雖然很遺憾悟空號暗物質(zhì)探測衛(wèi)星上的技術(shù)沒有運(yùn)用到大型強(qiáng)粒子對撞機(jī)上,不過常進(jìn)院士的話卻給了徐川足夠的提醒,讓他想起了另外的一些東西。
上輩子他在CERN那邊做實(shí)驗(yàn)的時候,針對惰性中微子的發(fā)現(xiàn)和探測,找尋到的數(shù)據(jù)信息并不完整。
當(dāng)然,這個不完整指的并不是不足以驗(yàn)證惰性中微子和暗物質(zhì)的存在。
而是這些粒子的信息,依舊如同這輩子發(fā)現(xiàn)惰性中微子一樣,有一小部分無法確定。
如果說,前些年在歐洲原子能那邊發(fā)現(xiàn)惰性中微子,只是找尋到了這顆粒子常規(guī)態(tài)物質(zhì)的屬性,剩余的暗物質(zhì)屬性一點(diǎn)都沒有探測到的話;
那么上輩子就是屬于看到了一部分暗物質(zhì)屬性,能夠判斷出現(xiàn)它屬于暗物質(zhì),但并不全面。
只不過在當(dāng)時,他和眾多的物理學(xué)家們都因這個偉大的新大陸和新世紀(jì)所激動到不能自己,并沒有太過留意這些細(xì)節(jié)。
如今細(xì)細(xì)想來,這大概和CERN升級后的高亮度LH-LHC對撞機(jī)的探測器技術(shù)有關(guān)系。
正如常進(jìn)院士所說的一樣,對撞機(jī)探測器對暗物質(zhì)和暗能量的觀測,主要以以搜尋暗物質(zhì)在湮滅衰變時產(chǎn)生的能量、動量丟失信號為主。
或許上輩子的CERN在升級和優(yōu)化探測器的時候,走的路線正是這種。
這才以至于那時候他在發(fā)現(xiàn)尋找暗物質(zhì)的時候,僅僅只能確認(rèn)一部分信息。
因?yàn)閺睦碚撋蟻碚f暗物質(zhì)湮沒產(chǎn)生的帶電粒子(主要為正負(fù)電子對,中性中微子、光子以及帶電粒子等)。
這些粒子產(chǎn)生的信號會覆蓋整個電磁波段,且信號主要有兩類。
一為帶電粒子在當(dāng)?shù)卮艌龅耐捷椛洌幱谏潆娪^測波段;
而另一個則是高能電子與 CMB光子的逆康譜頓散射,散射后的光子一般處于 X射線波段。
由于暗物質(zhì)粒子、暗物質(zhì)密度輪廓以及磁場環(huán)境等不確定性因素,暗物質(zhì)
的間接探測需要綜合多波段的特征才有可能給出暗物質(zhì)的進(jìn)一步限制。
所以通過搜尋暗物質(zhì)在湮滅衰變時產(chǎn)生的能量、動量丟失信號為主的對撞機(jī),理論上來說是沒法看到暗物質(zhì)的全貌的。
而且暗物質(zhì)不參與電磁相互作用,不參與強(qiáng)相互作用,或者說不帶電荷和色荷。
所以它的主要組分不可能是標(biāo)準(zhǔn)模型中的任何一種粒子,也不可能是恒星坍縮形成的黑洞,它是一種從未發(fā)現(xiàn)過的物質(zhì)。
而暗物質(zhì)要求穩(wěn)定、不帶電、相互作用弱等性質(zhì),因此粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型中大部分的基本粒子都不可能構(gòu)成暗物質(zhì)。
若有可能,在常規(guī)粒子中唯一的可能是中微子。
不過由于中微子只能構(gòu)成所謂熱暗物質(zhì),與宇宙大尺度結(jié)構(gòu)的觀測不相符,因此常規(guī)中微子也被排除了。
這樣構(gòu)成暗物質(zhì)的粒子必然是超出標(biāo)準(zhǔn)模型的新粒子。
而他發(fā)現(xiàn)的惰性中微子并不屬于常規(guī)中微子形態(tài),所以它是屬于溫暗物質(zhì)中的一種。
不過即便是惰性中微子不屬于常規(guī)中微子,它依舊有一部分的物質(zhì)屬性在常規(guī)態(tài)范疇。
利用這一點(diǎn),從理論上來說,他能通過對高能對撞機(jī)的碰撞控制,強(qiáng)行將惰性中微子進(jìn)行湮滅,形成兩個其他粒子,從而對它的質(zhì)量等各種信息進(jìn)行觀測。
或許,他知道應(yīng)該從哪方面來重構(gòu)對撞機(jī)探測器了。
想到這,徐川的眼神頓時就明亮了起來。
他知道該怎么做了!
對面,在徐川陷入沉思的時候,常進(jìn)院士就端著茶杯小啜了起來。
就對面徐川這個狀態(tài),很明顯就能看出來是有了一些想法正思考,于是他也就沒有去打擾,靜靜等待著,直到他回過神來。
看著臉上帶著興奮神色的徐川,常進(jìn)笑了笑,好奇問道:“徐院士這是有想法了?”
徐川點(diǎn)了點(diǎn)頭,笑著開口道:“的確有了一些理論上的想法,不過還需要完善,至于是否有用,可能還需要等待對撞機(jī)和探測器全都制備出來后才能知道。”
對于未既定的科研理論,哪怕是有再大的把握,他也不會過于肯定的去說出來。
就像是學(xué)術(shù)界很多人都認(rèn)為他丟到arxiv上的論文可以當(dāng)做正式的期刊論文來看一樣,不管外界再怎么說,他也從來都不認(rèn)為自己不會犯錯,所發(fā)表出來的論文全都是正確的。
尤其是到了他現(xiàn)在這個高度,越是關(guān)鍵性的研究,越是要謹(jǐn)言慎行。
對面,聽到徐川這么說,常進(jìn)臉上帶著一些感興趣的神色,好奇的問道:“如果方便的話,能和我說說嗎?”
徐川笑了笑,道:“有什么不方便的,說起來,這份靈感還是常院士你給的。”
微微頓了頓,他整理了一下思緒后接著道:“在之前惰性中微子的身上,很明顯的出現(xiàn)了類似的特征。不過與理論上的暗物質(zhì)來說,惰性中微子多了一部分常規(guī)態(tài)屬性。”
“因此,利用這部分特性,對其進(jìn)行跟蹤,而后判斷暗物質(zhì)在高能碰撞的條件下可以轉(zhuǎn)變成兩種其他粒子的性質(zhì),不斷的實(shí)驗(yàn),就可以一點(diǎn)一點(diǎn)摸清楚和反推出暗物質(zhì)的‘暗’性質(zhì)。”
“不過從理論上來說,要在高能粒子的對撞過程中精準(zhǔn)的判斷出惰性中微子碰撞的數(shù)據(jù),是一件很難事情,這可能需要萬億億次甚至更多的碰撞,我們才能找到那一絲有用的線索”
聽完徐川的解釋,常進(jìn)思索了一下,旋即開口道:“按照這種思路來說,足夠多的碰撞數(shù)據(jù)說不定能完整的搜索到暗物質(zhì)粒子,至少是惰性中微子粒子的完整信息。”
“這對于物理學(xué)界來說,絕對是一個開天辟地般的發(fā)現(xiàn)。”
“只不過,要做到這點(diǎn)的話,你得先制造出惰性中微子,并想辦法讓它在對撞機(jī)中碰撞,還得排除掉其他粒子碰撞的影響。”
“這難度,可不是一般的大啊。”
作為暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星首席科學(xué)家,他很容易理解這種新的方法。
理論上來說的確可行,也能更全面的收集到數(shù)據(jù),但難度也真不是一般的大。
無論是想辦法制造出惰性中微子,還是引導(dǎo)其在對撞機(jī)碰撞,還是排除掉其他粒子的干擾,都不是一件容易,甚至可以說是都是難如登天的事情。
徐川笑著道:“如果能觀測到惰性中微子完整的信息數(shù)據(jù),付出再多,遇到的問題再困難,也都是值得的。”
和常進(jìn)常院士聊了一會關(guān)于各種粒子探測技術(shù)方面的東西后,徐川迫不及待的回到了辦公室中。
對于暗物質(zhì)的探索,他已經(jīng)有了一個大概的方向。
而接下來的工作,就是從理論上盡可能的去進(jìn)行完善了。
希望在物理學(xué)會召開的高能物理大會前,他能順利的解決這項(xiàng)工作。
日子就這樣一天天的過去。時間很快就來到了五月份的中下旬。
這些天以來,徐川就沒有再去星海研究院了。
長達(dá)半個多月時間,他潛心在南大完善著有關(guān)于惰性中微子與暗物質(zhì)的探測理論基礎(chǔ)。
“.借助量子場論,共動體積a中粒子數(shù)密度的改變率,1/ad/dt(n1a)=∫···∫∏j=1(dpj/(2π)δ+(pj-mj))((2π)δ(p1+p2-p3-p4)∑”
“在共動體積中,粒子數(shù)密度不會隨膨脹而稀釋,而方程右邊可以分成兩部分,其中暗物質(zhì)粒子產(chǎn)生湮滅過程的散射截面,1/ad/dt(n1a)=∫···∫∏j=1(dpj/(2π)δ+(pj-mj))”
“P為參與散射過程的各個粒子的四動量,|M|為散射振幅。”
“第二部分為各個粒子能量的平衡態(tài)統(tǒng)計(jì)分布.”
“即:暗物質(zhì)豐度的變化率等于其產(chǎn)生截面與湮滅截面之差,截面的物理意義是反應(yīng)發(fā)生的概率。”
“.”
一行行的算式在徐川手中不斷的寫下。
對于暗物質(zhì)的探索來說,玻爾茲曼輸運(yùn)方程是相當(dāng)重要的一部分。
它描述了暗物質(zhì)粒子豐度Y隨“質(zhì)溫比”x的演化規(guī)律,方程中的參數(shù)由具體的粒子物理模型決定。
而如果想要從無數(shù)的對撞信息數(shù)據(jù)中,找到需要的數(shù)據(jù),僅憑人力是完全不可能做到的。
這個時候,數(shù)學(xué)工具的重要性,就體現(xiàn)的淋漓盡致了。
只要最底層的計(jì)算公式能夠做出來,那么數(shù)學(xué)完全就可以利用計(jì)算機(jī)和軟件來建立起一個數(shù)學(xué)模型,利用數(shù)學(xué)模型來從萬億億條信息中,去尋找那一條需要的數(shù)據(jù)。
手中的簽字筆落下最后一個符號,徐川放下筆,長舒了口氣伸了個懶腰。
耗費(fèi)了半個多月的時間,他總算是將自己腦海中的想法完善了起來,并構(gòu)成了一套邏輯自洽的理論,以及一套計(jì)算從繁多參數(shù)中,計(jì)算惰性中微子碰撞湮滅后的轉(zhuǎn)變粒子的數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)公式。
剩下的,就是將這些理論轉(zhuǎn)變成實(shí)際的設(shè)備,以及數(shù)學(xué)模型了。
看著手中捏著的稿紙,徐川嘴角勾起了一個幅度。
看來又得麻煩一下學(xué)姐了。
紫金山腳下,距離川海材料研究所不遠(yuǎn)的川海網(wǎng)絡(luò)科技有限公司大廈下,徐川找到了正在辦公室中忙碌著自己工作的劉嘉欣。
帶著笑容,他敲了敲門。
辦公室中,正在研究著什么的學(xué)姐被敲門聲驚醒過來,抬頭看到他后明顯的愣了一下,隨即臉上飄起了一抹笑容。
“你怎么來了。”
徐川走上前,笑著道:“來看看伱啊。”
聽到這話,劉嘉欣耳垂頓時就泛紅了一片,徐川沒注意到,笑說了一句他的目光就落在了辦公桌上。
那上面,散亂的稿紙上有著密密麻麻的計(jì)算公式,良好的視力讓他清晰的看到了上面的一些數(shù)學(xué)公式,看起來有些熟悉的樣子。
掃了一眼稿紙,他好奇的問道:“你這是在研究數(shù)學(xué)?”
劉嘉欣點(diǎn)了點(diǎn)頭,將一縷垂下的青絲挽到耳后,回道:“嗯,關(guān)于人工智能方面的一些數(shù)學(xué)難題,想試試能不能解決。”
對于人工智能而言,底層的邏輯算法無疑是離不開數(shù)學(xué)的。
雖說普林斯頓的計(jì)算機(jī)學(xué)科算不上最頂級的那一批,但數(shù)學(xué)領(lǐng)域卻是其他學(xué)院拍馬都追不上的。
聽到這話,徐川頓時就來了興趣:“我看看?”
劉嘉欣點(diǎn)了點(diǎn)頭,整理了一下桌上的稿紙遞了過來。
徐川接過稿紙,翻閱了起來。
“基于分解基的大整數(shù)因子分解算法。”
稿紙上的標(biāo)題入目,他就愣住了。
這個標(biāo)題?
思索了一下,徐川猛的起頭,目光落在了學(xué)姐臉上,忍不住咽了口唾沫問道:“你在研究NP=P猜想?”
難怪他之前瞟一眼的時候,總感覺稿紙上的公式很是熟悉的樣子。
大正整數(shù)因子分解問題,正是七大千禧年難題NP=P猜想中一部分。
老實(shí)說,他真沒想到劉嘉欣在研究這方面的東西。
因?yàn)閷τ跀?shù)學(xué)界而言,與人工智能領(lǐng)域相關(guān)東西很多。
無論是線性代數(shù)、微積分、還是概率論與統(tǒng)計(jì)學(xué)或離散數(shù)學(xué),都影響著計(jì)算機(jī)最底層的邏輯算法。
不過若要說最關(guān)鍵,影響最大的,肯定是NP=P猜想。
它是七大千禧年難題中,唯一一個與計(jì)算機(jī)科學(xué)有關(guān)的難題,它的地位,在數(shù)學(xué)界和計(jì)算機(jī)科學(xué)中自然不用多說。
當(dāng)然,難度也不用多說。
被徐川熾熱的目光注視著,劉嘉欣有些不好意思的點(diǎn)了點(diǎn)頭。
在普林斯頓學(xué)習(xí)了幾年的時間,她學(xué)到的并不只是計(jì)算機(jī)科學(xué),還有很多的數(shù)學(xué)知識。只不過一直以來她都沒怎么表現(xiàn)出來自己的數(shù)學(xué)能力過。
尤其是在接手川海網(wǎng)絡(luò)科技有限公司后,為了打造安全防護(hù)平臺,更是很少有時間去研究數(shù)學(xué)。
直到去年防護(hù)平臺上線后,她才將時間和精力分了一部分到數(shù)學(xué)上。
NP=P問題本就是她在普林斯頓讀博時研究的數(shù)學(xué)方向之一,如今再度撿起來,最終的目的還是為了研究人工智能。