第482章 实验前夕
SLAC的宿舍楼里,陈舟正坐在书桌前吗,习惯性的拿笔点着草稿纸。
费曼曾经说过,“如果在某场灾难中,所有科学知识都被毁灭,只有一句话传给下一代,什么话能用最小的几个词,包含最多的信息?我想是原子假说,即所有物质,都是由原子组成。”
现在的人们已经认识到,原子是由原子核和核外电子组成的。
原子核又是由核子,也就是质子和中子组成。
那么核子内部,是否还有更微观的结构呢?
现代物理学给出的答案是,核子由夸克组成。
对于不同的夸克,物理学家们又用“味道”来区分。
至于为什么是用“味道”,而不是其它的东西。
有传说这是当年盖尔曼一边吃冰淇淋,一边做科研,就很随性的用冰淇淋的颜色味道,来标注物理量。
那么目前,物理学家已经发现6种不同“味道”的夸克,分别是上夸克(u)、下夸克(d)、粲夸克(c)、奇异夸克(s)、顶夸克(t)和底夸克(b)。
这些不同“味道”的夸克,还存在相对应的反夸克。
说起来,上夸克的存在,最先是在1964年提出的。
然后到1967年,透过SLAC直线加速器进行的深度非弹性散射实验,首度为这种夸克的存在,提供了证据。
至于这些夸克所具有的特有的“味道”,其总和就是强子的味道。
强子的自选宇称,是由夸克的自旋和相互间的轨道角动量决定的。
对于介子,如果按不同的“味道”,可以分为两大类。
一类是味中性的介子,指的是正反夸克相同。
就像上夸克和下夸克的介子,视作同一“味道”。
另一类指的是粲夸克、奇异夸克、顶夸克和底夸克“味道”的介子,也就是正反夸克“味道”不同的介子。
对于这种带“味道”的介子,根据“味道”不同,就可以命名了。
而对于味中性的介子命名,就不仅根据介子的“味道”来,还要区分夸克对的总自旋为0或1,以及轨道角动量为奇数或偶数。
就比如说,重子含有三个夸克,只需要按照不同的“味道”量子数区分。
高激发态的强子,均由对应强子名称加上“*”来表示,并在其后的括号内标识其质量。
然而,强相互作用允许新的物质形态存在。
陈舟此刻全力追逐,却又未能窥得全貌的,由纯胶子构成的胶球,便是这种新的物质形态,也叫奇特强子态。
除了胶球外,还有由夸克和胶子构成的混杂态,和由三个以上夸克构成的多夸克态等等,也都属于这种奇特强子态。
寻找和研究这些新的物质形态,将为夸克和胶子形成强子,提供重要信息。
如果奇特强子态不存在,将意味着强相互作用基本理论需要重大变革。
强相互作用的力,在夸克之间存在。
这是自然界中,人类目前已知的最强的相互作用力。
强相互作用通过胶子场来传递,类似于电荷之间通过电磁场传递电磁力。
一个质子包含三个夸克,这三个夸克又通过胶子传递的强相互作用,形成一个束缚态。
而且组成质子的3个夸克的质量,只占质子质量的不到2%,大部分质量来自于参与强相互作用的胶子。
因此,研究由纯胶子构成的胶球,便具有了极其重要的意义。
想到这,陈舟手中的笔忽然一顿,然后被他放在了草稿纸上。
随即陈舟打开电脑的浏览器,开始搜索强相互作用的相关内容。
这是陈舟目前在奇特量子数胶球的理论研究中,所遇到的最后一道难题了。
他需要合理且充分的解释强相互作用中的一个难题,才能最终达到那个,可能是奇特量子数胶球理论内容的制高点。
等待浏览器页面跳转的间歇,陈舟瞥了一眼电脑屏幕右下角是日期和时间。
今天已经是3月7号了,距离上次克罗斯完成全部文献资料的整理,又过去了7天。
而距SLAC关闭对撞机实验室的日期,还剩下24天。
原本觉得时间还算充裕,有着克罗斯超预期的那两天做打底的陈舟,现在却又觉得时间紧张了起来。
不是因为别的,正是因为他现在所遇到的,这最后的难题。
原本陈舟以为,他在先前的研究中,已经解决了胶球实验探测方法的问题。
却没想到,随着对奇特量子数胶球的研究越来越深入,原本创新的胶球实验的探测方法,在进行纸面化实验研究的时候,再次跑到了错题集上。
当时看到这部分内容的时候,陈舟整个人都愣住了。
这是他所未曾料到的意外。
而且这个意外,不能说小。
一旦无法解决的话,那他们先前的努力,将全部化为泡影。
弗里德曼和克罗斯等人,一直等待着的最后的实验计划,将随着时间而彻底终结。
这是陈舟所不能允许的。
不管最终的实验结果怎么样,但在实验进行之前,理论研究的路,绝不能断在他这里。
否则,他的内心将会备受谴责。
因此,当发现这个问题之后,陈舟一刻未停,只想着如何快速解决这一问题。
可偏偏有时就是这样,当你越想解决一件事的时候,这件事偏偏就越难解决。
其难度也是呈指数般的上升。
“强相互作用与我们的直觉相反,不同于万有引力和电磁力强度随距离成反比,对于强相互作用,它的距离越近,反而越弱,距离越远,反而作用力越强……”
看着查找到的文献资料,陈舟再次陷入了沉思。
这句话的意思,简单来说,就是当你试图分开质子中的夸克,分离的越远,需要的作用力就越强。
而且这种力,是强到可以在真空中产生一对新的夸克,而不会把原有的夸克分开。
就像磁铁一样,当你折断磁铁的时候,你不会得到两个磁单极,而是产生两个新的磁铁。
强相互作用的这种性质,就叫做“色禁闭”。
陈舟便是被这种“色禁闭”所困住了。
微微摇了摇头,陈舟把纷杂的思绪甩出脑袋。
伸手拿起放在一边的错题集,翻到胶球实验探测方法的内容部分。
一边看着,一边在草稿纸上梳理。
他试图从中寻找到一丝不一样的地方,希望从这内容本身打开突破口。
说起来,陈舟现在所遇到的问题,是关于基本粒子理论的问题。
基本粒子理论在本质上,还是一个发展中的理论。
它在许多方面,还不能令人满意。
在基本粒子理论中,就有两个具有哲学意义的理论问题尚待澄清。
其中一个,是层次结构问题。
另一个,则是相互作用统一问题。
“色禁闭”便属于相互作用统一问题。
在物质结构的原子层次上,可以把原子中的电子和原子核分割开来。
在原子核层次上,也可以把组成原子核的质子和中子,从原子核中分割出来。
可是进入到“基本粒子”层次后,情况就有了变化。
这种变化,就是“色禁闭”了。
这是至今还未能从理论上找到明确答案的问题。
尽管物理学家们对此给出了许多理论模型,但各模型之间差别很大,而且很难由实验验证和判断,究竟哪个模型正确。
陈舟本来是觉得自己避开了这个困扰物理学界数十年的难题,可以直捣黄龙,挖掘出那个隐藏许久的胶球。
却没想到,临近实验前夕,居然还是被困在了这里。
“夸克之间在传递交换胶子,同时胶子之间也在发射和吸收胶子,这相当于胶子在夸克之间传递的过程中,多个胶子之间在相互‘强力牵拉’……”
时间缓缓流逝,陈舟书桌上的草稿纸也越写越多。
可是,那个解决问题的点,却始终未能找到。
外面的天色已经黑了,时间也来到了晚上7点。
陈舟双眼紧盯着草稿纸和错题集,却不是看上面的内容,眼神也没有聚焦。
他缓缓放下手中的笔,呢喃道:“错题集越整越厚,根本找不到解决的思路……”
这时,宿舍的门被敲响了。
陈舟起身前去开门。
不用也知道,这会会来敲门的,一定是克罗斯。
这段时间,克罗斯基本上天天这个点来敲门,然后喊着陈舟,一起开车出去吃饭。
因为这个点,SLAC的食堂早就没饭了。
陈舟也问过克罗斯,为什么不早点来喊他一起去吃饭。
谁知,克罗斯笑着解释道:“还不是因为SLAC的食堂做饭太难吃了,只要熬过食堂的饭点,弗里德曼教授就会允许我们出去吃,我们也能好好补补消耗巨大的身体……”
宿舍门打开后,不出陈舟所料,门口站着的正是克罗斯。
克罗斯冲陈舟一笑,招呼道:“走吧,出去吃吃饭,吹吹风,看看海景。”
陈舟迟疑了一下,点了点头:“行,等我一下。”
说着,陈舟便转身走进屋里,拿起背包,把错题集塞了进去。
这还是这么多天里,陈舟第一次背包出去吃饭。
再加上陈舟先前那明显的迟疑。
克罗斯虽然疑惑,却也没多问。
毕竟,从这段时间的研究进展来看,还是挺顺利的。
陈舟遇到的应该是胶球实验课题之外的事情。
所以,克罗斯就收起了好奇心。
门关好后,两人一前一后走出了宿舍楼。
克罗斯随口问道:“陈舟,关于奇特量子数胶球的理论研究,大概就这两天,就可以全部完成了吧?”
陈舟下意识的点了点头,但立马意识到了不对。
他想了想,说道:“如果顺利的话,大概就这两天,也有可能……”
只不过,陈舟话还未说完,就听到克罗斯说道:“我就说嘛,你这速度,最多再两天,就能把整个理论研究全部搞定,弗里德曼教授还说,可能不止两天,我还跟他争辩来着……”
陈舟默默听着,没有说话。
过了一会,克罗斯才想起陈舟似乎话还没说完,便问道:“你刚才是不是没说完?你说也有可能,也有可能什么啊?”
陈舟抬起头看着克罗斯,沉声说道:“也有可能不止两天。”
克罗斯脸上高兴的表情瞬间僵住,他不敢相信的问道:“不止……不止两天?”
陈舟点点头:“现在遇到了一个棘手的,必须解决的难题,如果解决不了的话,我们很有可能赶不及最后的实验计划……”
陈舟的话,是克罗斯完全没有想到的。
他顿时便慌了神。
难道所有的努力,这段时间的心血,全部都白费了吗?
如果赶不上的话,那最后的实验计划怎么办?
那弗里德曼教授怎么办?
想到弗里德曼教授,克罗斯立马问道:“那这个情况……”
没等克罗斯说完,陈舟已经说道:“这个情况,我也已经跟弗里德曼教授汇报过了,关于最后的实验计划,我们正在进行调整。”
顿了顿,陈舟又说道:“期限是最后三天,最后三天时间,如果能够解决这个难题,那我们就来得及,如果不能,那就选择已有的最优实验方案。”
陈舟的话一说完,克罗斯变得如同霜打的茄子一般,完全蔫了。
陈舟见此,也不知道该说什么好。
原本一片向好的发展趋势,谁能料到突然冒出来了这么个大难题。
两人来到停车场,走到车子旁边。
克罗斯忽然问道:“你碰到了什么样的难题?”
陈舟回道:“‘色禁闭’。”
听到这三个字,克罗斯的表情再次黯淡了几分。
这可是基本粒子理论发展中尚未解决的难题。
“色禁闭”的来源与机制,都是当今物理研究中,最重要的基本问题之一。
“唉……”轻叹了口气,克罗斯颇有些不甘的说道,“没想到实验前夕,遇到了这样的难题,看来这是上帝想让我们留下遗憾……”
是不是上帝想让他们留下遗憾,陈舟不知道。
陈舟只知道,在最后的三天时间,他只会全力以赴,不给自己留下遗憾。
吃完晚饭后,陈舟想了想,然后说道:“克罗斯教授,我们去海边吹吹风吧……”
克罗斯看了陈舟一眼,轻轻点了点头。
车子掉转方向,朝湾区的海边驶去。
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费曼曾经说过,“如果在某场灾难中,所有科学知识都被毁灭,只有一句话传给下一代,什么话能用最小的几个词,包含最多的信息?我想是原子假说,即所有物质,都是由原子组成。”
现在的人们已经认识到,原子是由原子核和核外电子组成的。
原子核又是由核子,也就是质子和中子组成。
那么核子内部,是否还有更微观的结构呢?
现代物理学给出的答案是,核子由夸克组成。
对于不同的夸克,物理学家们又用“味道”来区分。
至于为什么是用“味道”,而不是其它的东西。
有传说这是当年盖尔曼一边吃冰淇淋,一边做科研,就很随性的用冰淇淋的颜色味道,来标注物理量。
那么目前,物理学家已经发现6种不同“味道”的夸克,分别是上夸克(u)、下夸克(d)、粲夸克(c)、奇异夸克(s)、顶夸克(t)和底夸克(b)。
这些不同“味道”的夸克,还存在相对应的反夸克。
说起来,上夸克的存在,最先是在1964年提出的。
然后到1967年,透过SLAC直线加速器进行的深度非弹性散射实验,首度为这种夸克的存在,提供了证据。
至于这些夸克所具有的特有的“味道”,其总和就是强子的味道。
强子的自选宇称,是由夸克的自旋和相互间的轨道角动量决定的。
对于介子,如果按不同的“味道”,可以分为两大类。
一类是味中性的介子,指的是正反夸克相同。
就像上夸克和下夸克的介子,视作同一“味道”。
另一类指的是粲夸克、奇异夸克、顶夸克和底夸克“味道”的介子,也就是正反夸克“味道”不同的介子。
对于这种带“味道”的介子,根据“味道”不同,就可以命名了。
而对于味中性的介子命名,就不仅根据介子的“味道”来,还要区分夸克对的总自旋为0或1,以及轨道角动量为奇数或偶数。
就比如说,重子含有三个夸克,只需要按照不同的“味道”量子数区分。
高激发态的强子,均由对应强子名称加上“*”来表示,并在其后的括号内标识其质量。
然而,强相互作用允许新的物质形态存在。
陈舟此刻全力追逐,却又未能窥得全貌的,由纯胶子构成的胶球,便是这种新的物质形态,也叫奇特强子态。
除了胶球外,还有由夸克和胶子构成的混杂态,和由三个以上夸克构成的多夸克态等等,也都属于这种奇特强子态。
寻找和研究这些新的物质形态,将为夸克和胶子形成强子,提供重要信息。
如果奇特强子态不存在,将意味着强相互作用基本理论需要重大变革。
强相互作用的力,在夸克之间存在。
这是自然界中,人类目前已知的最强的相互作用力。
强相互作用通过胶子场来传递,类似于电荷之间通过电磁场传递电磁力。
一个质子包含三个夸克,这三个夸克又通过胶子传递的强相互作用,形成一个束缚态。
而且组成质子的3个夸克的质量,只占质子质量的不到2%,大部分质量来自于参与强相互作用的胶子。
因此,研究由纯胶子构成的胶球,便具有了极其重要的意义。
想到这,陈舟手中的笔忽然一顿,然后被他放在了草稿纸上。
随即陈舟打开电脑的浏览器,开始搜索强相互作用的相关内容。
这是陈舟目前在奇特量子数胶球的理论研究中,所遇到的最后一道难题了。
他需要合理且充分的解释强相互作用中的一个难题,才能最终达到那个,可能是奇特量子数胶球理论内容的制高点。
等待浏览器页面跳转的间歇,陈舟瞥了一眼电脑屏幕右下角是日期和时间。
今天已经是3月7号了,距离上次克罗斯完成全部文献资料的整理,又过去了7天。
而距SLAC关闭对撞机实验室的日期,还剩下24天。
原本觉得时间还算充裕,有着克罗斯超预期的那两天做打底的陈舟,现在却又觉得时间紧张了起来。
不是因为别的,正是因为他现在所遇到的,这最后的难题。
原本陈舟以为,他在先前的研究中,已经解决了胶球实验探测方法的问题。
却没想到,随着对奇特量子数胶球的研究越来越深入,原本创新的胶球实验的探测方法,在进行纸面化实验研究的时候,再次跑到了错题集上。
当时看到这部分内容的时候,陈舟整个人都愣住了。
这是他所未曾料到的意外。
而且这个意外,不能说小。
一旦无法解决的话,那他们先前的努力,将全部化为泡影。
弗里德曼和克罗斯等人,一直等待着的最后的实验计划,将随着时间而彻底终结。
这是陈舟所不能允许的。
不管最终的实验结果怎么样,但在实验进行之前,理论研究的路,绝不能断在他这里。
否则,他的内心将会备受谴责。
因此,当发现这个问题之后,陈舟一刻未停,只想着如何快速解决这一问题。
可偏偏有时就是这样,当你越想解决一件事的时候,这件事偏偏就越难解决。
其难度也是呈指数般的上升。
“强相互作用与我们的直觉相反,不同于万有引力和电磁力强度随距离成反比,对于强相互作用,它的距离越近,反而越弱,距离越远,反而作用力越强……”
看着查找到的文献资料,陈舟再次陷入了沉思。
这句话的意思,简单来说,就是当你试图分开质子中的夸克,分离的越远,需要的作用力就越强。
而且这种力,是强到可以在真空中产生一对新的夸克,而不会把原有的夸克分开。
就像磁铁一样,当你折断磁铁的时候,你不会得到两个磁单极,而是产生两个新的磁铁。
强相互作用的这种性质,就叫做“色禁闭”。
陈舟便是被这种“色禁闭”所困住了。
微微摇了摇头,陈舟把纷杂的思绪甩出脑袋。
伸手拿起放在一边的错题集,翻到胶球实验探测方法的内容部分。
一边看着,一边在草稿纸上梳理。
他试图从中寻找到一丝不一样的地方,希望从这内容本身打开突破口。
说起来,陈舟现在所遇到的问题,是关于基本粒子理论的问题。
基本粒子理论在本质上,还是一个发展中的理论。
它在许多方面,还不能令人满意。
在基本粒子理论中,就有两个具有哲学意义的理论问题尚待澄清。
其中一个,是层次结构问题。
另一个,则是相互作用统一问题。
“色禁闭”便属于相互作用统一问题。
在物质结构的原子层次上,可以把原子中的电子和原子核分割开来。
在原子核层次上,也可以把组成原子核的质子和中子,从原子核中分割出来。
可是进入到“基本粒子”层次后,情况就有了变化。
这种变化,就是“色禁闭”了。
这是至今还未能从理论上找到明确答案的问题。
尽管物理学家们对此给出了许多理论模型,但各模型之间差别很大,而且很难由实验验证和判断,究竟哪个模型正确。
陈舟本来是觉得自己避开了这个困扰物理学界数十年的难题,可以直捣黄龙,挖掘出那个隐藏许久的胶球。
却没想到,临近实验前夕,居然还是被困在了这里。
“夸克之间在传递交换胶子,同时胶子之间也在发射和吸收胶子,这相当于胶子在夸克之间传递的过程中,多个胶子之间在相互‘强力牵拉’……”
时间缓缓流逝,陈舟书桌上的草稿纸也越写越多。
可是,那个解决问题的点,却始终未能找到。
外面的天色已经黑了,时间也来到了晚上7点。
陈舟双眼紧盯着草稿纸和错题集,却不是看上面的内容,眼神也没有聚焦。
他缓缓放下手中的笔,呢喃道:“错题集越整越厚,根本找不到解决的思路……”
这时,宿舍的门被敲响了。
陈舟起身前去开门。
不用也知道,这会会来敲门的,一定是克罗斯。
这段时间,克罗斯基本上天天这个点来敲门,然后喊着陈舟,一起开车出去吃饭。
因为这个点,SLAC的食堂早就没饭了。
陈舟也问过克罗斯,为什么不早点来喊他一起去吃饭。
谁知,克罗斯笑着解释道:“还不是因为SLAC的食堂做饭太难吃了,只要熬过食堂的饭点,弗里德曼教授就会允许我们出去吃,我们也能好好补补消耗巨大的身体……”
宿舍门打开后,不出陈舟所料,门口站着的正是克罗斯。
克罗斯冲陈舟一笑,招呼道:“走吧,出去吃吃饭,吹吹风,看看海景。”
陈舟迟疑了一下,点了点头:“行,等我一下。”
说着,陈舟便转身走进屋里,拿起背包,把错题集塞了进去。
这还是这么多天里,陈舟第一次背包出去吃饭。
再加上陈舟先前那明显的迟疑。
克罗斯虽然疑惑,却也没多问。
毕竟,从这段时间的研究进展来看,还是挺顺利的。
陈舟遇到的应该是胶球实验课题之外的事情。
所以,克罗斯就收起了好奇心。
门关好后,两人一前一后走出了宿舍楼。
克罗斯随口问道:“陈舟,关于奇特量子数胶球的理论研究,大概就这两天,就可以全部完成了吧?”
陈舟下意识的点了点头,但立马意识到了不对。
他想了想,说道:“如果顺利的话,大概就这两天,也有可能……”
只不过,陈舟话还未说完,就听到克罗斯说道:“我就说嘛,你这速度,最多再两天,就能把整个理论研究全部搞定,弗里德曼教授还说,可能不止两天,我还跟他争辩来着……”
陈舟默默听着,没有说话。
过了一会,克罗斯才想起陈舟似乎话还没说完,便问道:“你刚才是不是没说完?你说也有可能,也有可能什么啊?”
陈舟抬起头看着克罗斯,沉声说道:“也有可能不止两天。”
克罗斯脸上高兴的表情瞬间僵住,他不敢相信的问道:“不止……不止两天?”
陈舟点点头:“现在遇到了一个棘手的,必须解决的难题,如果解决不了的话,我们很有可能赶不及最后的实验计划……”
陈舟的话,是克罗斯完全没有想到的。
他顿时便慌了神。
难道所有的努力,这段时间的心血,全部都白费了吗?
如果赶不上的话,那最后的实验计划怎么办?
那弗里德曼教授怎么办?
想到弗里德曼教授,克罗斯立马问道:“那这个情况……”
没等克罗斯说完,陈舟已经说道:“这个情况,我也已经跟弗里德曼教授汇报过了,关于最后的实验计划,我们正在进行调整。”
顿了顿,陈舟又说道:“期限是最后三天,最后三天时间,如果能够解决这个难题,那我们就来得及,如果不能,那就选择已有的最优实验方案。”
陈舟的话一说完,克罗斯变得如同霜打的茄子一般,完全蔫了。
陈舟见此,也不知道该说什么好。
原本一片向好的发展趋势,谁能料到突然冒出来了这么个大难题。
两人来到停车场,走到车子旁边。
克罗斯忽然问道:“你碰到了什么样的难题?”
陈舟回道:“‘色禁闭’。”
听到这三个字,克罗斯的表情再次黯淡了几分。
这可是基本粒子理论发展中尚未解决的难题。
“色禁闭”的来源与机制,都是当今物理研究中,最重要的基本问题之一。
“唉……”轻叹了口气,克罗斯颇有些不甘的说道,“没想到实验前夕,遇到了这样的难题,看来这是上帝想让我们留下遗憾……”
是不是上帝想让他们留下遗憾,陈舟不知道。
陈舟只知道,在最后的三天时间,他只会全力以赴,不给自己留下遗憾。
吃完晚饭后,陈舟想了想,然后说道:“克罗斯教授,我们去海边吹吹风吧……”
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