第一百一十六章質子半徑之謎

“這次過后，你也該畢業了，早點去普林斯頓深造，未來在數學上能走的更遠一點。”

寬敞的高速上，陳正平一邊開車一邊感嘆道，語氣有些惆悵。

他現在有點迷茫，都不知道自己去年收了這個弟子到底是好是壞。

說不好吧，這個弟子半年的時間搞定了一個世界級猜想，小小年紀就已經站到了常人可望不可即的巔峰。

但偏偏搞定的是數學，而不是物理，這讓他這個物理導師情可以堪。

可要說好吧，他又覺得自己幾乎沒有給這小子帶來什么幫助。

別說幫助了，甚至這弟子還反過來幫助他完成了一個材料物理的實驗，依靠敏銳的數學能力從中找到了缺陷，拯救了一個要被他放棄的研發項目，可以說在二硒化鎢的材料項目中，他居功至偉。

他有時候也想，自己收了這小子是不是耽擱了他，畢竟數學上的知識他壓根就教不了。

之前這小子遇到了一些數學問題，還都是請教的數院周海教授，這總讓他覺得有些愧疚，感覺自己沒有給他帶來吧幫助。

所以還是早點放他畢業吧，如果因為物理上的原因讓他遲遲不畢業的話，就可以說是在拖后腿了。

畢竟以他的天賦，如果能遇到一個好的數學老師，能學習到的東西更多。

數學雖說靠天賦吃飯，但一名好的老師和好的學術環境也是很重要的。

這小子在數學上的天賦這么強，卻跟了他這樣一個物理導師，又處在南大這樣一個數學系并不是很強的院校中，總感覺不合適。

而且一個人學習的黃金生涯，就那么幾年。

所以還是早點放他去普林斯頓接收更深的數學教育比較好。

至于物理，唉.

副駕駛上，徐川有點啼笑皆非的看了一眼陳正平。

這可是他的導師，親導師，帶他學物理的那種，現在卻讓他去學數學。

這是什么心理？

至于畢業的問題，他根本就不擔心。

一個證明了世界級數學猜想的學生都畢不了業的話，那估計這個世界上就沒人能畢業了。

不過既然當初已經定好了雙修的目標，他總得在物理上也搞點事出來。

至于搞事方向，在普林斯頓開交流會的時候他就已經想好了。

兩塊，一塊是針對xuweylberry定理衍生成果的補充。

這一塊雖然能和物理扯上一點關系，但關系也并不是很大，而且扯關系的是天文物理。

所以徐川還準備了另外一項比較適合粒子物理方向的成果，用以平衡數學上的成就。

“老師，如今的物理界最新的研究，對于質子的半徑有精準的數字嗎？”

副駕駛中，徐川朝著導師問道。

陳正平扭頭看了眼徐川，好奇的問道：“你怎么突然對這個感興趣了。”

“哦，之前在普林斯頓開交流會的時候，去那邊蹭了幾堂數學課和物理課，課程上有教授聊到的這方面的東西。”

徐川先簡單的解釋了一下來源，接著道：“后面我去查閱了一下這方面的資料，發現目前的物理界好像并沒有一種方法能精確的得到原子中質子的精準半徑的樣子。”

“最精準的數字是光譜學實驗方法和帶電粒子與質子的散射定義測試出來的0.8768飛米左右。”

“但后面好像這個數字出問題了，用普通電子的蘭姆位移測得的質子半徑，只有0.833飛米的樣子？”

徐川一臉感興趣的問道。

陳正平盯著前方的車流，打了一下方向盤繞開了一輛大貨車后，道：“嗯，這的確是在近幾年出現的一個新問題。”

“在2010年之前，物理學界通過光譜學實驗方法和帶電粒子與質子的散射實驗測得的質子半徑都在0.8768飛米左右，所以一致認為質子半徑就是這個數字了。”

“但2010年的時候，出現了不同的分歧，在一項光譜學的質子半徑測量實驗中，研究人員為了推進質子的精準半徑數值，使用了μ子替代了電子。”

“μ子性質與電子相近，但質量是電子的200倍，而越重的質子在測試中停留的時間更久，因而能級受質子大小的影響更顯著。”

“因此，相比于電子，通過μ子算得的質子半徑應當更加精準，但在這次實驗中，實驗結果給出的質子半徑是0.84184飛米——質子半徑變小了。”

“這一項實驗結果讓當時的研究人員有些措手不及，但此后，更多的光譜學實驗進一步印證了偏小的質子半徑。”

“而在12年初的時候，楓葉國約克大學的研究團隊就指出，不僅是μ子——在改進了實驗設備后，用普通電子的蘭姆位移測得的質子半徑，也只有0.833飛米。”

“而通過散射實驗得到的質子半徑，卻始終停留在0.8768飛米左右。”

“也就是說兩種不同的測試方法，產生了5的差距，這百分之五的差距，被稱作‘質子半徑之謎’。”

“截止到現在，為什么會有百分之五的差距，到底是怎么產生的都沒有弄明白，所以就稱為粒子物理上的一個新謎題。”

“怎么，你小子對這一塊感興趣？”

說到最后，陳正平笑著扭頭看了一樣副駕駛上的徐川，順帶看了下后視鏡，準備切換車道下高速。

“的確挺感興趣的，在普林斯頓整理完weylberry猜想的證明論文后，我看了一些這方面的論文和資料。”

“在粒子物理的標準模型中，質子并不是最基本的粒子，而是由夸克構成的。”

“如果是要準確地回答質子半徑這個問題，首先要定義質子的半徑。”

“由量子力學的基本原理，質子并不是一個具有確定半徑的小球，而是一團物質分布（想象一下氫原子的電子云）。”

“根據這種基本原理，質子半徑，更準確的應該稱之為質子的電荷半徑，指的就是這團物質電荷分布距中心的方均根距離。”

“即γe√e√∫d3rγ2pe（r）/q；pe（r）是質子電荷分布密度，q為質子總電荷量。”

“根據這個數學公式，可以通過類氫原子的能譜和電子質子的散射實驗來確定質子的半徑。”

“而將電子換成μ子，標準模型中電子和μ子的唯一區別就是質量，所以用μ子做實驗的話只需將所涉及公式中的電子質量換作μ子質量即可”

“如果按照這種方式來進行實驗和計算的話，即便是有偏差，偏差也不會大到接近百分之五的地步，所以大抵是哪里出問題了。”

駕駛位，陳正平思索了一下徐川的看法，問道：“所以你覺得是哪里出問題了？以前的實驗數據，亦或者是10年的最新實驗？”

“要知道這兩撥人馬目前正在物理界打的火熱，誰也不服誰，都覺得是對方錯了。”

徐川縮了縮身子，調整了一下坐姿，道：“誰對誰錯我不知道，但首先可以肯定的是質子的大小不可能出現兩種結果，如果有兩種的話，現代物理大廈直接就塌了。”

“不過要我現在給出一個精準的答桉我做不到，或許回去后可以找點論文和資料上的數據計算一下，看看問題是否出現在計算公式或者計算上。”

“你能計算出來？”

聽到徐川的話，陳正平立刻接了一句，不過又隨即恍然，啞然失笑道：“差點忘了你小子現在的數學能力已經超過全世界百分之九十九點九九的數學家了。”

“如果你對這塊感興趣的話，可以先試著研究一下。”

“不過關于質子半徑方面并不是單純的數學問題，要徹底解開‘質子之謎’的話，恐怕需要用上質子加速器之類的工具。”

“南大這邊目前并沒有這方面的科研項目，也沒有質子加速器，你想做實驗的話，得去首都白城那邊。”

“而且首都白城那邊的質子加速器都不一定符合研究質子半徑的要求，最好去歐洲或米國那邊。”

“畢竟你也知道，國內在高能物理這塊的發展挺晚的，截止到今天，也就建了兩臺質子加速器而已，而且規模都不是很大。”

“當然，你可以先自己立個科研項目試試，如果你初步研究有成果的話，可以發表出來，然后再去歐洲或者米國借用他們的質子加速器做實驗。”

“反正你之前的科研資金也還沒動過，這次又解決了完整的weylberry猜想，科研資金又會提升一節，應該足夠支撐你走完一個項目了。”

徐川疑惑道：“歐洲那邊不會拒絕我們的項目嗎？畢竟質子加速器那么珍貴。”

聞言，陳正平笑了笑，道：“這種純理論，且受全世界關注的項目不會的，前提是你發表出來的論文有價值并且項目是有意思，研究質子半徑這種，放心吧，肯定不會的。”

“怎么，你還真有朝這方面試試的意思？”

徐川撓了撓頭發，靦腆的笑了笑，道：“這個回學校后再說吧，我總覺得數學上弄了點成績出來，物理上如果沒點成績的話，這個業我都不好畢。”

陳正平失笑，剛想批評一下他這種三心二意的思想，勸他在數學上深研，但隨即又想到眼前這是個半年時間就解決掉了一個世界級數學猜想的怪物。

結果到了嘴邊的話都強行給咽回去了，差點沒噎著自己。

聽聽，這像話嗎？

如果說證明一個世界級的數學猜想叫做有一點成績的話，恐怕全世界百分之九十九點九九九九以上的人都沒有這種成績。

如果要拿到這個成績才能畢業的話，全世界百分之九十九點九九九九以上的大學生研究一身恐怕都畢不了業了。

不過放到這小子身上，說不定還真能讓他在物理上鉆研點什么出來。

而且陳正平也希望他能鉆研點什么出來。

大國院士 第一百一十六章質子半徑之謎