第四百零九章 建國後高能物理最重要的成果...誕生！（上）

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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。

畢竟一來很多裝置還需要除錯，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裝置。

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整合觀測環，季向東估摸著連怎麼開示數都搞不明白。

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實驗廳後頭的裝置室。

這間裝置室隸屬於B1實驗室的研究模組，電子裝置很多，主要承擔各種口令方案的輸入。

裝置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螢幕。

螢幕下方是一個主控臺，差不多是個2X8的規格。

通常來說。

這種佈置的臺下應該擺放著一些電腦以及其他裝置，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穀粥。

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，怎麼樣小心都不為過。

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檯，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麼個事兒，但具體的發現過程卻並不瞭解。

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超子的衰變引數實驗，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，是有那麼場雨，把我小電驢的坐墊都打溼了，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機率軌道，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。

他們與網際網路的交集基本上就是查詢或者發表論文期刊，頂多就是遠端會議。

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，但它實際上是一個機率模型。

這種機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——何況徐雲還如此年輕。

有幾位還在帶專案的院士，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，開始透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，而是真實機率。

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範疇，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。

“各位院士，我們的準備是這樣的。”

操作檯邊。

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，所以在裝置底部放上一個光子探測器去接受直接閃光訊號就行了。”

季向東說著，在【直接閃光訊號】上畫了個圈。

同時邊上標註了一個字母：

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，不可能那麼順利。”

“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訊號，我們稱之為L2。”

“有了這兩組訊號，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麼消除呢？”

“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，從而發出放射訊號。”

“無論是暗物質訊號還是放射訊號，載體都是光子，觀測裝置可不會管它們的源頭是什麼。”

“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。

其餘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資料，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。

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訊號的計數會較少。”

“由此我們準備從這裡切入，透過ΛCDM演算法去比較L1和L2的階段性差值，以此區分暗物質訊號與普通的放射訊號，從而降低放射性背景的影響。”

“ΛCDM演算法？”

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，那麼應該會出現這麼一個結果：

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。

週期固定，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：

暗物質必須要儘快完成複驗，然後進行公佈。

背後的原因周紹平不瞭解，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。

因此他們不存在什麼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最佳化一點兒？”

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。

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的裝置突然沒用了。

如果說時間充足那還好說點，大不了群策群力除錯一下裝置，一兩個月後說不定也能用上。

但別忘了。

錦屏實驗室收到這訊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麼多的時間來準備——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。

周紹平首先丟擲了一個想法：

“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，那不是強核力的範疇噻？”

“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Peccei-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ChargeParity，也就是電荷-宇稱。

對高等物理比較瞭解的同學應該知道。

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。

話題迴歸原處。

正如上頭所說的那些度規一般。

Peccei-Quinn度規，也是強PC問題的一個特定解。

這是Peccei以及Quinn在70年代提出來的Peccei-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，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，透過最靠譜的光程差來排除誤差。

當然了。

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。

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Peccei-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：

Peccei-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，透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範疇，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資訊。

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，透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Peccei-Quinn度規模型複驗。

或者允許誤差存在，透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，支援兩種方案的院士各佔一半。

“各位，我還是堅持Peccei-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這個命中機率實在是太低太低了，我不認為透過多次測量，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Peccei-Quinn度規顯然要更合適一點兒。”

“但問題是.我們要怎麼構建出廣域的規範場構型呢？”

“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樑骨。

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。

Peccei-Quinn度規或者說Peccei-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，讓上下兩個訊號接收器透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範場構型卻非常麻煩。

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範場局域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。”

“多次擬合的機率確實是不高，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範場，那麼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，錦屏這邊的裝置很先進，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，Peccei-Quinn度規的話，能不用雙電子捕獲的角度試試呢.”

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(本章完)