第四百零九章 建國后高能物理最重要的成果...誕生(上)

走進不科學 第四百零九章 建國后高能物理最重要的成果...誕生(上)

在為眾人介紹好b1實驗廳后。

季向東又帶著眾人先后參觀了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，不能立刻就展開復驗流程。

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。

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

當然了。

王老這些上了年紀的功勛并沒有隨行，而是被安頓在了休息室小憩。

就這樣。

大概一個多小時后。

季向東才帶著一眾老院士，回到了b1實驗廳后頭的設備室。

這間設備室隸屬于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，中間的墻壁上安置著一塊巨大的led屏幕。

屏幕下方是一個主控臺，差不多是個2x8的規格。

通常來說。

這種布置的臺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老很多且年紀較大，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老。

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，怎么樣小心都不為過。

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老則來到了操作臺，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，然后立馬便乘坐飛機趕到了蓉城。

也就是他們只知道這么個事兒，但具體的發現過程卻并不了解。

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。

“整件事情最早呢，可以追朔到去年的十月份。”

由于現場有眾多大老在場，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。”

趙政國回憶了兩秒鐘，也跟著點起了頭：

“哦對，是有那么場雨，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。

隨后潘院士頓了頓，又拍了拍身邊徐云的肩膀，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。”

“再后來便是基態化處理，..”

潘院士洋洋灑灑的將整個事情介紹完，不少院士看向徐云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，知道的人并不多。

所以從一開始。

他們便以為徐云只是個潘院士帶來的后輩，主要是為了提攜他在眾多大老面前混個眼熟啥的。

結果沒想到.....

徐云在整件事情中，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夸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——何況徐云還如此年輕。

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。

雖然能進入這些大老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。

此時的徐云頂多就是讓他們眼前一亮，然后就僅此而已了。

與曹原等人比起來，徐云仍舊有所差距——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里，開始通過管道灌起了水基液體閃爍體。

這是在為后續的純氙做準備。

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于半導體領域。

但實際上。

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。

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后。

氙原子核會發生核反沖，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。

二則是純氙的制取非常困難。

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.....

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。

由于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——這么多大老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。”

操作臺邊。

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：

接著他頓了頓，又繼續說道：

“但考慮到暗物質和液氙作用后，傳遞能量是一個非常復雜的過程，不可能那么順利。”

“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，然后把孤點粒子往里頭塞進去，發亮的話就是暗物質。

當然了。

這只是一個比喻，實際上要比這復雜很多很多。

待季向東介紹完畢后。

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么消除呢？”

“雖然錦屏實驗室的環境很‘干凈’，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么。”

“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。

其余眾人也贊許的點了點頭。

老院士的全名叫做周紹平，今年也快85歲了，屬于華夏高能物理當之無愧的拓路者。

他所說的放射性背景并不是在挑刺，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，怎么謹慎都不為過。

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沖，所以在某個時間段內，l1信號的計數會較少。”

“由此我們準備從這里切入，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？”

周紹平重復了一遍這個詞，眉頭不由微微皺起了些許。

所謂Λcdm。

它讀法其實是Λcdm，屬于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。

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于億分之一。

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。

科學界對于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，并且命中率高，那么應該會出現這么一個結果：

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。

但由于模型不正確的緣故，到時候實際出現的結果可能是這樣的：

依舊是20個區間，14區間平滑，5區間有個凸起，然后614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。

這些大老今天聚集到這里，明顯表明了上頭的一個態度：

暗物質必須要盡快完成復驗，然后進行公布。

背后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。

總之現實就是如此。

因此他們不存在什么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。

否則要完成普通復驗的話，大可不必如此大費周章。

想到這里。

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，那么比較‘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小說的老教授，給wimp取了一個道標的綽號。

此人正是周紹平。

總而言之。

由于這玩意兒在模型上實在是太合適了，于是這幾十年來，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，同時由于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，一兩個月后說不定也能用上。

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。

同時由于暗物質的特殊性，科院乃至更上頭不可能會再給那么多的時間來準備——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發了。

周紹平等人很快也意識到了這點，

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。

只是這里是季向東的主場，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老下場幫忙的想法。

因此很快。

一群頭發花白的院士便圍到了桌邊，就地開始討論起了實驗方案。

討論開始后。

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問題里有個pe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啰.....”

強pc問題。

這是一個量子色動力學的復雜內容，具體不必深究。

總而言之。

這里的“強”對應強核力，cp則是指chargeparity，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，它的概念先出現于科幻片，然后阿庫別瑞才在1994年得出了這個解。

也就是幻想在前，理論在后。

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。

pe度規，也是強pc問題的一個特定解。

這是pen在70年代提出來的pe機制，helenquinn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，并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。

pe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，然后再進行逐一甄別。

因此很快。

眾多院士又繼續開始了新一輪的頭腦風暴：

“除了pe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？小季這里的重水應該有不少。”

“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”

一個多小時后。

五個候選方案被擺到了眾人面前：

pe度規。

上9千克的ge靶材。

檢測暗物質對原子鐘的影響。

進一步捕捉暗物質的次級粒子。

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。

次級粒子屬于間接探測的范疇，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pe度規模型復驗。

或者允許誤差存在，通過多輪實測曲線進行擬合分析。

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占一半。

“各位，我還是堅持pe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。

有些院士贊同的點了點頭。

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pe度規顯然要更合適一點兒。”

“但問題是.....我們要怎么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，現實里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。

pe度規...或者說pe能標，對于眼下的幫助顯然很大。

但問題是

它所建立的暗物質框架，更多偏向于軸子場。

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。

但對于孤點粒子來說，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，我覺得你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，其實基數并不大。”

“如果說我們能構建出合適的規范場，那么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，都有著一種強迫癥：

要做咱們就要做最好的，好到別人挑不出毛病才行。

隨后他咬了咬牙，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？”

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“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。

還是不甘心吶......

看著沉默的周紹平。

一旁的侯星遠搖了搖頭，準備開口做出最后的決定。

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。

現場左邊的區域里，忽然弱弱的響起了一道聲音：

“那個....周院士，pe度規的話，能不用雙電子捕獲的角度試試呢.....”