第156章 造成質(zhì)子半徑之謎的罪魁禍?zhǔn)?
相比小組成員的激動(dòng)與瘋狂,徐川倒是淡定不少。
這個(gè)數(shù)值的確有些超乎他的預(yù)料,甚至可以說創(chuàng)造了歷史。
但他也是經(jīng)歷過大風(fēng)大浪的,不至于和其他的小組成員一樣激動(dòng)的大喊大叫。
而且,0.831飛米這個(gè)數(shù)字,物理界認(rèn)不認(rèn)可都不一定。
質(zhì)子的半徑之謎這個(gè)問題不是那么容易解決的。
如果是在數(shù)學(xué)界,當(dāng)一個(gè)問題有了一種解法和一個(gè)答案,只要確認(rèn)這種解法和答案是正確的,那么就可以宣布這個(gè)問題被徹底解決了。
但物理界不是,至少在面對這種有巨大爭議的問題時(shí)不是。
一種實(shí)驗(yàn)計(jì)算和驗(yàn)證出來的答案,并不那么保險(xiǎn)和容易讓人信服。
如果想要物理界全面接受這個(gè)數(shù)字的話,至少還需要另外一種截然不同的測量方法,得到一個(gè)一樣,或者說很近似的數(shù)字。
兩組方法完全不同的實(shí)驗(yàn),得到同一組數(shù)據(jù),且需要能復(fù)刻出來,這樣才能確保質(zhì)子半徑的精準(zhǔn)。
單獨(dú)的一組實(shí)驗(yàn)并不能說明什么。
不過現(xiàn)在,正如小組成員的瘋狂一樣,他們現(xiàn)在的確創(chuàng)造了新的記錄。
粒子物理界會(huì)為這個(gè)答案震驚的。
徐川可以保證,他的這次原子電荷半徑實(shí)驗(yàn)是完全可以復(fù)刻的。
只要數(shù)據(jù)分析工作沒有問題,那么0.831飛米這個(gè)半徑,將鎖定在氫原子身上,甚至有可能成為以后物理界的通用半徑。
等小組成員的激動(dòng)的情緒稍緩,徐川著手重新安排了工作。
他們需要對之前的實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)進(jìn)行重復(fù)檢查,確保所有的數(shù)據(jù)都正常,沒有任何的問題。
這是很重要的一步。
只有重復(fù)確認(rèn)這些實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)沒有問題,他才會(huì)公開向外進(jìn)行宣布,否則站在發(fā)布會(huì)上向外宣布一個(gè)錯(cuò)誤的數(shù)據(jù),會(huì)讓他們成為一個(gè)笑話。
細(xì)致的檢查工作開始,這一次,徐川親自將整體的分析數(shù)據(jù)過了一次。
整體而言并沒有什么問題,不過娜娜莉·凱斯勒提出的引力子和質(zhì)子的散射物理圖像分析數(shù)據(jù)引起了他的注意。
在這份分析數(shù)據(jù)中,出現(xiàn)了一個(gè)看上去有些‘異常’的數(shù)據(jù)計(jì)算。
“在電子束接觸到氫分子云被激發(fā)到3S態(tài)時(shí),能級數(shù)據(jù)似乎超出了以往的實(shí)驗(yàn)不少的樣子?”
顯示屏前,徐川摸著下巴盯著上面的計(jì)算數(shù)據(jù)。
重生后,他對各類數(shù)字的敏感程度似乎提高了不少的樣子,一眼就從這份計(jì)算數(shù)據(jù)中找到了有問題的地方。
思索了一下,徐川打開了自己的筆記本,將以前的質(zhì)子半徑測量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)從電腦中翻了出來。
簡單的一對比,果然,這次的加速實(shí)驗(yàn)在電子束接觸到氫分子云被激發(fā)到3S態(tài)時(shí),能級數(shù)據(jù)要高出了1.7。
這個(gè)數(shù)值并不算很大,但肯定會(huì)對最終的質(zhì)子的半徑數(shù)值造成影響。
“有情況?”
腦海中一個(gè)問號飄起,徐川找來了原始數(shù)據(jù),開始自己進(jìn)行分析。
單單對一小部分的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析花費(fèi)不了多長的時(shí)間,一刻鐘不到,他就完成了對這部分原始數(shù)據(jù)的分析。
娜娜莉·凱斯勒的工作并沒有任何問題,解析出的數(shù)據(jù)和他重復(fù)的驗(yàn)證一模一樣。
“奇了怪了,為什么這次的對撞實(shí)驗(yàn),電子束在接觸到氫分子云將其激發(fā)到3S態(tài)時(shí)能級要比歷史的對撞實(shí)驗(yàn)高出1.7個(gè)能級?”
“是受到了什么影響嗎?”
在對三份歷史實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和四份現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)完成分析后,徐川確認(rèn)了這個(gè)數(shù)值存在差異。
電子束在接觸到氫分子云將其激發(fā)到3S態(tài)時(shí)能級要比歷史的對撞實(shí)驗(yàn)高出1.7~1.8個(gè)能級。
盡管這個(gè)差異并不是很大,但的確存在,而且?guī)虢罄m(xù)的計(jì)算時(shí),的確干擾到了質(zhì)子的半徑,數(shù)字差不多有0.025~0.03飛米左右的樣子。
“是金屬容器對電子氫原子的碰撞造成的干擾導(dǎo)致的嗎?”
第一時(shí)間,徐川想到了自己的實(shí)驗(yàn)和其他歷史實(shí)驗(yàn)的差別。
如果說他這次的實(shí)驗(yàn)和以往的原子電荷半徑實(shí)驗(yàn)有什么差別的話,唯一的區(qū)別就是他借助CERN更為先進(jìn)的質(zhì)子加速器,取消掉了以往用于存儲(chǔ)氫原子云的金屬容器,直接將氫原子云導(dǎo)入了加速器的觀測管道中。
畢竟高能電子束在進(jìn)入金屬容易后,是會(huì)和金屬原子發(fā)生反應(yīng)的,其散射會(huì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)造成一定的干擾。
不過從以往的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來看,這個(gè)干擾并不是很強(qiáng),所以以往的實(shí)驗(yàn)幾乎差不多都忽視掉了這一塊的干擾。
但現(xiàn)在,敏銳的科研直覺和數(shù)據(jù)直覺告訴了徐川,或許,這一部分散射干擾,比物理學(xué)界以往的認(rèn)知要更強(qiáng)。
他可能在無意間找到了質(zhì)子半徑之謎這個(gè)問題中,為什么傳統(tǒng)的電子質(zhì)子散射原子電荷半徑實(shí)驗(yàn)得出的質(zhì)子半徑一直都是0.87飛米的原因。
想到這,徐川的眼神陡然明亮了起來。
傳統(tǒng)的電子質(zhì)子散射原子電荷半徑實(shí)驗(yàn)中,氫原子云的測試的確都是通過金屬容器來做的,這可能真的有些問題。
不過要進(jìn)行確定的話,需要用數(shù)據(jù)來說話。
這對于他而言并不是很難,通過這次的原子電荷半徑實(shí)驗(yàn)以及另一種名為‘類氫原子的能譜測量實(shí)驗(yàn)’的數(shù)據(jù)完全可以做到。
三類實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),對比之下的可信度就相當(dāng)高了。
如果真的能證實(shí)是金屬容器對高能電子束造成了散射干擾,那么質(zhì)子半徑之謎這個(gè)當(dāng)前物理界最火熱的難題之一,就能得到解決。
深呼吸了一口,壓下有些火熱跳動(dòng)的心臟后,徐川再度對手中的數(shù)據(jù)進(jìn)行了一遍仔細(xì)的核算。
計(jì)算沒有任何問題,從這八份他完成分析的數(shù)據(jù)來看,電子束在接觸到氫分子云將其激發(fā)到3S態(tài)時(shí),能級的確要比歷史的對撞實(shí)驗(yàn)高出1.7-1.8個(gè)能級。
這既有可能就是,通過金屬容器做氫原子云的測試造成的散射干擾,也有極大的可能就是質(zhì)子的電荷半徑為什么會(huì)偏差出現(xiàn)兩組的相差巨大的數(shù)值的原因。
找到了可能導(dǎo)致的問題的原因,剩下的就是用數(shù)據(jù)來進(jìn)行證明了。
不過目前來說這并不是最要緊的事情。
現(xiàn)在他要做的,是完成原子電荷半徑實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的檢查。
然后向CERN提交驗(yàn)收報(bào)告。
這才是現(xiàn)在應(yīng)該做的。
至于剛剛找到的原因,等提交完報(bào)告后再來做也沒關(guān)系。
在CERN,召開發(fā)布會(huì)是需要提前申請的。
比如這種完成實(shí)驗(yàn),提交驗(yàn)收報(bào)告的申請,就需要至少提前三天申請。
好讓CERN方面留出足夠的時(shí)間安排“驗(yàn)收人”,同時(shí)刊登講座信息,讓對此感興趣的物理學(xué)家過來聽講。
確認(rèn)這次的實(shí)驗(yàn)分析數(shù)據(jù)沒有問題,確認(rèn)計(jì)算出來的質(zhì)子半徑數(shù)據(jù)準(zhǔn)確后,徐川向CERN提交了召開發(fā)布會(huì)的申請。
在提交了申請材料后,CERN的審核組在第二天上午完成了審核,并將發(fā)布會(huì)安排在三天后。
至于這三天的時(shí)間,徐川則需要好好準(zhǔn)備一下報(bào)告材料,思慮應(yīng)對報(bào)告會(huì)上可能會(huì)出現(xiàn)的各種問題,以及挖掘歷史原子電荷半徑實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù),確認(rèn)金屬容器對高能電子束造成了散射干擾,是否會(huì)對質(zhì)子的半徑造成足夠大的偏差。
這是他這三天的時(shí)間與任務(wù)安排。
不過在此之前,他還有一件事情要做。
那就是將這次的結(jié)果報(bào)告給他導(dǎo)師。
他的導(dǎo)師威騰到現(xiàn)在都沒有回普林斯頓高等研究院,一直都待在酒店中都在等待他的實(shí)驗(yàn)完成。
帶著打印出來的資料,徐川乘坐電梯來到了三樓。
威騰住在這里。
敲了敲門,里面?zhèn)鱽砹恕罢堖M(jìn)”的聲音,徐川推開門走了進(jìn)去,房間中,威騰正坐在的木桌前和另一名老人交流著什么。
聽到動(dòng)靜,威騰和老人同時(shí)抬頭看了過來。
“導(dǎo)師。”
徐川喊了一聲,又向一旁的老人打了個(gè)招呼:“弗蘭克教授,您好。”
“你認(rèn)識我?”木桌邊,弗蘭克·維爾澤克好奇的問道。
徐川笑道:“您在夸克粒子理論和強(qiáng)作用理論方面所取得的卓越成就世人皆知。”
“我看過您的著作《存在之輕》和《奇妙的現(xiàn)實(shí):真實(shí)、奇妙的物理世界》等書籍。”
弗蘭克·維爾澤克笑道:“那只不過是給普通人看的東西而已,你這樣的優(yōu)秀青年,應(yīng)該從頂級期刊或者論文上去汲取知識。”
聞言,徐川笑了笑。
這大概是這位老教授平生最大的興趣愛好之一了。
他喜歡與其他學(xué)者交流,也喜歡指點(diǎn)其他人,特別是年輕學(xué)者,這讓他朋友眾多,但也有不少人討厭他這點(diǎn),認(rèn)為他喜歡好為人師。
不過整體來說,一名諾獎(jiǎng)大佬的指點(diǎn),絕大部分人都會(huì)認(rèn)真的去思考吧。
此外,這位老教授另一個(gè)興趣愛好就是出書立著了。
他寫過好些物理科普書籍,比如《存在之輕》《奇妙的現(xiàn)實(shí):真實(shí)、奇妙的物理世界》《美麗之問:宇宙萬物的大設(shè)計(jì)》《萬物原理》等等,是一名杰出的科普作家。
和維爾澤克打了個(gè)招呼后,徐川從身后取過背包,從里面掏了一疊打印紙出來,遞給了自己的導(dǎo)師威騰。
“老師,關(guān)于質(zhì)子半徑之謎實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)已經(jīng)分析完成了,我們得到了一個(gè)全新的質(zhì)子半徑數(shù)值,且它相對于以往的質(zhì)子半徑來說更小。”
“新的質(zhì)子半徑數(shù)據(jù)?”
聽到徐川的話語,愛德華·威騰眉頭一挑,好奇的從徐川手中接過了文件。
“0.831×10-15m±0.0016飛米。”
“的確和以前的測量數(shù)據(jù)完全不同,不過這次CERN使用的方法似乎也和以前的測量方法有所有不同,是你設(shè)計(jì)改進(jìn)的?”
翻了翻手中的資料,威騰感興趣的抬起了頭問道。
相比較一個(gè)全新的質(zhì)子半徑,他對這次CERN使用的改進(jìn)測量方法更感興趣。
徐川點(diǎn)了點(diǎn)頭,道:“的確優(yōu)化了一部分的實(shí)驗(yàn)步驟,從理論上來說,原先的方法使用的金屬容器都會(huì)對電子氫原子的碰撞造成一定的干擾,而這會(huì)導(dǎo)致觀測到的數(shù)據(jù)失真。”
“所以在此基礎(chǔ)上,我讓CERN的工作人員直接將氫原子注入到了加速管道中,避免了這部分的干擾,可以得到更加精準(zhǔn)的碰撞數(shù)據(jù)。”
“不過這種方法的局限性也很大,它需要性能更加強(qiáng)大的加速器來完成,”
威騰思索了一下,道:“這樣做的確可以優(yōu)化整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程,不過從理論上來說,它能優(yōu)化的程度應(yīng)該達(dá)不到使質(zhì)子的半徑進(jìn)一步降低的地步,伱的實(shí)驗(yàn)中還有什么其他改進(jìn)嗎?”
徐川搖了搖頭,道:“并沒有,質(zhì)子的半徑進(jìn)一步降低,可能的確和這次加速實(shí)驗(yàn)使用的這種方法有關(guān)系。”
聞言,威騰抬起了眼皮,盯著徐川。
他敏銳的意識到,他的這個(gè)學(xué)生可能發(fā)現(xiàn)了一些什么東西。
被自己的導(dǎo)師盯著,徐川再次從背包中摸出了一疊稿紙,遞了過去:“這是我昨天的新發(fā)現(xiàn)。”
“在優(yōu)化改進(jìn)了原子電荷半徑實(shí)驗(yàn),去掉了使用金屬容器作為氫原子云的實(shí)驗(yàn)裝置后,我發(fā)現(xiàn)高能電子束接觸到氫分子云被激發(fā)到3S態(tài)時(shí),能級數(shù)據(jù)要比其他實(shí)驗(yàn)室的原子電荷半徑實(shí)驗(yàn)?zāi)芗壐叱隽?.7~1.8左右。”
“而我手上恰好有之前做數(shù)據(jù)分析時(shí)下載的‘傳統(tǒng)電子質(zhì)子散射原子電荷半徑實(shí)驗(yàn)’和‘類氫原子的能譜測量實(shí)驗(yàn)’的數(shù)據(jù)。”
“通過初步的分析,我發(fā)現(xiàn)‘傳統(tǒng)電子質(zhì)子散射原子電荷半徑實(shí)驗(yàn)’幾乎都使用了金屬容器作為了氫原子云的實(shí)驗(yàn)裝置,在實(shí)驗(yàn)過程中,高能電子束會(huì)與金屬容器產(chǎn)生反應(yīng),造成的散射干擾。”
“而這部分的散射干擾,可能遠(yuǎn)超我們之前的認(rèn)知。”
“或許,這個(gè)問題就是造成質(zhì)子半徑之謎的罪魁禍?zhǔn)住!?
徐川將自己的想法和發(fā)現(xiàn)簡單的述說了一下,而后便安靜的等待著。
威騰結(jié)果稿紙后,認(rèn)真的翻閱了起來。
半響,他突然抬頭道:“麻煩給我紙筆。”
他被徐川的計(jì)算和發(fā)現(xiàn)吸引到了,從稿紙上的分析數(shù)據(jù)來看,可能答案的確真的就是這個(gè)。
(本章完)