第532章 尋找重中微子實驗

“從三代中微子振蕩的完整框架來看的話，對于中微子振蕩的理論研究，可以先從真空中的中微子振蕩入手……”

時間來到晚上8點，陳舟重新沉浸于自己的研究之中。

中微子振蕩理論的基礎，也是理想的真空狀態下。

中微子在真空中通過味態產生，傳播過程則是質量態。

最后再以味態進行探測，中微子混合味中的組成成分，就發生了改變。

這種中微子味轉移的現象，也就是中微子振蕩。

“中微子的味態是中微子質量態的線性疊加，具體符合式子是Vα（x）=α=1，2，3∑UaaVa（x）……”

陳舟的大腦在飛速運轉的同時，草稿紙上的公式，也開始多了起來。

在這個公式下方，陳舟又標注了三個條件。

1是中微子是確定能量和動量的平面波，2是中微子是相對論性粒子，3是中微子的傳播方向沿著一個確定的軸方向。

1是中微子必須要有質量差。

雖然知道對方要問什么，但當對方真的問出這些問題時，陳舟還是沒好氣的說道：“你真當我是神啊？說解決就解決了？”

克羅斯聞言，微微一愣，他扭頭看了陳舟一眼，總覺得這話好像在哪聽過，卻又想不起來了。

“這種狀態類似于真空中45°混合情況，振蕩得到極大增強！”

只不過，這些草稿紙并不全是中微子相關研究的內容。

雖然此時陳舟的研究重心，是放在CERN這次的尋找重中微子實驗上的。

腦海中飛速閃過兩個條件。

對于這一點，陳舟還是得給克羅斯點個贊的。

初步完成真空中中微子振蕩的理論梳理之后，陳舟瞥了眼時間，已經是夜里1點多了。

兩者之間的距離，大概在730公里左右。

陳舟有些哭笑不得的看了看手機，他是沒有想到的，有人竟然比他自己，把時間記得還清楚。

得到這個振蕩幾率的表達式后，陳舟停下了手中的筆，習慣性的點了點草稿紙。

這是因為，只有在前人所做的真空中的中微子振蕩實驗所作出的近似條件下，所推出的中微子振蕩實驗公式，再去談及比較復雜的太陽中微子振蕩實驗，才是有意義的。

隨即便和克羅斯一起，來到了對撞機實驗室。

隨后，解決完早飯問題，便回到了自己的房間。

陳舟在昨天就已經跟貝爾托盧奇說過，他需要獨立且安靜的空間和時間。

有趣的是，當陳舟跟米徹·約翰斯通問到這件事時。

不知為何，陳舟總覺得自己似乎漏掉了什么東西。

還有數學上極小模型綱領的研究，以及化學和材料學上，對粒子探測器的研究。

隨著對太陽中微子的MSW效應的研究，陳舟眼前的草稿紙，也逐漸變得厚了起來。

再者說，陳舟本人是不會在實驗室進行實驗的，就算是說了又能起什么作用呢？

陳舟書桌上的草稿紙，也堆了滿滿的兩摞。

生怕這群毛都沒長齊的“小孩”，把他實驗室里的昂貴設備給弄壞了。

由此也可以確定最基本的一點，中微子具有質量！

只有確定了這一點，尋找重中微子的實驗，也才有意義。

反正建不建，跟他的關系又不大，用得著這么急著解釋嗎？

沒有在這個問題上細究，也沒有打算詳細聽一聽米徹·約翰斯通已經準備好的說詞。

當然，陳舟也沒有繼續閉關研究的意思。

由此，也就可以確定，在中微子振蕩實驗中，要想精確的確定不同的中微子的質量差和混合角，實驗設置要選擇對應的，不同中微子振蕩參數合適的距離，使得振蕩項最大。

既然陳舟本人對本次尋找重中微子實驗的研究，是十分上心的，那就尊重他自己的意愿，在實驗安排上去配合他。

聽到陳舟的話，克羅斯頓時眼前一亮，他有些興奮地說道：“就知道你不會空手而歸的，接下來，就讓他們這群人見識一下，什么叫做天才吧！”

但這是客觀的實驗條件，暫時無法改變的。

是中微子振蕩發生需要滿足的兩個條件。

開始梳理太陽中微子MSW效應的陳舟，整個人的思維也變得異常活躍。

雖然說昨晚只睡了4個小時多點，但陳舟卻覺得自己的精神狀態，還是十分飽滿的。

其后在距離中微子流出口L處，安裝一個大型遠點探測器。

“在達到A≈Ar區域后，r為太陽中心到所在位置的距離，中微子變為一半Ve，一半Vμ……”

而這一次的尋找重中微子的中微子振蕩實驗，位于日內瓦的CERN，通過位于意大利地下的探測裝置ICARUS和OPERA，來進行實驗。

起床晨跑。

第二天，陳舟依照著自己的良好生活習慣。

可現在，人家完全有著自己的計劃，壓根不是那么好打動的。

“這種情況，對很多發生在共振區域的振蕩過程成立，在物質中振蕩加強稱為MSW效應。”

貝爾托盧奇雖然有些不愿意，但最終還是同意了陳舟的請求。

本來嘛，貝爾托盧奇和米徹·約翰斯通就是打著陳舟回來參加實驗，好讓他見識到CERN的強大實力，從而打動陳舟，讓這位史上最年輕的諾貝爾物理學獎得主加入的小心思。

只可惜，再次梳理了一遍的陳舟，也還是沒有找到那感覺里遺漏的內容。

他們自己是可以解決這件事的，實在不行，就當做沒看到好了。

所以，CERN的實驗準備，他就先不參加了。

但是，已經確定的研究方向和研究課題，他自然不會長時間放著，就此擱置。

對于這件事，張一凡也跟陳舟說過。

時間在流逝，但陳舟對中微子振蕩的研究，卻在逐漸深入。

克羅斯聞言，快速問道：“怎么樣？理論研究的結果？有沒有解決中微子振蕩的問題？能不能尋找到重中微子？”

不為別的，就是問問陳舟，明天是否會去CERN的對撞機實驗室。

也因為靈敏度的問題，以及遠距離實驗的各種因素，才會出現那些“美麗的錯誤”。

讓陳舟在實驗的具體內容上，認識CERN的強大實力，也是一種可行的辦法。

怎么說呢，有些人可能真的適合搞科研工作。

陳舟同時進行著極小模型綱領和粒子探測器材料的課題研究。

在看了一眼筆尖停留的地方后，他很爽快的回答了米徹·約翰斯通。

現在世界各國大多數高能物理實驗合作組，都采用長基線實驗方法來測量，并計算中微子振蕩，同時尋找相應的中微子粒子。

不過，貝爾托盧奇和米徹·約翰斯通一商量，兩人也改變了一開始的計劃。

頓了頓，陳舟隨口又補充了一句：“那個不叫讓他們見識一下，什么叫做天才，應該說，是時候表演真正的技術了。”

但由于中微子質量很小，其振蕩概率很低，所以L要遠達上千公里才有一定的靈敏度。

所以，為了保持自己研究的高效，也順便調節一下中微子研究的氛圍。

到實驗室后，陳舟看了一眼強忍著的克羅斯，忍不住笑道：“想問什么，你就問吧。”

從太陽的核心到太陽的表面，太陽的密度逐漸減小，在小于0.9個半徑范圍內，近似的看作其按指數形式減少。

唯一令張一凡感到尷尬的可能就是，那位希望借著陳舟之名，提升一下實驗室名氣的化學系博士。

也因此，這種實驗方法才被成為長基線中微子振蕩實驗。

想了想，陳舟并沒有立即對下一個，太陽中微子的MSW效應中中微子振蕩實驗，開展理論研究。

聽到這話的陳舟，表情略顯古怪的看了米徹·約翰斯通一眼。

克羅斯卻毫不介意道：“反正你明白我的意思就行，這是我新學的成語，以后在華國能用到。”

停頓了片刻，陳舟才悠悠說道：“離解決還有段距離，不過，初步的研究成果，還是有一些的，正好借著這次的實驗來驗證。”

不再點擊草稿紙，陳舟拿緊手中的筆，開始由二味中微子混合矩陣入手，結合振蕩公式，從理論上推導需要定義振蕩波長為多少，才能使得振蕩的幅度畢竟明顯。

結合這三個近似條件，陳舟手中的筆，快速的在草稿紙上移動。

最本質的問題，是他們在這個實驗室，進行相關的實驗。

但好在，借著“獨立”使用權的名義，張一凡順利地帶著自己的同學們，開始了粒子探測器的材料學實驗。

一周的時間，很快過去。

要知道，一天放下，可能沒有什么。

克羅斯不好意思地撓了撓頭：“你上次解決膠球實驗的問題，不就是說解決就解決了嘛……”

例如日國的K2K與超神岡探測裝置的距離在250公里，米國的費米國家加速器實驗室和MINOS實驗探測裝置的距離在730公里。

“在兩代中微子條件下，當物質中產生一個電子味中微子Ve，有Ve=cosφV1+sinφV2……”

陳舟的意思是，他來解決。

在陳舟爆肝研究的這一周時間，張一凡那邊也順利“入駐”了那所實驗室。

長基線中微子的振蕩實驗，首先由高能質子加速器產生強流μ中微子束，并在出口處安裝一個近點探測器。

等到他完成自己的理論研究之后，或者說，他取得了理論研究的初步進展之后，再來跟研究人員一起，進行CERN今年的這最后一項重大實驗。

米徹·約翰斯通立馬就表示，他們打算與另一實驗室合作，建一所新的遠點探測器，從而達到理論要求。

所以，這件事的解決，還在他們自己身上。

第二天，陳舟在晨跑結束后，快速的解決了早飯。

2是混合矩陣必須存在非零的非對角元素，也就是中微子必須是混合的。

果然，這位老同桌，還是靠譜的！

當陳舟一周時間的理論研究一結束，米徹·約翰斯通的電話便打了進來。

別說犯困打盹了，就連一丟丟走神，那都是絕對沒有的。

兩個探測器的結構，以及探測方法均相同。

說不定，有著這樣一位出色的物理學家，做理論研究的后盾，他們也能有一些意外的收獲呢？

回到房間的陳舟，很快便進入了狀態。

陳舟無奈的說道：“空手而歸可不是這么用的……”

陳舟頓時無語，雖然很想反駁，但又覺得對方說的貌似一點問題都沒有。

理論研究，在任何時候，也是從基礎到復雜的。

“當中微子傳播傳播到物質表面的時候，變為V2=cosφVμ+sinφVe……”

在一開始把張一凡誤認為陳舟后，就變成連面都不露一下了。

當然，這位化學系博士雖然不露面了，但卻沒少安排人進行盯梢。

陳舟搖了搖頭，這家伙最近確實挺用心在學漢語的，就怕到時候去了華國，因為溝通耽誤了實驗進度。

隨著時間的推移，陳舟也得到了想要的理論公式。

實際上，MSW效應在太陽中微子振蕩的過程中扮演很重要的角色。

但是，一旦時間超過一個界限，那放下的東西，可就不好撿起來了。

以近點探測器測量的中微子相互作用作為標準，然后與在遠點探測器測量到的中微子相互作用作比較，就可以判定是否存在中微子振蕩，并可知道中微子振蕩的模式。

當聽到張一凡這話時，陳舟的嘴角不自覺地露出了一絲笑意。

陳舟隨即便開始回到實驗本身，開始跟米徹·約翰斯通討論起實驗的事情。

但張一凡卻說，這種事沒必要讓陳舟再操心了，他之所以說一下，只是讓陳舟心里有個數。

他在理論研究上的初步成果，必須要有CERN的這邊的配合才行。

明天開始，正式進入CERN的對撞機實驗室，開始著手參與這一次尋找重中微子的實驗。

和日國、米國的實驗室一樣，CERN這邊所做的長基線中微子振蕩實驗，因遠點探測器和近點探測器距離，只有幾百公里。

要短于理論要求的上千公里，所以實驗的精度以及靈敏度，都比較低。

他重新拿起先前放在一邊的草稿紙，開始著手再次梳理一遍。

當他一投入進去的時候，立馬就變得不一樣了。

“這里的α，β為中微子的味態，t為質量本征態的時間演化，i是x軸的單位向量，U*為混合矩陣，Δmab為中微子的質量差，p為中微子的存活幾率……”

“……最后，可以得到振蕩幾率的表達式：p（α→β；t）=∑|U*αa||Uβa|+2Re[a≠b∑U*αaUβaUabU*βb·exp（-i（Δmab/2p）t）]……”

要不然，這終歸只是白紙上的文字。

只不過，陳舟沒想到的是。

在聽完了他的描述，并翻閱了研究論文之后。

米徹·約翰斯通兩眼放光的說道：“你等著，我馬上就去找貝爾托盧奇博士！”

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(本章完)