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第三百三十五章 再見了,1850(二)

作者:新手釣魚人  分類: 科幻 | 超級科技 | 輕松 | 新手釣魚人 | 走進不科學 | 更多標簽...
 
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走進不科學 第三百三十五章 再見了,1850(二)

看著寂靜的如同墓地一般的現場。

看著面前包括小麥、老湯在內,眾人臉上一道道錯愕的表情。

徐云的心中頓時浮現出了一股酣暢淋漓的痛快感。

終于揭秘了,過去這些日子可憋死他了......

在過去這段時間里,他對這套設備進行了最高最高規格的保密。

除了艾維琳之外。

沒有任何人見過這套設備的完全體。

例如廠房方面進行的是分散加工,每個小組單獨完成各自的生產內容,并不知道組合后的成品模樣。

這個模式和徐云囑托艾維琳生產的兩件小東西有些類似,只是那兩個小東西的分散度要更高一些罷了。

而在組裝方面。

徐云同樣安排的是分段組裝:

連夜安排人手分開組裝,完畢后立刻覆蓋上遮擋布,即便是老湯這個格物社社長也沒見過它的原貌。

而現如今這些‘觀眾’們驚愕的表情,則說明了一件事:

徐云事先所做的這些保密安排,全都是值得的!

當然了。

現場這些人的驚訝,其實也在徐云的預料之中。

畢竟縱觀過去所有副本。

無論是小牛的1665,還是老蘇的1100。

甚至算上小麥這個1850副本的前半部分,他都沒有拿出過如此驚世駭俗的東西。

甚至他敢拍著胸脯打包票:

在所有已知的穿越者中。

除了那種可以直接通過XX系統具現的掛壁,否則能在1850年自制出粒子加速器的決然不超過五指之數。

沒錯。

徐云此番拿出的壓軸設備,正是一臺——

粒子加速器!

括弧,究極究極乞丐版。

此前曾經介紹過,徐云今天準備做的第三個實驗就是電子的雙縫干涉實驗。

其中由于當初電磁波校驗時他埋下的伏筆——也就是誤導性的提出了電磁波是一種光,因此光子也被徐云順利的替代成了電子。

畢竟單個光子太難搞出來了。

像后世大部分實驗室使用的‘單光子’,實際上都只是能量光子,一般通過HBT實驗或者g2檢測。

因為能量是一份一份的,能制造出最小能量的頻率倍數,理論上生產出的就是單光子。

比如說你有一袋子相同的第三套一元硬幣,每枚硬幣重6.1g。

那么分揀的時候只要看電子秤的示數,出現了6.1就代表分揀出了一元硬幣,整個過程不會靠手去“摸”硬幣。

也就是靠著數值而非現象來生產光子。

真正的單光子生產起來非常非常復雜,比如衰減激光脈沖啊、自發四波混頻啊、或者人造原子輻射單光子等等。

這些技術即便是徐云他也搞不出來——或者說很難在幾個月內搞出來。

而能量光子呢?

這個概念在1850年顯然沒法服眾。

因此徐云最終思索再三,還是決定用電子替代光子。

可電子也有個問題啊:

電子雖然容易產生,但發射起來卻并不容易。

目前徐云能做到的電子發射手段只有一個,那就是發射陰極射線。

可陰極射線在發射的時候有個致命缺陷——它產生的束團都很長。

有點能散后,縱向發射度就很拉跨了。

因此擺在徐云面前的改良方法只有三種。

一是場致發射。

二是搞個半導體光陰極,里面加上碲化物,銻化物和IIIV化合物幾種東西。

然后再弄出個超時代的精細光柵差不多才能搞定。

三就是自己搞個多重組合環節,篩選出平流電子。

這也是為啥在后世,你很難看到電子雙縫干涉實驗視頻的原因——不信你上網搜一搜,幾乎看到的都是演示動畫或者一兩張圖片。

演示動畫和教科書里一般只會截取成像屏的部分,發射源看起來就是個電子槍在biubiubiu,實驗面積可能還沒個公共廁所大。

但實際上這個實驗要做起來,必須要用到加速器、甚至其他一些需要高度保密的儀器。

當然了。

這倒不能說是疏忽或者類似百度百科那樣的錯漏bug。

主要是對于高中學生而言,生成平流電子的環節深奧而又沒必要,屬于進階的專業知識。

所以自然就被化簡了。

而在1850年這個時代。

第二種可能性直接排除,第一種難度略微低一些,但作為壓軸戲碼未免有些降檔。

所以‘無奈’之下......

徐云只能選擇第三種方案。

也就是手搓一臺加速器。

上輩子的徐云沒有考上科大的少年班,只是以一個正常分數成為了一名普通的科大學生。

所讀專業則是近代物理系的粒子物理與原子核物理。

從這個專業不難看出,這是一個和微觀世界經常打交道的學科。

像歐洲核子中心大型強子對撞機上的ATLAS與ALICE實驗、海對面布魯克海汶國家實驗室相對論重離子對撞機上的STAR實驗、暗物質粒子探測衛星DAMPE...也就是悟空號的實驗這些——

徐云通通都沒參加過。

咳咳.......

不過徐云倒是參與過Belle實驗、大亞灣中微子實驗室的取數,燕京正負電子對撞機BEPCII的實驗等等.....

現在霓虹那臺叫做SuperKEKB的非對稱正負電子對撞機前身KEKB,徐云還曾經親自上手過。

普普通通吧.jpg。

可惜那時候超級陶粲裝置和CEPC的概念都沒提出來,不然他估摸著還能混點兒buff。

上輩子徐云和大大小小的加速器或者類加速器打了七八年的交道,自然也了解怎么樣可以組裝出一臺究極廉價乞丐版的粒子加速器。

不過考慮到咱們這是一本邏輯流,這里先補充幾個信息:

人類歷史上歷史上第一臺回旋加速器出現于1930年,能量為1MeV。

并且制造它的工藝實際上大約是1900年的水準。

而早先提及過。

眼下這個副本的由于小牛的緣故,工業...尤其是在光學儀器上的制造水準,同樣接近了1900年。

比如匯率換算就是按1900年來計算的。

也就是說在儀器方面兩個時代相差其實不算很遠,關鍵還是在于知識理論體系的差異。

而這恰恰是徐云這個穿越者的優勢項。

其次。

與徐云當初在1100副本中搞出來的發動機一樣。

這臺乞丐版加速器的核心邏輯原理依舊是只要應付少數次實驗,也就是今晚鼓搗完差不多就能報廢的意思。

不需要考慮長期穩定性。

很多環節就松了不知道多少倍了。

后世甚至有人專門賣自制加速器的畢業設計,大概五千塊錢左右吧。

自制過加速器、或者上輩子是加速器的同學應該都知道。

加速器這玩意兒設計起來主要有幾個難點要考慮:

1.要做哪種加速器?直線or回旋?

2.想用哪種帶電粒子?

3.如何聚攏粒子束?

4.能用多大的電壓加速?

5.如何探測加速后的粒子?

6.如何降低粒子在空氣中的能損?

這六個問題中,第一環節顯然是最簡單的。

因為徐云只需要生產平流電子,這是最簡單的微粒之一,量級低的可怕。

所以直線或者回旋甚至復合在一起都無所謂。

例如徐云設計出的這臺乞丐版加速器外觀就是個復合型,其中一側是一個直徑一米五左右、高度約半潘多拉的圓形鐵盒。

鐵盒的外側則連接著一條一百米長的通道,末端放著干涉成像板。

大概就是這樣:

O→I,那個I就是成像板。

這款加速器的原理非常簡單:

利用電磁感應產生的渦旋電場進行磁通量加速,大致有些類似奧運會里的鉛球,轉著到合適的位置就把球丟出去。

轉的圈數越多。

‘鉛球’被賦予的動能就越大。

接著最容易的則是2、4、5、6這四個問題。

后世的DIY流程一般是這樣的:

自己氪金上網去買個電離傳感煙霧報警器——里頭有镅241,這是一種非常安全的粒子源。

再加上數碼相機中的CMOS圖像傳感器作為探測器,以及一口高壓鍋和真空泵,就能把這些環節給搞定。

全套成本大概8000左右吧。

而徐云這次嘛.......

那就要更簡單許多了。

他需要加速的是電子,探測器自然是感應屏——如今真空管已經被徐云搞了出來,感應屏便也不再是個問題了。

電壓則由劍橋大學負責,反正魯姆科夫線圈的電壓肯定是足夠的。

至于降低能損......

“如各位所見,這臺加速器的內壁結構,我將其稱為束流管內壁。”

乞丐版加速器邊上。

徐云先是敲了敲它銀色的鋁質外殼,發出了冬冬冬的聲音。

又從側面打開了一個小口,露出了內部的情景:

“束管主要是用來保證內部的高真空,所以束管材料的選擇上需要低出氣率,并且相對磁導率接近于1。”

“這個概念類似于真空管,法拉第教授您應該對此并不陌生。”

從座位上趕到加速器邊上的法拉第湊上前看了幾眼,輕輕點了點頭。

原本時間線中的磁導率要在1885年才會被提出,但如今這個副本在小牛的影響下,磁導率也提前誕生了出來。(見295章)

因此如今徐云這么一解釋,法拉第倒也跟上了他的思路。

接著徐云地面上的一口箱子里取出了幾件東西,赫然是當初拜托艾維琳打造的鈹管等物:

“這是鈹管,它能起到封真空的作用,同時還能保證玩意電子在撞擊到內壁后產生非必要的影響——不過各位小心一點,鈹管劇毒又致癌,我們只能把它裝在玻璃里觀察,不能上手......”

“這個則是含有摻鋅鐵氧體的空芯螺線管,可以形成多孔結構,由于構建出一個臨時儲存環.......”

“右邊這個是純鉬的錐形體,可以在電子數量增加后放緩增速.......”

解釋的同時。

徐云還取出了一張早就準備好的示意圖,通過圖示進行更直觀的科普。

法拉第認真聽完徐云的介紹,接過示意圖看了好一會兒。

沉默片刻,又看著面前這條百米長龍,對問道:

“羅峰同學,這臺加...加速器一秒鐘可以發射多少電子?”

徐云想了想,說道:

“大概一千個左右吧。”

他的設計方案參考的是此前提及過的、內布拉斯加大學林肯分校的物理系研究團隊在2011年搞出來的方案。

也就是d/10.1088/13672630/15/3/033018。

這個方案首先讓兩把陰極射線槍互相發射,通過一處預先設置的電極后電子會偏轉。

然后經過控制極篩選,其次在預置的鋅板上發生——

光電效應。(憋死我了,光電效應的全部材料就是為這一章準備的)

在光電效應光中,原子會一個光子并產生一個自由電子,控制好數量就能統計出總數。

這個能級1850年的科學界不了解,但在后世隨便一個大物學生都能算出來。

假設有一群粒子并且這群粒子之間相互充分交換動能,達到平衡態。

那么這些粒子的動能就會滿足玻爾茲曼分布。

也就是EK3/2kT,其中T是溫度。

計算好動能后,一切就很簡單了。

只要再裝一個金屬環然后加上負電壓,由于電子也帶負電,所以調節這個電極上的電壓就可以讓電子減速,篩除一些偏轉方向錯誤的電子。

有些電子動能不夠,干脆就掉頭回去了。

這些電子被存儲到含有摻鋅鐵氧體的空芯螺線管中,經過再次偏轉就能再次成為可以發射的電子。

經過這樣一篩選,便可以做到階段性的多電子射出。

有手就行.JPG。

當然了。

由于精度問題,徐云肯定沒法保證每次都只有一個電子被發射出來。

但平均每毫秒一個電子的速度通過加速器還是不難的,也就是徐云所說的一秒鐘有1000個符合要求的電子打在顯像板上。

視線再回歸原處。

法拉第摸著加速器的外殼,手指頭有節奏的在上頭敲擊著。

不知為何,他對于這種通體銀色的光滑鋁制外表莫名的有些喜愛。

過了一會兒,法拉第忽然又想到了什么,手指一停,繼續對徐云問道:

“羅峰同學,你說的原理我差不多搞懂了,不過有一點我還是沒想明白.......”

“你所說的設計似乎只能篩選出方向、速度一樣的電子,但你怎么才能把它們聚攏到一起呢?”

徐云頓時一愣。

回過神后,心中再次浮現出一絲感嘆。

不愧是專業大老啊.......

看到這里頭還沒暈的同學應該還記得。

在上面提出的六點中,還有一個環節沒有給出答桉。

也就是第三點:

如何聚攏粒子束。

畢竟有了粒子源后,還需要考慮到束流聚焦的問題嘛。

不聚焦的話,恐怕要很久很久才會有實驗結果產出。

看著一臉好奇的法拉第,徐云再次從儲物箱里掏了掏,取出了一塊銀白色的金屬塊:

“法拉第教授,靠著這個就行。”

徐云拿出的金屬塊不同于密封的鈹管,說明它可以被上手。

于是法拉第便很信任的從徐云手中接過金屬塊,仔細的打量了起來。

這個金屬塊看上去方方正正的,大概有手掌大小,不過入手后的感覺卻有些......

柔軟?

法拉第嘗試性的用大拇指在金屬塊上捏了捏,輕輕的咦了一聲:

“嗯?這是......”

只見他在衣兜里掏了掏,取出了一枚隨身攜帶的小鐵片,輕輕放到了金屬塊下方三厘米的位置上。

很快。

啪——

鐵片迅速的吸附到了金屬塊上。

見此情形。

法拉第再次看向了徐云,試探著問道:

“這是....金屬磁極?”

徐云點了點頭,朝他豎起了一根大拇指,補充道:

“準確來說,這是一枚稀土磁鐵。”

在后世的大型粒子加速器中,完成束流聚焦工作的通常是超導四極磁鐵。

不過眼下徐云的粒子動能很小,因此他便拜托艾維琳鼓搗出了稀土磁鐵。

稀土磁鐵組成的磁四極子算是最好獲得的磁四極子之一,對于低能粒子聚焦的效果好到了一個很神奇的地步。

后世有個叫做加來道雄的霓虹人,也就是《超越時空》的作者,他在中學期間就自制了加速器。

而他那臺加速器使用的束流聚焦工具,使用的正是稀土磁鐵。

有了稀土磁鐵的幫助,平流電子的能勢態基本上被拉到了最滿。

也就是說.

電子雙縫干涉實驗的材料,此時已經完全準備妥當。

剩下的便是..

正式實驗!

由于此前全過程的高度保密,因此現如今能夠進行實驗操作的只有徐云一人。

在一切準備就緒后。

他帶著法拉第等人來到了乞丐版的操作臺前,按下了開關——注意,此時成像屏已經通電,處于運行檢測狀態。

轟轟轟——

魯姆科夫線圈迅速開始了工作。

尚未達到精細化的工藝水準,令線圈設備發出了類似后世拖拉機的聲響。

接著很快。

在強大的電壓之下。

刺啦刺啦~

真空管內開始出現了氣體放電,勢壘被擊破,一束陰極射線出現了。

與此同時。

徐云身邊的小麥一指示數表,拉動了幾下徐云的衣角,對他道:

“羅峰先生,您快看,示數表有反應了!”

徐云朝示數表掃了一眼。

點點頭,沒有說話。

示數表監測的是真空管周圍的電路情況,有陰極射線出現,示數表必然會發生變化。

如果連這一環節都能出問題,他干脆直接回到第一現場撞死在分析機上得了。

緊接著。

在徐云等人看不到的微觀世界里。

休休休~

一顆顆雜亂的電子開始飛快的在真空管中前進。

它們先在在間隙的中間遭遇殘留的空氣分子阻隔,經過一系列碰撞,產生了大量新的電子和正負離子。

由于電子運動的速度很快,因此電子大量集中在前進方向的前部。

而正離子則留在后部,并在管內形成了電子和正離子構成的集合體。

也就是電子崩。

接著由于基態能級的不同分部。

真空管內出現了阿斯頓暗區...陽極輝區

不同動量的電子,在真空管內完成了初篩。

有些繼續前進,有些和離子中和,有些則反復游蕩。

這種篩選比起人類的小蝌蚪馬拉松,甚至還要激烈上無數倍。

短短的初篩過后。

一秒鐘內通過的電子數量,降低到了0.167x104量級——這里的描述是電子云概念的‘個數’。(一般情況下描述電子用的是庫倫,這里的個數只是方便各位鮮為人同學直觀)

在初篩之后。

那些過關的電子進入了加速器中。

首先迎接他們的是純鉬的錐形體,加速器中的一個平衡器。

在錐形體的作用下,電子們以某個寫出來要占據454個字節、會被噴成水文的函數進行了縮量。

又有部分電子“倒”在了這里。

其余電子繼續前進,又到了下一關:

帶著負電的金屬環。

同性相斥,異性相吸,負電和電子很快產生了斥力。

就像逆水行舟一般。

有些動力不足或者方向的電子,又被殘忍的剔除到了摻鋅鐵氧體的空芯螺線管中.

就這樣。

在一道道預先設定的‘工序’的作用下。

電子的數量越來越少,但屬性上卻越來越穩定。

最終無限接近場致發射的效果。

在這一道道擺在明面、可以用物理知識解釋的‘工序’面前。

即便是喬吉亞·特里這個民科,也找不出任何的所謂漏洞。

喬吉亞·特里、阿伏加德羅、多普勒

他們所有人都只能靜待著結果。

這些逐漸穩定的電子很快被加速,并且穿過了徐云交由格物社社員打磨的“雙縫”。

整個過程看似漫長。

但在現實里,只用了僅僅幾秒鐘的時間便結束了.

一分鐘后。

成像板上第一次出現了微微的熒光閃爍。

徐云就這樣和眾人站在原處,靜靜的等待起了結果。

一分鐘

三分鐘.....

五分鐘

六分鐘

成像板上的圖像越來越多。

不過由于操作臺距離成像板足足有一百多米,所以眾人一時間倒也看不清具體的內容究竟長什么樣。

十多分鐘后。

徐云忽然關閉了加速器,吩咐小麥去將成像板封裝好,第一時間取回了現場。

待小麥返回后。

徐云將身位讓給了法拉第,由他來撕開封裝。

刺啦——

一旁的喬吉亞·特里第一時間沖到了桌邊,看清圖紙后忽然哈哈大笑了起來:

“兩道亮條紋,兩道亮條紋!”

“按照你說的加速器功能,發射出去的是一顆顆電子,那么它必然會在成像板上顯示出兩條桿。”

“這個現象證明不了你的任何觀點,恰恰相反,它驗證了光在特定情況下的前后性質是固定的!”

眾人聞言神色盡皆一震,紛紛靠了上來。

果然。

只見此時此刻。

成像板上赫然存在著兩條明亮的長桿!

兩條桿代表著粒子性,明暗相間的斑馬線代表著波動性。

這是1850年都知道的常識。

隨后喬吉亞·特里轉過頭,朝徐云一咧嘴,露出了黏著一片菜葉的后槽牙:

“羅峰,你完蛋了,你這是為自己挖了一座墳墓!”

看著笑的如同魂殿長老般的喬吉亞·特里,徐云輕輕搖了搖頭:

“特里先生,實驗還沒結束呢,你著什么急嘛。”

“上一個半場開香檳的倒霉蛋,現在還天天被天下足球盤點著呢。”

說完。

徐云便再按下了一個按鈕。

卡——

隨著一聲輕響。

原處的成像板位置上,出現了另一塊白色的晶石板。

徐云伸出手,遙遙指著這塊晶石板說道:

“如各位所見,這是一塊符合散射截面函數的非線性晶體板。”

“電子在打到晶體板后會在它的上方留下某些痕跡,起到和成像板完全一致的效果。”

“只是比起早先那塊成像板,它不需要通過電子設備就能記錄現象——這點法拉第教授已經驗證過了。”

一旁的法拉第很配合的點了點頭。

早先提及過。

由于一些營銷號的刻意歪曲夸大。

電子...或者說光子雙縫干涉實驗,有許多實驗過程已經出現了嚴重的失真。

比如此前重點提及過的‘攝像機’。

在電子雙縫干涉實驗中,它輸出端大致是這樣的:

光源→雙縫→成像板。

那些營銷號說的攝像機就位于雙縫的位置,稱其可以看到電子的軌跡。

但實際上呢。

目前人類沒有任何手段可以直接觀測到光子或者電子具體通過了哪條縫。

這里的‘攝像機’實際上指的是檢測手段,也就是位于‘成像板’位置上的檢測儀器,壓根不在雙縫上。

不開儀器,出現的就是干涉條紋。

開了儀器,出現的就是兩條桿。

目前接受度比較高的解釋,是儀器在開啟的時候記錄了信息,這種就導致了微粒波函數的坍塌。

波函數是個比較復雜的概念,理解起來就是形成波的一種特定‘函數’。

類似建筑的鋼筋結構。

這種函數一旦被觀測到就會失效,就像冰在陽光下會融化一樣。

‘鋼筋結構’一坍塌,波動性這個‘建筑’自然就消失了。

沒有了波函數,因此微粒就呈現出了粒子性。

光子或者電子或者說任何一種微觀粒子,都符合以上這個規律。

只是不同于光子的是。

電子在不開儀器的時候,你很難看到它的軌跡。

光子會‘發光’,不開儀器的話放個黑色的板子或者月見黑之類的非酋在后頭就行了。

但電子卻不一樣:

它只能通過電子云來‘顯像’。

因此在不開儀器的條件下,電子的顯像就比較困難了,得想想其他一些辦法。

徐云這次使用的,便是后世比較常見的晶格法。

在周期性的晶格中,相對論或非相對論的電子,會因為晶格周期調制展寬出能帶。

電子在通過它的散射截面后會出現一些黑色的痕跡,后世由此發展出了角分辨光電子能譜學。

這種方法嚴格來說,檢驗的其實是激發能帶。

好比隕石落在地上后砸了個大坑,通過這些坑的情況可以來反推隕石的能量、速度、大小,和直接看到隕石有著實質性的區別。

不過在1850年的物理學界,說它能夠檢測到電子卻也沒啥問題。

忽悠就完事兒了。

看著徐云鼓搗出來的新東西。

喬吉亞·特里又是冷哼一聲,雙手負在了身后,極有范兒的不再說話。

此時他感覺自己就像是一位釣到了大魚的釣魚老,魚兒正在做著最后的掙扎,而他只要熘好魚就行了。

在換好晶體板后。

徐云再次按下了開關。

轟轟轟——

依舊是與此前完全相同的過程。

線圈發電、

電子生成、

篩選、

現場一片寂靜,所有人都在等著最后的結果。

過了一會兒。

喬吉亞·特里忍不住看了眼手中的懷表,心中暗自算著魚兒上鉤的時間:

“還有十二分鐘”

小麥、老湯的臉上也出現了一絲緊張與凝重。

唯獨艾維琳依舊面色平靜,不知道在想些什么。

逐漸的。

一些黑色的小點開始出現在了晶石板上。

十多分鐘后。

徐云關掉加速器,依舊讓小麥去將晶體板帶回。

三分鐘后。

累的和老蘇家的驢似的小麥哼哧哼哧的扛著晶體板跑了回來。

晶體板剛一上桌,喬吉亞·特里便再次迫不及待的沖了上去:

“啊哈,羅峰,我看你這次還怎么嘴.”

結果話音未落。

喬吉亞·特里猖狂的表情便瞬間僵在了臉上,童孔瞪得滾圓。

幾秒鐘后。

一道驚呼聲響徹了現場:

“這....這怎么可能?!”

只見喬吉亞·特里面前的晶體板上。

赫然存在著多條明暗相間的.

斑馬線!

也就是說.

相同的實驗步驟之下,光(電子)居然在輸出端展露出了兩種性質!


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