先前提及過。
在微觀物理中。
基本粒子可以分成四類:
夸克,輕子,規(guī)範玻色子,以及Higgs粒子。
而夸克由於夸克靜閉的緣故,是沒法單獨存在的。
因此在微觀領域,夸克主要是成雙成三的存在:
比如一個正夸克和一個反夸克構成一個介子。
或者三個夸克或者三個反夸克構成一個重子。
重子和介子統(tǒng)稱爲強子,比如我們熟知的質(zhì)子和中子就屬於重子。
除此以外。
超子也是重子的一種。
它的特殊之處是至少含有一個奇異夸克, 可以通過研究超子來理解重子的相互作用方式。
目前發(fā)現(xiàn)的超子種類有很多。
比如Σ-超子、Ξ-超子,Ω-超子等等。
沒錯。
想必有些同學已經(jīng)想起來了。
《異世界征服手冊》中,兔子們用來轟開青城山天宮秘境的粒子束,使用的就是Ω-超子。
而不久前趙政國院士他們觀測到的Λ超子,同樣也是屬於以上的範疇。
看到這裡。
很多人可能有些懵圈了:
雖然這些內(nèi)容看起來很好理解,但Λ超子到底有啥具體意義呢?
Λ超子理論上的意義其實有很多。
比如它有可能協(xié)助發(fā)現(xiàn)傳說中的第五種力。
又比如對暗物質(zhì)與暗能量探測有幫助。
又甚至能夠研究中子星等等。
而在現(xiàn)實中。
最直接的影響就是你我用到的手機。
目前所有的手機都會用到量子理論的知識,因爲手機大部分核心部件都用到半導體,半導體材料的性能要根據(jù)量子力學進行推算優(yōu)化。
例如PN結當中存在一個gap。
按照通俗的理解就是,電勢能大於電子的動能,正常理解下電子是不可能穿過這個gap的。
但是在量子力學的範疇下,允許電子有一定的概率發(fā)生躍遷,這個現(xiàn)象叫電子的隧穿。
電子隧道顯微鏡利用的就是這個原理??梢钥吹讲牧媳砻娴膭菽芷鸱?
進而推斷材料表面結構,最終進行半導體研發(fā)。
比如目前三星已經(jīng)賣了一款搭載光量子芯片的手機Galaxy A Quantum,也就賣五百多刀。
光量子芯片用來產(chǎn)生量子隨機數(shù),保證加密算法在物理上絕對安全,這也算是未來的一類趨勢。
因此微觀的粒子研究其實和我們現(xiàn)實是息息相關的,只是由於最終產(chǎn)品是一個完整態(tài)的緣故,內(nèi)中的很多技術大家存在一定的信息壁壘罷了。
而比起其他超子。
Λ超子還要更爲特殊一些。
它是一類非常特殊的超子,它在覈物質(zhì)中的單粒子位阱深度是目前所有已知微粒中最深的。
說句人話錯了,通俗點的話。
它可以算是可控核聚變中非常關鍵的一道基礎。
因此目前各國對它的重視度都非常高,幾大頭部國家一年的相關經(jīng)費都是一到兩個億起步。
視線在迴歸原處。
趙院士他們的這次觀測徐雲(yún)倒是有所耳聞,衰變事例的最大極化度突破了26%,還是目前全球首破。
也算是個不大不小的新聞了。
不過要知道。
在趙院士他們首破之前, 國際上的最大極化度便達到了25%。
因此他們的首破在概念意義上是要大於實際意義的,只能領先半個身位的樣子。
但眼下徐雲(yún)手中的這道公式, 似乎指向的是另一個軌道:
別忘了。
二者相近的結合能數(shù)字, 實際上是徐雲(yún)將y(xn+1)改成了y(xn+2)後的結果。
換而言之。
在y(xn+1)這個軌道上,理論上是存在另一個不同量級的Λ超子的。
想到這裡。
徐雲(yún)的好奇心愈發(fā)濃烈了。
隨後他再次切換到極光系統(tǒng),將4685Λ超子的編號入了進去。
片刻過後。
一堆衰變事例樣本出現(xiàn)在了他面前。
微粒信息不像是其他研究,其自身是不需要太過考慮保密度的。
因爲前端粒子的研究和現(xiàn)代技術之間存在著不小的差異,你很難將某個微粒的發(fā)現(xiàn)直接擴展成某種技術,沒有太大的保密價值。
所以在發(fā)現(xiàn)了新型微粒或者相關信息後,發(fā)現(xiàn)人基本上都會大大方方的將所有信息公開。
趙政國院士上傳的衰變樣本一共有37張,分成了六個檔案。
其中標註了不少的衰變參數(shù),外加其他一些鮮爲人同學看起來如同天文數(shù)字、但實際上卻很重要的數(shù)據(jù)信息。
Λ超子的觀測方式是粒子對撞,而說起粒子對撞,很多人腦海中的第一反應都是‘百億級’、‘高精尖’之類特別有逼格的詞兒。
但你要說粒子對撞機到底有啥用,不少人可能就說不上來了。
其實這玩意的原理很簡單:
你想研究一個橘子,但你卻有一棟樓那麼粗的手指。
你感覺得到它,卻看不到它。
你想捏碎它,卻發(fā)現(xiàn)它總是狡猾的藏在你手指的縫隙裡。
它小到你沒辦法碰觸它,更不要提如何剝開它了。
直到有一天你忽然來了個靈感,用一堆橘子去撞另一堆橘子。
於是乎。
砰!
它們碎了。
你感覺到了橘子核、汁液、橘子皮。
又於是乎。
你知道了一個橘子是這樣的,有橘子核、汁液、橘子皮。
這其實就是對撞機的本質(zhì)。
在微觀領域中,橘子的汁液變成了各種帶電或者不帶電的粒子。
伱想要將它們分開,就要付出一定的能量也就是兩大袋橘子碰撞的力量。
那麼不同的尺度上分離物質(zhì)的組成部分需要多少能量呢?
分子之間的作用力最少, 平均在0.1eV以下eV是電子伏特, 指的是一個電子電荷通過一伏特電壓所造成的能量變化。
這是一個非常小的單位,作用只人體上可能就相當與被凢凢紮了一下。
化學鍵則要高點。
在0.1-10eV之間。
內(nèi)層電子大概在幾到幾十KeV,核子則在MeV以上。
目前最深的是夸克,夸克與夸克之間的能級要幾十GeV。
按照驢兄的工作表來計算,這種能級差不多要皮卡丘從武則天登基那會兒一直髮電到現(xiàn)在
而趙政國他們觀測的又是啥玩意兒呢?
同樣還是以橘子汁爲例。
兩顆橘子在撞擊後,橘子汁的濺射區(qū)域和圖像是沒法預測的,完全隨機。
谷毽
有些橘子汁濺的位置好點,有些差點,有些更是沒法觀測。
因此想要觀測到一種新粒子其實是非常困難的,你要拿著放大鏡一個個地點找過去,完全是看臉。
但如果你能提前知道它的軌道卻又是另一回事了。
比如我們知道有一滴橘子汁會濺到碰撞地點東南方37度角七米外的地面上,這個地面原本有很多污水淤泥,濺射後的橘子汁會混雜在一起沒法觀測。
但我們已經(jīng)提前知道了它的運動軌跡,那麼完全可以事先就在那兒放一塊乾淨的採樣板。
然後雙手離開現(xiàn)場,找個椅子做好,安靜等它送上門來就行。
眼下有了Λ超子的信息,還有了公式模型,推導“落點”的環(huán)節(jié)也就非常簡單了。
衆(zhòng)所周知。
N及衰變的通解並不複雜。
比如存在衰變鏈A→B→C→D……,各種核素的衰變常數(shù)對應分別爲λ?、λ?、λ?、λ?……。
假設初始t?時刻只有A,則顯然:N?=N?(0)exp(-λ?t)。
隨後徐雲(yún)又寫下了另一個方程:
dN?/dt=λ?N?-λ?N?。
這是B原子核數(shù)的變化微分方程。
求解可得N?=λ?N?(0)[exp(-λ?t)-exp(-λ?t)]/(λ?-λ?)。
隨後徐雲(yún)邊寫邊念:
“C原子核的變化微分方程是:dN?/dt=λ?N?-λ?N?,即dN?/dt+λ?N?=λ?N?”
“代入上面的N?,所以就是N?=λ?λ?N?(0){exp(-λ?t)/[(λ?-λ?)(λ?-λ?)+exp(-λ?t)/[(λ?-λ?)(λ?-λ?)]+exp(-λ?t)/[(λ?-λ?)(λ?-λ?)]}”
寫完這些他頓了頓,簡單驗算了一遍。
確定沒有問題後,繼續(xù)寫道:
“可以定義一個參數(shù)h,使得h?=λ?λ?/[(λ?-λ?)(λ?-λ?)],h?=λ?λ?/[(λ?-λ?)(λ?-λ?)],h?=λ?λ?/[(λ?-λ?)(λ?-λ?)]”
“則N?可簡作:N?=N?(0)[h?exp(-λ?t)+h?exp(-λ?t)+h?exp(-λ?t)]?!?
寫完這些。
徐雲(yún)再次看向屏幕,將Λ超子的參數(shù)代入了進去:
“N=N?(0)[h?exp(-λ?t)+h?exp(-λ?t)+……h(huán)nexp(-λnt)],h的分子就是Πλi,i=1~n-1,即分子是λ?λ?λ?λ?”
“Λ超子的衰變週期是17,所以h?的分母,就是除開Λ超子前一種衰變常數(shù)與Λ超子衰變常數(shù)λ?的差的積”
半個小時後。
極光軟件上現(xiàn)實出了一組數(shù)值。
a a 0 1000:
1 904.8374
2 818.7308
3 740.8182
7 496.5853
8 449.329
徐雲(yún)沒去看前面的數(shù)字,飛快的將鼠標下拉。
很快,他便鎖定了其中的第十八行:
18 165.2989。
有了這一組數(shù)字,接下來的問題就非常簡單了。
徐雲(yún)將這種數(shù)字輸入了極光模型,公式爲:
F(t):=N(t)/N(0)=e^(-t/π)。
這裡的“:=”是定義符號,它表示將右邊的東西定義成左邊的東西。
徐雲(yún)現(xiàn)在爲這個F(t)賦予了一個物理意義:
某個原子在時刻t依然存活(沒有衰變)的概率。
N=N?(0)[h?exp(-λ?t)+h?exp(-λ?t)+……h(huán)nexp(-λnt)]這個公式描述了到時刻t還剩多少原子,徐雲(yún)所作的是將剩下的原子數(shù)目比上最初的總原子數(shù),這個量自然就是在那堆剩下的原子中能找到徐雲(yún)想要的那個的概率。
非常簡單,也非常好理解。
極光系統(tǒng)連接的是中科院的次級服務器,使用的是中科院超算“夜語”的部分算力。
因此只過了十多分鐘。
他面前的屏幕上便顯示出了一個結果:
t=0,F(xiàn)=1。
見此情形。
徐雲(yún)瞳孔頓時微微一縮。
這個結果的意思就是
在一開始,y(xn+1)?y(xn)/h≈f這個軌道上便存在有一顆粒子。
只是在撞擊過程中它壽命終止或者躍遷失能了,所以最終沒有被捕捉到。
想到這裡。
徐雲(yún)沉默片刻,走出圖書館。
拿出手機撥通了一個號碼。
片刻過後。
手機接通,某個一聽就知道很帥的聲音從對頭傳了過來:
“喂,小徐?”
“嗯,是我,老師您這會兒有空嗎?”
“剛出實驗室,啥事兒?”
徐雲(yún)組織了一番語言,說道:
“老師,我之前不是研究過一個Σ超子的課題嗎?您還記得不?”
Σ超子是目前比較主流的超子之一,壽命爲0.15納秒,質(zhì)量比超子重一點。
徐雲(yún)的碩士課題便是Σ超子強相互作用下產(chǎn)生的能級產(chǎn)生影響,涉及到了一些量子色動力學理論範疇。
因此很快。
電話對頭便傳來了潘院士的回覆:
“沒錯,哦,我看到你開啓極光系統(tǒng)的記錄了,是研究有成果了嗎?”
極光涉及到了服務器的算力問題,每個學生的份額都是有限的。
潘院士作爲徐雲(yún)的導師,自然會收到相關通知,徐雲(yún)也沒打算瞞著他:
“是這樣的,老師,我在研究Σ超子的時候,忽然發(fā)現(xiàn)了一個比較特殊的相性軌道,本徵態(tài)上和Σ超子有些區(qū)別。”
“後來我用極光系統(tǒng)進行了模擬,發(fā)現(xiàn)它與趙院士不久前觀測到的4685Λ超子有些類似?!?
“所以我對這個軌道公式進行了優(yōu)化模擬,用Λ超子的衰變參數(shù)取代了Σ超子,最後發(fā)現(xiàn)”
電話對面。
潘院士原本正側著腦袋,用肩膀和耳朵夾著手機,雙手則在拆解一份秋刀魚外賣。
不過在聽到徐雲(yún)第一句話時。
他便隱約意識到了什麼,停下了手中的動作。
當徐雲(yún)最後一句話說完,他的表情已然凝重了許多,並且完全跟上了徐雲(yún)的思路:
“小徐,最後的F是多少?”
“t=0,F(xiàn)=1,換而言之,在那個軌道上應該存在有一顆新粒子。”
說完徐雲(yún)頓了頓,補充道:
“一顆可以被捕捉觀測的新粒子?!?
注:
玩?zhèn)€大的吧,各位可以猜猜這個新粒子會衍生出什麼技術。
目前可以公開的信息如下:
這個技術除了Λ超子有關外,還涉及到了DNA儲存技術和人工智能咪咪,以及獎勵公式中最後那部分的比值。(軌道公式只是三部分的第一部分)
猜對的話加三十更,我就不信了,這個也能有人能猜對?