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第482章 實驗前夕

更新時間:2020-12-23  作者:一白化貝
學霸從改變開始 第482章 實驗前夕
SLAC的宿舍樓里,陳舟正坐在書桌前嗎,習慣性的拿筆點著草稿紙。

費曼曾經說過,“如果在某場災難中,所有科學知識都被毀滅,只有一句話傳給下一代,什么話能用最小的幾個詞,包含最多的信息?我想是原子假說,即所有物質,都是由原子組成。”

現在的人們已經認識到,原子是由原子核和核外電子組成的。

原子核又是由核子,也就是質子和中子組成。

那么核子內部,是否還有更微觀的結構呢?

現代物理學給出的答案是,核子由夸克組成。

對于不同的夸克,物理學家們又用“味道”來區分。

至于為什么是用“味道”,而不是其它的東西。

有傳說這是當年蓋爾曼一邊吃冰淇淋,一邊做科研,就很隨性的用冰淇淋的顏色味道,來標注物理量。

那么目前,物理學家已經發現6種不同“味道”的夸克,分別是上夸克(u)、下夸克(d)、粲夸克(c)、奇異夸克(s)、頂夸克(t)和底夸克(b)。

這些不同“味道”的夸克,還存在相對應的反夸克。

說起來,上夸克的存在,最先是在1964年提出的。

然后到1967年,透過SLAC直線加速器進行的深度非彈性散射實驗,首度為這種夸克的存在,提供了證據。

至于這些夸克所具有的特有的“味道”,其總和就是強子的味道。

強子的自選宇稱,是由夸克的自旋和相互間的軌道角動量決定的。

對于介子,如果按不同的“味道”,可以分為兩大類。

一類是味中性的介子,指的是正反夸克相同。

就像上夸克和下夸克的介子,視作同一“味道”。

另一類指的是粲夸克、奇異夸克、頂夸克和底夸克“味道”的介子,也就是正反夸克“味道”不同的介子。

對于這種帶“味道”的介子,根據“味道”不同,就可以命名了。

而對于味中性的介子命名,就不僅根據介子的“味道”來,還要區分夸克對的總自旋為0或1,以及軌道角動量為奇數或偶數。

就比如說,重子含有三個夸克,只需要按照不同的“味道”量子數區分。

高激發態的強子,均由對應強子名稱加上“”來表示,并在其后的括號內標識其質量。

然而,強相互作用允許新的物質形態存在。

陳舟此刻全力追逐,卻又未能窺得全貌的,由純膠子構成的膠球,便是這種新的物質形態,也叫奇特強子態。

除了膠球外,還有由夸克和膠子構成的混雜態,和由三個以上夸克構成的多夸克態等等,也都屬于這種奇特強子態。

尋找和研究這些新的物質形態,將為夸克和膠子形成強子,提供重要信息。

如果奇特強子態不存在,將意味著強相互作用基本理論需要重大變革。

強相互作用的力,在夸克之間存在。

這是自然界中,人類目前已知的最強的相互作用力。

強相互作用通過膠子場來傳遞,類似于電荷之間通過電磁場傳遞電磁力。

一個質子包含三個夸克,這三個夸克又通過膠子傳遞的強相互作用,形成一個束縛態。

而且組成質子的3個夸克的質量,只占質子質量的不到2,大部分質量來自于參與強相互作用的膠子。

因此,研究由純膠子構成的膠球,便具有了極其重要的意義。

想到這,陳舟手中的筆忽然一頓,然后被他放在了草稿紙上。

隨即陳舟打開電腦的瀏覽器,開始搜索強相互作用的相關內容。

這是陳舟目前在奇特量子數膠球的理論研究中,所遇到的最后一道難題了。

他需要合理且充分的解釋強相互作用中的一個難題,才能最終達到那個,可能是奇特量子數膠球理論內容的制高點。

等待瀏覽器頁面跳轉的間歇,陳舟瞥了一眼電腦屏幕右下角是日期和時間。

今天已經是3月7號了,距離上次克羅斯完成全部文獻資料的整理,又過去了7天。

而距SLAC關閉對撞機實驗室的日期,還剩下24天。

原本覺得時間還算充裕,有著克羅斯超預期的那兩天做打底的陳舟,現在卻又覺得時間緊張了起來。

不是因為別的,正是因為他現在所遇到的,這最后的難題。

原本陳舟以為,他在先前的研究中,已經解決了膠球實驗探測方法的問題。

卻沒想到,隨著對奇特量子數膠球的研究越來越深入,原本創新的膠球實驗的探測方法,在進行紙面化實驗研究的時候,再次跑到了錯題集上。

當時看到這部分內容的時候,陳舟整個人都愣住了。

這是他所未曾料到的意外。

而且這個意外,不能說小。

一旦無法解決的話,那他們先前的努力,將全部化為泡影。

弗里德曼和克羅斯等人,一直等待著的最后的實驗計劃,將隨著時間而徹底終結。

這是陳舟所不能允許的。

不管最終的實驗結果怎么樣,但在實驗進行之前,理論研究的路,絕不能斷在他這里。

否則,他的內心將會備受譴責。

因此,當發現這個問題之后,陳舟一刻未停,只想著如何快速解決這一問題。

可偏偏有時就是這樣,當你越想解決一件事的時候,這件事偏偏就越難解決。

其難度也是呈指數般的上升。

“強相互作用與我們的直覺相反,不同于萬有引力和電磁力強度隨距離成反比,對于強相互作用,它的距離越近,反而越弱,距離越遠,反而作用力越強……”

看著查找到的文獻資料,陳舟再次陷入了沉思。

這句話的意思,簡單來說,就是當你試圖分開質子中的夸克,分離的越遠,需要的作用力就越強。

而且這種力,是強到可以在真空中產生一對新的夸克,而不會把原有的夸克分開。

就像磁鐵一樣,當你折斷磁鐵的時候,你不會得到兩個磁單極,而是產生兩個新的磁鐵。

強相互作用的這種性質,就叫做“色禁閉”。

陳舟便是被這種“色禁閉”所困住了。

微微搖了搖頭,陳舟把紛雜的思緒甩出腦袋。

伸手拿起放在一邊的錯題集,翻到膠球實驗探測方法的內容部分。

一邊看著,一邊在草稿紙上梳理。

他試圖從中尋找到一絲不一樣的地方,希望從這內容本身打開突破口。

說起來,陳舟現在所遇到的問題,是關于基本粒子理論的問題。

基本粒子理論在本質上,還是一個發展中的理論。

它在許多方面,還不能令人滿意。

在基本粒子理論中,就有兩個具有哲學意義的理論問題尚待澄清。

其中一個,是層次結構問題。

另一個,則是相互作用統一問題。

“色禁閉”便屬于相互作用統一問題。

在物質結構的原子層次上,可以把原子中的電子和原子核分割開來。

在原子核層次上,也可以把組成原子核的質子和中子,從原子核中分割出來。

可是進入到“基本粒子”層次后,情況就有了變化。

這種變化,就是“色禁閉”了。

這是至今還未能從理論上找到明確答案的問題。

盡管物理學家們對此給出了許多理論模型,但各模型之間差別很大,而且很難由實驗驗證和判斷,究竟哪個模型正確。

陳舟本來是覺得自己避開了這個困擾物理學界數十年的難題,可以直搗黃龍,挖掘出那個隱藏許久的膠球。

卻沒想到,臨近實驗前夕,居然還是被困在了這里。

“夸克之間在傳遞交換膠子,同時膠子之間也在發射和吸收膠子,這相當于膠子在夸克之間傳遞的過程中,多個膠子之間在相互‘強力牽拉’……”

時間緩緩流逝,陳舟書桌上的草稿紙也越寫越多。

可是,那個解決問題的點,卻始終未能找到。

外面的天色已經黑了,時間也來到了晚上7點。

陳舟雙眼緊盯著草稿紙和錯題集,卻不是看上面的內容,眼神也沒有聚焦。

他緩緩放下手中的筆,呢喃道:“錯題集越整越厚,根本找不到解決的思路……”

這時,宿舍的門被敲響了。

陳舟起身前去開門。

不用也知道,這會會來敲門的,一定是克羅斯。

這段時間,克羅斯基本上天天這個點來敲門,然后喊著陳舟,一起開車出去吃飯。

因為這個點,SLAC的食堂早就沒飯了。

陳舟也問過克羅斯,為什么不早點來喊他一起去吃飯。

誰知,克羅斯笑著解釋道:“還不是因為SLAC的食堂做飯太難吃了,只要熬過食堂的飯點,弗里德曼教授就會允許我們出去吃,我們也能好好補補消耗巨大的身體……”

宿舍門打開后,不出陳舟所料,門口站著的正是克羅斯。

克羅斯沖陳舟一笑,招呼道:“走吧,出去吃吃飯,吹吹風,看看海景。”

陳舟遲疑了一下,點了點頭:“行,等我一下。”

說著,陳舟便轉身走進屋里,拿起背包,把錯題集塞了進去。

這還是這么多天里,陳舟第一次背包出去吃飯。

再加上陳舟先前那明顯的遲疑。

克羅斯雖然疑惑,卻也沒多問。

畢竟,從這段時間的研究進展來看,還是挺順利的。

陳舟遇到的應該是膠球實驗課題之外的事情。

所以,克羅斯就收起了好奇心。

門關好后,兩人一前一后走出了宿舍樓。

克羅斯隨口問道:“陳舟,關于奇特量子數膠球的理論研究,大概就這兩天,就可以全部完成了吧?”

陳舟下意識的點了點頭,但立馬意識到了不對。

他想了想,說道:“如果順利的話,大概就這兩天,也有可能……”

只不過,陳舟話還未說完,就聽到克羅斯說道:“我就說嘛,你這速度,最多再兩天,就能把整個理論研究全部搞定,弗里德曼教授還說,可能不止兩天,我還跟他爭辯來著……”

陳舟默默聽著,沒有說話。

過了一會,克羅斯才想起陳舟似乎話還沒說完,便問道:“你剛才是不是沒說完?你說也有可能,也有可能什么啊?”

陳舟抬起頭看著克羅斯,沉聲說道:“也有可能不止兩天。”

克羅斯臉上高興的表情瞬間僵住,他不敢相信的問道:“不止……不止兩天?”

陳舟點點頭:“現在遇到了一個棘手的,必須解決的難題,如果解決不了的話,我們很有可能趕不及最后的實驗計劃……”

陳舟的話,是克羅斯完全沒有想到的。

他頓時便慌了神。

難道所有的努力,這段時間的心血,全部都白費了嗎?

如果趕不上的話,那最后的實驗計劃怎么辦?

那弗里德曼教授怎么辦?

想到弗里德曼教授,克羅斯立馬問道:“那這個情況……”

沒等克羅斯說完,陳舟已經說道:“這個情況,我也已經跟弗里德曼教授匯報過了,關于最后的實驗計劃,我們正在進行調整。”

頓了頓,陳舟又說道:“期限是最后三天,最后三天時間,如果能夠解決這個難題,那我們就來得及,如果不能,那就選擇已有的最優實驗方案。”

陳舟的話一說完,克羅斯變得如同霜打的茄子一般,完全蔫了。

陳舟見此,也不知道該說什么好。

原本一片向好的發展趨勢,誰能料到突然冒出來了這么個大難題。

兩人來到停車場,走到車子旁邊。

克羅斯忽然問道:“你碰到了什么樣的難題?”

陳舟回道:“‘色禁閉’。”

聽到這三個字,克羅斯的表情再次黯淡了幾分。

這可是基本粒子理論發展中尚未解決的難題。

“色禁閉”的來源與機制,都是當今物理研究中,最重要的基本問題之一。

“唉……”輕嘆了口氣,克羅斯頗有些不甘的說道,“沒想到實驗前夕,遇到了這樣的難題,看來這是上帝想讓我們留下遺憾……”

是不是上帝想讓他們留下遺憾,陳舟不知道。

陳舟只知道,在最后的三天時間,他只會全力以赴,不給自己留下遺憾。

吃完晚飯后,陳舟想了想,然后說道:“克羅斯教授,我們去海邊吹吹風吧……”

克羅斯看了陳舟一眼,輕輕點了點頭。

車子掉轉方向,朝灣區的海邊駛去。

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