第四百零九章 建国后高能物理最重要的成果...诞生！（上）

    在为众人介绍好B1实验厅后。

    季向东又带着众人先后参观了B2、C1等比较特殊的实验地点。

    毕竟一来很多设备还需要调试，不能立刻就展开复验流程。

    二来则是锦屏实验室的有些实验区域确实比较特殊，有很多都是暗物质方向的专用设备。

    即便在场的人中有90%都是院士，他们平日里其实也没多少机会接触到这些玩意儿——这个道理反过来也同样适用。

    例如潘院士他们经常用到的贝尔态集成观测环，季向东估摸着连怎么开示数都搞不明白。

    当然了。

    王老这些上了年纪的功勋并没有随行，而是被安顿在了休息室小憩。

    就这样。

    大概一个多小时后。

    季向东才带着一众老院士，回到了B1实验厅后头的设备室。

    这间设备室隶属于B1实验室的研究模块，电子设备很多，主要承担各种口令方案的输入。

    设备室的面积大概有三百多平米，看起来非常宽敞，中间的墙壁上安置着一块巨大的LED屏幕。

    屏幕下方是一个主控台，差不多是个2X8的规格。

    通常来说。

    这种布置的台下应该摆放着一些电脑以及其他设备，就像大家平时看到的卫星发射的指挥室一般。

    不过考虑到今天到场的大佬很多且年纪较大，实验室方面便撤去了那些桌子。

    取而代之的。

    则是一些人体工程学椅甚至躺椅。

    同时每张椅子上还准备有毛毯、茶水以及一些含糖量不是很高的小点心或者五谷粥。

    除此以外。

    在实验室的外头，还有一个由蓉城方面支援过来的专家团在等候待命，全是保健局的资深大佬。

    再往外甚至还有直升机随时准备起飞。

    毕竟这可是整整二十七位华夏院士，其中还包括了王老这种国宝，怎么样小心都不为过。

    很快。

    大多数院士都坐到了位置上，悠哉哉的喝起了茶。

    还有几位液闪方面的大佬则来到了操作台，就近听起了实验方案。

    毕竟他们和侯星远一样，都是昨天才收到了科大发现暗物质的通知，然后立马便乘坐飞机赶到了蓉城。

    也就是他们只知道这么个事儿，但具体的发现过程却并不了解。

    也就王老这样的顶级功勋，才会在抵达蓉城之前掌握到整个事情的全部细节。

    “整件事情最早呢，可以追溯到去年的十月份。”

    由于现场有众多大佬在场，潘院士便当仁不让的做起了讲解员，指着身边的赵政国道：

    “当时赵院士做了一次Λ超子的衰变参数实验，极化度达到了27%，世界首破，代号叫做4685。”

    赵政国闻言点了点头，补充道：

    “嗯，那是我第二次带队做的衰变实验，一开始我也没指望出啥好成果，结果没想到居然搞出了个首破，惭愧惭愧”

    听闻此言。

    一位来自华夏高能物理研究所的老院士思索片刻，微微颔首：

    “这事儿我有印象，小赵当天就把通讯稿传到了我这儿，如果没记错的话，那天还下了一场很舒服的雨。”

    赵政国回忆了两秒钟，也跟着点起了头：

    “哦对，是有那么场雨，把我小电驴的坐垫都打湿了，还是和保卫处借了条毛巾才顺利回的家。”

    周围顿时响起了一阵善意的笑声。

    随后潘院士顿了顿，又拍了拍身边徐云的肩膀，把他往前一推：

    “接着便是我这个学生计算出了概率轨道，试验后我们发现了4685Λ超子的伴生粒子，给它取了个孤点粒子的名字。”

    “再后来便是基态化处理，以及.”

    潘院士洋洋洒洒的将整个事情介绍完，不少院士看向徐云的目光顿时有些不一样了。

    这些老院士年纪普遍都不小，六七十岁起步，**十岁都有好几位。

    他们与互联网的交集基本上就是查询或者发表论文期刊，顶多就是远程会议。

    因此无论是吡虫啉还是此前的价格战抹黑事件，知道的人并不多。

    所以从一开始。

    他们便以为徐云只是个潘院士带来的后辈，主要是为了提携他在众多大佬面前混个眼熟啥的。

    结果没想到.

    徐云在整件事情中，有着令人意外的贡献？

    微粒轨道这玩意儿早先解释过，虽然挂着‘轨道’的名头，但它实际上是一个概率模型。

    这种概率模型光靠瞎猜是猜不到的，必须要有很强的计算能力和观察能力。

    比如当初丁肇中先生之所以能发现胶子，就是因为对喷柱上底夸克的色味进行了还原计算。

    当时他的计算持续了八个小时，最终才锁定了那颗当时未被发现的基本粒子。

    因此这条微粒轨道，不是任何人都能搞定的——何况徐云还如此年轻。

    有几位还在带项目的院士，不由自主的便想到了自己课题组的学生。

    虽然能进入这些大佬门下的无一不是天才，但他们显然做不到这点。

    潘院士收了个好学生啊

    当然了。

    这种感慨几乎是转瞬即逝，持续的时间很短。

    毕竟能够到场的这些院士，人生中接触最多的就是天才，天才在他们眼中可谓是过江之鲫。

    此时的徐云顶多就是让他们眼前一亮，然后就仅此而已了。

    与曹原等人比起来，徐云仍旧有所差距——至少明面上如此。

    因此很快。

    众人还是把注意力放到了验证环节的准备上。

    咕噜噜——

    随着季向东的操作。

    隔壁B1实验厅地下那个如同倒扣着碗的半圆球探测器里，开始通过管道灌起了水基液体闪烁体。

    这是在为后续的纯氙做准备。

    上辈子是暗物质的同学应该知道。

    暗物质虽然不存在标准的弱相互作用，但有个特殊情况不包括在内。

    那就是氙原子。

    氙气是一种惰性气体，大家比较熟知的运用应该是常见于半导体领域。

    但实际上。

    氙气液化后的液氙，其实是一种会和暗物质发生弱相互作用的极端物质。

    液氙的密度非常高，每升大约三公斤，比铝还要密集。

    当暗物质与氙原子核发生弱作用后。

    氙原子核会发生核反冲，暗物质的动量便会传递给氙原子。

    氙原子会因此达到激发态，形成一种二聚物，同时会伴随有少量的电子被电离。

    这些电子在电场作用下漂移到气-液表面，最终形成电致发光现象。

    这种反应之所以不被视作普通的弱相互作用，主要有两个原因。

    一是暗物质的的命中率是1/100000000000000000000——这不是随便按出来的数值，而是真实概率。

    二则是纯氙的制取非常困难。

    目前有100个国家可以制取纯度在99.00%以上的纯氙，但能够制取99.98%的国家嘛

    有且只有五个：

    霓虹、海对面、毛熊、兔子以及瑞典。

    嗯，瑞典。

    所以呢。

    目前弱作用框架基本上，不会讨论纯氙的情况——因为我们所说的暗物质属性框架是生活范畴，精度是不同的。

    由于4000吨的水基液体闪烁体灌注起来需要很长很长的时间。

    因此趁着空隙，季向东便向众人介绍起了具体的实验方案——这么多大佬来锦屏可不只是为了看戏，更是为了审计实验的误差。

    “各位院士，我们的准备是这样的。”

    操作台边。

    季向东拿着一块写字板，飞快的在上面画着示意图：

    “正常情况下来来说，原子退激发的时候会产生光子，所以在设备底部放上一个光子探测器去接受直接闪光信号就行了。”

    季向东说着，在【直接闪光信号】上画了个圈。

    同时边上标注了一个字母：

    L1。

    接着他顿了顿，又继续说道：

    “但考虑到暗物质和液氙作用后，传递能量是一个非常复杂的过程，不可能那么顺利。”

    “所以我们在在气-液表面与探测器顶层的光电效应管之间设立了另一个电场。”

    “这个电场的强度为10000V/cm，在这个强电场下，电子被加速轰击氙原子，这样就能够让电致发光现象被顶部的光电效应管接受了。”

    “顶部光电效应管接受到的信号，我们称之为L2。”

    “有了这两组信号，基本上就可以确定最终的结果了。”

    季向东的介绍用人话.错了，通俗点的解释来说就是

    放一盆水，然后把孤点粒子往里头塞进去，发亮的话就是暗物质。

    当然了。

    这只是一个比喻，实际上要比这复杂很多很多。

    待季向东介绍完毕后。

    此前那位来自华夏高能物理研究所、曾经审过赵政国通讯稿的老院士想了想，提出了一个问题：

    “小季，方案倒是可行，但是放射性背景的影响该怎么消除呢？”

    “虽然锦屏实验室的环境很‘干净’，但依旧会有一些普通的放射产生电磁相互作用，从而发出放射信号。”

    “无论是暗物质信号还是放射信号，载体都是光子，观测设备可不会管它们的源头是什么。”

    “如果研究的是其他物质还好说，但暗物质的特殊性在那儿，所以这种误差必须要避免才行。”

    听到老院士这番话。

    其余众人也赞许的点了点头。

    老院士的全名叫做周绍平，今年也快85岁了，属于华夏高能物理当之无愧的拓路者。

    他所说的放射性背景并不是在挑刺，而是一个必须要考虑到的问题。

    毕竟今天他们的验证数据，可能关系到华夏建国以来高能领域最重要的一个成果，怎么谨慎都不为过。

    季向东显然也早就想到了这点，很是从容的继续在写字板上解释了起来：

    “周老，您说的情况我们也考虑过，实验室方面事先便准备好了一套应对方案。”

    “正如您所说，普通的放射线有电磁相互作用，所以与氙原子的核外电子反应较多，而与氙原子核反应较少。”

    “因此它们主要会使氙原子发生电子反冲，所以在某个时间段内，L1信号的计数会较少。”

    “由此我们准备从这里切入，通过ΛCDM算法去比较L1和L2的阶段性差值，以此区分暗物质信号与普通的放射信号，从而降低放射性背景的影响。”

    “ΛCDM算法？”

    周绍平重复了一遍这个词，眉头不由微微皱起了些许。

    所谓ΛCDM。

    它读法其实是Λ-CDM，属于量子场论的一种模型。

    ΛCDM中的Λ代表暗能量，CDM则代表冷暗物质。

    量子场论发展于上世纪60年代到70年代，以非常简洁的形式解释了当时已经发现的基本粒子。

    到2012年希格斯玻色子发现为止，标准模型预言的所有粒子均被发现，量子场论的某些预言与实验结果的偏离度甚至小于亿分之一。

    但作为量子场论延伸出的暗物质情景模型，ΛCDM就比较拉跨了。

    截止到目前。

    它与现有宇宙模型描述的误差，大概在百分之三左右。

    在微观领域，这其实是一个不小的差值。

    没办法。

    科学界对于暗物质的认知实在是太浅了。

    更关键的是.

    上头曾经说过。

    在液氙这个情景中，暗物质的的命中率是1/100000000000000000000。

    模型本身有误差，命中率又不确定。

    因此季向东所谓的‘阶段性差值’，其实基本上就是一个伪命题。

    举个例子。

    如果模型正确，并且命中率高，那么应该会出现这么一个结果：

    报告分成20个区间，每隔4个区间便有一个波峰——也就是发生了碰撞。

    周期固定，到时候只要比较波峰差异就行了。

    但由于模型不正确的缘故，到时候实际出现的结果可能是这样的：

    依旧是20个区间，1-4区间平滑，5区间有个凸起，然后6-14全平滑，15、17产生了凸起.

    没有周期性的波峰波谷，几乎无法消弭放射性背景的影响。

    所以这个方案虽然可行，但绝对谈不上有多精确——至少配不上暗物质这个概念所应有的精度。

    这些大佬今天聚集到这里，明显表明了上头的一个态度：

    暗物质必须要尽快完成复验，然后进行公布。

    背后的原因周绍平不了解，也许是侯星远在从潘院士那边得知了他们想来锦屏后的临时起意，也许是更高层的其他一些想法。

    总之现实就是如此。

    因此他们不存在什么先用普通手段验证一轮、过个把月再进行更精密复验的可能——他们现在进行的，就是期末考。

    否则要完成普通复验的话，大可不必如此大费周章。

    想到这里。

    周绍平不由看向了季向东，对他问道：

    “小季，这部分方案能不能再优化一点儿？”

    季向东斟酌片刻，脸上露出了一丝难色。

    很明显。

    周绍平的这个问题，一时半会儿显然做不到。

    这倒不是说季向东能力不足，或者锦屏实验室这个国之重器就这水平。

    而是因为孤点粒子太特殊了。

    之前提及过。

    目前业内最火热的暗物质候选一共有两个微粒。

    一是惰性中微子——普通中微子是热暗物质，那么比较‘懒惰’的中微子，理论上应该就符合冷暗物质的要求了。

    二就是WIMP。

    WIMP完美契合了超对称模型，理论相当优美，折服了大多数物理学家。

    对了。

    此前在介绍WIMP的时候，曾经说过科院有一位很喜欢仙侠的老教授，给WIMP取了一个【道标】的绰号。

    此人正是周绍平。

    总而言之。

    由于这玩意儿在模型上实在是太合适了，于是这几十年来，无数全世界最优秀的实验物理学们都在沿着这个方向寻找暗物质。

    结果呢？

    科大不声不响的发现了一个孤点粒子，同时由于4685Λ超子的伴生性质，和此前所有的研究方向截然不同。

    这个情况落到现实，最直观的反应就是.

    许多事先为WIMP的设备突然没用了。

    如果说时间充足那还好说点，大不了群策群力调试一下设备，一两个月后说不定也能用上。

    但别忘了。

    锦屏实验室收到这消息的时间也就二十多个小时。

    同时由于暗物质的特殊性，科院乃至更上头不可能会再给那么多的时间来准备——否则大家也不会急乎乎的跑到锦屏了。

    在这种情况下。

    你想让实验室拿出一套完备到严丝合缝、不存在一点误差的方案

    那还不如要他们去鼓捣五彩斑斓的黑呢。

    实际上。

    光是季向东拿出的这份方案，都让一百多位科研人员掉了大半头发了。

    周绍平等人很快也意识到了这点，然后.

    几位老院士的眼睛顿时就亮了起来。

    越有能力的人，往往就越不服老。

    作为老牌的科研人，他们几乎从抵达锦屏地下实验室开始，就在巴望着能不能出点儿力了。

    只是这里是季向东的主场，贸然开口显然不太合适。

    而眼下方案存在瑕疵，这岂不是个天大的好机会？

    毕竟他们此行的名义之一，就是作为验证方案的外部顾问嘛。

    实际上季向平之前的那些话，也未必没有请这些大佬下场帮忙的想法。

    因此很快。

    一群头发花白的院士便围到了桌边，就地开始讨论起了实验方案。

    讨论开始后。

    周绍平首先抛出了一个想法：

    “诸位，咱们时间有限，我就先厚颜抛砖引个玉吧——我的想法是，咱们能不能从强PC问题中入手？”

    “强PC问题？”

    听到周绍平这番话，另一位川蜀口音很重的老院士便皱起了眉头：

    “周劳斯，那不是强核力的范畴噻？”

    “没错。”

    周绍平轻轻点点头，不过很快又说道：

    “但老陈，你别忘了，强PC问题里有个Peccei-Quinn度规，那可是符合暗物质模型的”

    陈姓老院士微微一愣，旋即一拍自己的脑袋：

    “mmp，老子怎把那个东西给忘啰.”

    强PC问题。

    这是一个量子色动力学的复杂内容，具体不必深究。

    总而言之。

    这里的“强”对应强核力，CP则是指Charge Parity，也就是电荷-宇称。

    对高等物理比较了解的同学应该知道。

    高等物理的很多问题在不同情况下往往会有着不同的解，而这些解有个统一的称呼：

    度规。

    最有名的就是爱因斯坦场方程组。

    目前爱因斯坦场方程组的度规有好几个，比如克尔度规、史瓦西度规等等

    同时，这些度规还会对应某个模型。

    例如克尔度规对应的就是克尔黑洞。

    哥德尔度规对应的就是哥德尔宇宙等等.

    顺便一提。

    爱因斯坦方程还有一个特殊的时空度规，叫做阿库别瑞度规。

    也就是科幻片经常提到的“泡泡曲率引擎”。

    这玩意儿很离谱的一点是，它的概念先出现于科幻片，然后阿库别瑞才在1994年得出了这个解。

    也就是幻想在前，理论在后。

    究竟是科学引导了科幻，还是科幻启发了科学？

    好了。

    话题回归原处。

    正如上头所说的那些度规一般。

    Peccei-Quinn度规，也是强PC问题的一个特定解。

    这是Peccei以及Quinn在70年代提出来的Peccei-Quinn机制，Helen Quinn也是最有希望拿到高能物理诺贝尔奖的女物理学家。

    它在某个能级下可以构建出一个暗物质的检验框架，并且超对称伴子也符合4685Λ超子的特性。

    同时它能够调整射散角，通过最靠谱的光程差来排除误差。

    当然了。

    Peccei-Quinn度规同样也有一些技术上的难点，具体是否可行还要进行更详细的讨论。

    这些院士眼下要做的，还是先粗略筛选出一些相对可行的方案，然后再进行逐一甄别。

    因此很快。

    众多院士又继续开始了新一轮的头脑风暴：

    “除了Peccei-Quinn度规，我觉得让带电粒子划过TPC也是个不错的想法嘛.”

    “要不和神冈那样用重水中的氘去探测中微子？小季这里的重水应该有不少。”

    “电离加声子如何？”

    “我们之前搞高达的那个CQ机制我认为可行.”

    一个多小时后。

    五个候选方案被摆到了众人面前：

    Peccei-Quinn度规。

    上9千克的Ge靶材。

    检测暗物质对原子钟的影响。

    进一步捕捉暗物质的次级粒子。

    以及

    允许误差存在，通过多论实测曲线进行拟合分析。

    接着很快。

    次级粒子的方案首先被排除了。

    次级粒子属于间接探测的范畴，它的原理很简单：

    是让暗物质粒子的次级粒子与探测器发生相互作用，从而间接获得暗物质粒子的信息。

    就好比妈妈是暗物质粒子，孩子是暗物质粒子衰变产生的次级粒子。

    由顶针第一定律可知，孩子是妈妈省的。

    接着呢。

    科学家们用相机给孩子们拍照，通过孩子们的长相倒推出妈妈的长相。

    这种做法在常规研究中不失为一种思路，难度也相对低点，而且还非常有意思。

    但在眼下这个场合，显然不太合适。

    接着很快。

    二、三两个方案也被排除了。

    这两种方案同样很难降低放射性背景的影响，起不到多少实际的作用。

    因此摆在众人面前的，只剩下了两个方案：

    用Peccei-Quinn度规模型复验。

    或者允许误差存在，通过多轮实测曲线进行拟合分析。

    然后

    众人的意见便产生了很严重的分歧。

    在这27位院士中。

    除了王老、张老和侯星远没有表态外，支持两种方案的院士各占一半。

    “各位，我还是坚持Peccei-Quinn度规。”

    周绍平先是拿起桌上的茶水抿了一口，又环视了周围一圈，方才继续说道：

    “1/100000000000000000000这个命中概率实在是太低太低了，我不认为通过多次测量，就能拟合出一条正常的曲线。”

    “咱们即便一天做十万次实验，小数点依旧还是推进不到十位以内。”

    “这种方案与其说是排除误差，不如说是在催眠自己。”

    周绍平这番话说完，周围人顿时反应各异。

    有些院士赞同的点了点头。

    有些院士面无表情。

    还有一些院士则皱着眉头，明显持反对意见。

    过了一会儿。

    现场唯一一位女性的院士开口了：

    “老周，话是这样说没错，大家都知道Peccei-Quinn度规显然要更合适一点儿。”

    “但问题是.我们要怎么构建出广域的规范场构型呢？”

    “光是轴子场现在都有十几个流派，更别说孤点粒子这个陌生的微粒了。”

    “你如果连破缺场都拿不出来，它在理论上再适用，现实里也是一团镜花水月而已。”

    周绍平闻言，有些烦躁的捏了捏鼻梁骨。

    这位女院士所说的情况，也正是现场众人意见不同的核心所在。

    所有人都知道。

    Peccei-Quinn度规或者说Peccei-Quinn能标，对于眼下的帮助显然很大。

    但问题是

    它所建立的暗物质框架，更多偏向于轴子场。

    虽然它能够控制微粒的出射角θ，让上下两个信号接收器通过光程差来避免放射性背景的误差。

    但对于孤点粒子来说，想要构建出一个广域规范场构型却非常麻烦。

    这不是说多花点时间就能解决的问题，涉及到了麦克斯韦方程组延伸出的规范场局域u1对称性。

    至少在刚才的讨论过程中，没人能够想到合适的切点——还是那句话，大家对孤点粒子太陌生了。

    看着脸色阴晴不定的周绍平，女院士又安慰道：

    “老周，我觉得伱陷入某个思维误区了。”

    “多次拟合的概率确实是不高，但锦屏实验室本身的条件就很好，所谓放射性背景的影响，其实基数并不大。”

    “如果说我们能构建出合适的规范场，那么当然可以用这个思路，可眼下”

    周绍平继续默然。

    女院士这番话说的很有道理，他自然也知道这点。

    但作为从上个世纪走来的物理人，周绍平或者说所有兔子的内心，都有着一种强迫症：

    要做咱们就要做最好的，好到别人挑不出毛病才行。

    随后他咬了咬牙，还是不准备放弃：

    “我们可以现在就开始计算，锦屏这边的设备很先进，短时间内未必不能有结果！”

    听到他这番话。

    另一位此前持反对态度的院士摇了摇头，语气也很坦诚：

    “老周，给你一些时间没有问题，但思路呢？”

    “你要计算、构建广域场，总是要有思路的吧？”

    “比如闪液重量多少，要不要上同位素，场强的方向大小，还有最重要的如何与暗物质发生作用——是碰撞、是湮灭还是滑动？”

    “不是大家反对你，如果你能拿出一个合适的思路，我这把老骨头第一个就给你去打下手！”

    “.”

    听到这番话。

    周绍平张了张嘴，但最终还是没有出声。

    说到底。

    还是不甘心呐

    看着沉默的周绍平。

    一旁的侯星远摇了摇头，准备开口做出最后的决定。

    有些事情你做不到，那就不能怪别人选择其他方式了。

    这是一个很现实的道理。

    然而就在侯星远准备开口放弃之际。

    现场左边的区域里，忽然弱弱的响起了一道声音：

    “那个.周院士，Peccei-Quinn度规的话，能不用双电子捕获的角度试试呢.”

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    (本章完)