

 隨著季向東的操作。

 隔壁B1實驗廳地下那個如同倒扣著碗的半圓球探測器裡,開始通過管道灌起了水基液體閃爍體。

 這是在為後續的純氙做準備。

 上輩子是暗物質的同學應該知道。

 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。

 那就是氙原子。

 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。

 但實際上。

 氙氣液化後的液氙,其實是一種會和暗物質發生弱相互作用的極端物質。

 液氙的密度非常高,每升大約三公斤,比鋁還要密集。

 當暗物質與氙原子核發生弱作用後。

 氙原子核會發生核反衝,暗物質的動量便會傳遞給氙原子。

 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。

 這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。

 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。

 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。

 二則是純氙的製取非常困難。

 目前有100個國家可以製取純度在99.00%以上的純氙,但能夠製取99.98%的國家嘛

 有且只有五個:

 霓虹、海對面、毛熊、兔子以及瑞典。

 嗯,瑞典。

 所以呢。

 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范疇,精度是不同的。

 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。

 因此趁著空隙,季向東便向眾人介紹起了具體的實驗方案——這麽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。

 “各位院士,我們的準備是這樣的。”

 操作台邊。

 季向東拿著一塊寫字板,飛快的在上面畫著示意圖:

 “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。”

 季向東說著,在【直接閃光信號】上畫了個圈。

 同時邊上標注了一個字母:

 L1。

 接著他頓了頓,又繼續說道:

 “但考慮到暗物質和液氙作用後,傳遞能量是一個非常複雜的過程,不可能那麽順利。”

 “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。”

 “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。”

 “頂部光電效應管接受到的信號,我們稱之為L2。”

 “有了這兩組信號,基本上就可以確定最終的結果了。”

 季向東的介紹用人話.錯了,通俗點的解釋來說就是

 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。

 當然了。

 這只是一個比喻,實際上要比這複雜很多很多。

 待季向東介紹完畢後。

 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:

 “小季,方案倒是可行,但是放射性背景的影響該怎麽消除呢?”

 “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。”

 “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麽。”

 “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。”

 聽到老院士這番話。

 其余眾人也讚許的點了點頭。

 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。

 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。

 畢竟今天他們的驗證數據,可能關系到華夏建國以來高能領域最重要的一個成果,怎麽謹慎都不為過。

 季向東顯然也早就想到了這點,很是從容的繼續在寫字板上解釋了起來:

 “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。”

 “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。”

 “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。”

 “由此我們準備從這裡切入,通過ΛCDM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。”

 “ΛCDM算法?”

 周紹平重複了一遍這個詞,眉頭不由微微皺起了些許。

 所謂ΛCDM。

 它讀法其實是Λ-CDM,屬於量子場論的一種模型。

 ΛCDM中的Λ代表暗能量,CDM則代表冷暗物質。

 量子場論發展於上世紀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。

 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。

 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。

 截止到目前。

 它與現有宇宙模型描述的誤差,大概在百分之三左右。

 在微觀領域,這其實是一個不小的差值。

 沒辦法。

 科學界對於暗物質的認知實在是太淺了。

 更關鍵的是.

 上頭曾經說過。

 在液氙這個情景中,暗物質的的命中率是1/100000000000000000000。

 模型本身有誤差,命中率又不確定。

 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。

 舉個例子。

 如果模型正確,並且命中率高,那麽應該會出現這麽一個結果:

 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。

 周期固定,到時候只要比較波峰差異就行了。

 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:

 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.

 沒有周期性的波峰波谷,幾乎無法消弭放射性背景的影響。

 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。

 這些大佬今天聚集到這裡,明顯表明了上頭的一個態度:

 暗物質必須要盡快完成複驗,然後進行公布。

 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後的臨時起意,也許是更高層的其他一些想法。

 總之現實就是如此。

 因此他們不存在什麽先用普通手段驗證一輪、過個把月再進行更精密複驗的可能——他們現在進行的,就是期末考。

 否則要完成普通複驗的話,大可不必如此大費周章。

 想到這裡。

 周紹平不由看向了季向東,對他問道:

 “小季,這部分方案能不能再優化一點兒?”

 季向東斟酌片刻,臉上露出了一絲難色。

 很明顯。

 周紹平的這個問題,一時半會兒顯然做不到。

 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。

 而是因為孤點粒子太特殊了。

 之前提及過。

 目前業內最火熱的暗物質候選一共有兩個微粒。

 一是惰性中微子——普通中微子是熱暗物質,那麽比較‘懶惰’的中微子,理論上應該就符合冷暗物質的要求了。

 二就是WIMP。

 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。

 對了。

 此前在介紹WIMP的時候,曾經說過科院有一位很喜歡仙俠的老教授,給WIMP取了一個【道標】的綽號。

 此人正是周紹平。

 總而言之。

 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。

 結果呢?

 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。

 這個情況落到現實,最直觀的反應就是.

 許多事先為WIMP的設備突然沒用了。

 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。

 但別忘了。

 錦屏實驗室收到這消息的時間也就二十多個小時。

 同時由於暗物質的特殊性,科院乃至更上頭不可能會再給那麽多的時間來準備——否則大家也不會急乎乎的跑到錦屏了。

 在這種情況下。

 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

 那還不如要他們去鼓搗五彩斑斕的黑呢。

 實際上。

 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。

 周紹平等人很快也意識到了這點,然後.

 幾位老院士的眼睛頓時就亮了起來。

 越有能力的人,往往就越不服老。

 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。

 只是這裡是季向東的主場,貿然開口顯然不太合適。

 而眼下方案存在瑕疵,這豈不是個天大的好機會?

 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。

 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。

 因此很快。

 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。

 討論開始後。

 周紹平首先拋出了一個想法:

 “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?”

 “強PC問題?”

 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:

 “周勞斯,那不是強核力的范疇噻?”

 “沒錯。”

 周紹平輕輕點點頭,不過很快又說道:

 “但老陳,你別忘了,強PC問題裡有個-Quinn度規,那可是符合暗物質模型的”

 陳姓老院士微微一愣,旋即一拍自己的腦袋:

 “mmp,老子怎把那個東西給忘囉.”

 強PC問題。

 這是一個量子色動力學的複雜內容,具體不必深究。

 總而言之。

 這裡的“強”對應強核力,CP則是指Charge Parity,也就是電荷-宇稱。

 對高等物理比較了解的同學應該知道。

 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:

 度規。

 最有名的就是愛因斯坦場方程組。

 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

 同時,這些度規還會對應某個模型。

 例如克爾度規對應的就是克爾黑洞。

 哥德爾度規對應的就是哥德爾宇宙等等.

 順便一提。

 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。

 也就是科幻片經常提到的“泡泡曲率引擎”。

 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。

 也就是幻想在前,理論在後。

 究竟是科學引導了科幻,還是科幻啟發了科學?

 好了。

 話題回歸原處。

 正如上頭所說的那些度規一般。

 -Quinn度規,也是強PC問題的一個特定解。

 這是以及Quinn在70年代提出來的-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。

 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。

 同時它能夠調整射散角,通過最靠譜的光程差來排除誤差。

 當然了。

 -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。

 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。

 因此很快。

 眾多院士又繼續開始了新一輪的頭腦風暴:

 “除了-Quinn度規,我覺得讓帶電粒子劃過TPC也是個不錯的想法嘛.”

 “要不和神岡那樣用重水中的氘去探測中微子?小季這裡的重水應該有不少。”

 “電離加聲子如何?”

 “我們之前搞高達的那個CQ機制我認為可行.”

 一個多小時後。

 五個候選方案被擺到了眾人面前:

 -Quinn度規。

 上9千克的Ge靶材。

 檢測暗物質對原子鍾的影響。

 進一步捕捉暗物質的次級粒子。

 以及

 允許誤差存在,通過多論實測曲線進行擬合分析。

 接著很快。

 次級粒子的方案首先被排除了。

 次級粒子屬於間接探測的范疇,它的原理很簡單:

 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。

 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。

 由頂針第一定律可知,孩子是媽媽省的。

 接著呢。

 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。

 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。

 但在眼下這個場合,顯然不太合適。

 接著很快。

 二、三兩個方案也被排除了。

 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。

 因此擺在眾人面前的,只剩下了兩個方案:

 用-Quinn度規模型複驗。

 或者允許誤差存在,通過多輪實測曲線進行擬合分析。

 然後

 眾人的意見便產生了很嚴重的分歧。

 在這27位院士中。

 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。

 “各位,我還是堅持-Quinn度規。”

 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:

 “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。”

 “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。”

 “這種方案與其說是排除誤差,不如說是在催眠自己。”

 周紹平這番話說完,周圍人頓時反應各異。

 有些院士讚同的點了點頭。

 有些院士面無表情。

 還有一些院士則皺著眉頭,明顯持反對意見。

 過了一會兒。

 現場唯一一位女性的院士開口了:

 “老周,話是這樣說沒錯,大家都知道-Quinn度規顯然要更合適一點兒。”

 “但問題是.我們要怎麽構建出廣域的規范場構型呢?”

 “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。”

 “你如果連破缺場都拿不出來,它在理論上再適用,現實裡也是一團鏡花水月而已。”

 周紹平聞言,有些煩躁的捏了捏鼻梁骨。

 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。

 所有人都知道。

 -Quinn度規或者說-Quinn能標,對於眼下的幫助顯然很大。

 但問題是

 它所建立的暗物質框架,更多偏向於軸子場。

 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。

 但對於孤點粒子來說,想要構建出一個廣域規范場構型卻非常麻煩。

 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范場局域u1對稱性。

 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。

 看著臉色陰晴不定的周紹平,女院士又安慰道:

 “老周,我覺得伱陷入某個思維誤區了。”

 “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。”

 “如果說我們能構建出合適的規范場,那麽當然可以用這個思路,可眼下”

 周紹平繼續默然。

 女院士這番話說的很有道理,他自然也知道這點。

 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:

 要做咱們就要做最好的,好到別人挑不出毛病才行。

 隨後他咬了咬牙,還是不準備放棄:

 “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!”

 聽到他這番話。

 另一位此前持反對態度的院士搖了搖頭,語氣也很坦誠:

 “老周,給你一些時間沒有問題,但思路呢?”

 “你要計算、構建廣域場,總是要有思路的吧?”

 “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?”

 “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!”

 “.”

 聽到這番話。

 周紹平張了張嘴,但最終還是沒有出聲。

 說到底。

 還是不甘心呐

 看著沉默的周紹平。

 一旁的侯星遠搖了搖頭,準備開口做出最後的決定。

 有些事情你做不到,那就不能怪別人選擇其他方式了。

 這是一個很現實的道理。

 然而就在侯星遠準備開口放棄之際。

 現場左邊的區域裡,忽然弱弱的響起了一道聲音:

 “那個.周院士,-Quinn度規的話,能不用雙電子捕獲的角度試試呢.”

 注:

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 (本章完)

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