飄天文學 > 女總裁的上門女婿 > 第四百一十章 建國后高能物理最重要的成果...誕生!(中)
  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佬則來到了操作臺,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,可以追溯到去年的十月份。”

  由于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,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佬面前混個眼熟啥的。

  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%以上的純氙,但能夠制取%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Λ-CDM,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,1-4區間平滑,5區間有個凸起,然后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,然后......

  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佬下場幫忙的想法。

  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Peei-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。

  Peei-Quinn度規,也是強PC問題的一個特定解。

  這是Peei以及Quinn在70年代提出來的Peei-Quinn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。….Peei-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Peei-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:

  Peei-Quinn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。

  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Peei-Quinn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。

  然后......

  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Peei-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Peei-Quinn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。

  Peei-Quinn度規...或者說Peei-Quinn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?”

  “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,Peei-Quinn度規的話,能不用雙電子捕獲的角度試試呢.....”

  .......

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