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第两百章 一条全新的微粒轨道(5.6K)


  先前提及过。

  在微观物理中。

  基本粒子可以分成四类:

  夸克,轻子,规范玻色子,以及Higgs粒子。

  而夸克由于夸克静闭的缘故,是没法单独存在的。

  因此在微观领域,夸克主要是成双成三的存在:

  比如一个正夸克和一个反夸克构成一个介子。

  或者三個夸克或者三个反夸克构成一个重子。

  重子和介子统称为强子,比如我们熟知的质子和中子就属于重子。

  除此以外。

  超子也是重子的一种。

  它的特殊之处是至少含有一个奇异夸克,  可以通过研究超子来理解重子的相互作用方式。

  目前发现的超子种类有很多。

  比如Σ-超子、Ξ-超子,Ω-超子等等。

  没错。

  想必有些同学已经想起来了。

  《异世界征服手册》中,兔子们用来轰开青城山天宫秘境的粒子束,使用的就是Ω-超子。

  而不久前赵政国院士他们观测到的Λ超子,同样也是属于以上的范畴。

  看到这里。

  很多人可能有些懵圈了:

  虽然这些内容看起来很好理解,但Λ超子到底有啥具体意义呢?

  Λ超子理论上的意义其实有很多。

  比如它有可能协助发现传说中的第五种力。

  比如对暗物质与暗能量探测有帮助。

  又甚至能够研究中子星等等。

  而在现实中。

  最直接的影响就是你我用到的手机。

  目前所有的手机都会用到量子理论的知识,因为手机大部分核心部件都用到半导体,  半导体材料的性能要根据量子力学进行推算优化。

  例如PN结当中存在一个gap。

  按照通俗的理解就是,  电势能大于电子的动能,正常理解下电子是不可能穿过这个gap的。

  但是在量子力学的范畴下,允许电子有一定的概率发生跃迁,这个现象叫电子的隧穿。

  电子隧道显微镜利用的就是这个原理。可以看到材料表面的势能起伏。

  进而推断材料表面结构,最终进行半导体研发。

  比如目前三星已经卖了一款搭载光量子芯片的手机Galaxy  A  Quantum,也就卖五百多刀,可惜没炸过。

  光量子芯片用来产生量子随机数,保证加密算法在物理上绝对安全,这也算是未来的一类趋势。

  因此微观的粒子研究其实和我们现实是息息相关的,只是由于最终产品是一个完整态的缘故,内中的很多技术大家存在一定的信息壁垒罢了。

  而比起其他超子。

  Λ超子还要更为特殊一些。

  它是一类非常特殊的超子,它在核物质中的单粒子位阱深度是目前所有已知微粒中最深的。

  说句人话....错了,通俗点的话。

  它可以算是可控核聚变中非常关键的一道基础。

  因此目前各国对它的重视度都非常高,  几大头部国家一年的相关经费都是一到两个亿起步。

  视线在回归原处。

  赵院士他们的这次观测徐云倒是有所耳闻,  衰变事例的最大极化度突破了26%,还是目前全球首破。

  也算是个不大不小的新闻了。

  不过要知道。

  在赵院士他们首破之前,  国际上的最大极化度便达到了25%。

  因此他们的首破在概念意义上是要大于实际意义的,  只能领先半个身位的样子。

  但眼下徐云手中的这道公式,  似乎指向的是另一个轨道:

  别忘了。

  二者相近的结合能数字,实际上是徐云将y(xn+1)改成了y(xn+2)后的结果。

  换而言之。

  在y(xn+1)这个轨道上......

  理论上是存在另一个不同量级的Λ超子的。

  想到这里。

  徐云的好奇心愈发浓烈了。

  随后他再次切换到极光系统,将4685Λ超子的编号入了进去。

  片刻过后。

  一堆衰变事例样本出现在了他面前。

  微粒信息不像是其他研究,其自身是不需要太过考虑保密度的。

  因为前端粒子的研究和现代技术之间存在着不小的差异,你很难将某个微粒的发现直接扩展成某种技术,没有太大的保密价值。

  所以在发现了新型微粒或者相关信息后,发现人基本上都会大大方方的将所有信息公开。

  赵政国院士上传的衰变样本一共有37张,分成了六个档案。

  其中标注了不少的衰变参数,外加其他一些鲜为人同学看起来如同天文数字、但实际上却很重要的数据信息。

  Λ超子的观测方式是粒子对撞,而说起粒子对撞,很多人脑海中的第一反应都是‘百亿级’、‘高精尖’之类特别有逼格的词儿。

  但你要说粒子对撞机到底有啥用,不少人可能就说不上来了。

  其实这玩意的原理很简单:

  你想研究一个橘子,但你却有一栋楼那么粗的手指。

  你感觉得到它,却看不到它。

  伱想捏碎它,却发现它总是狡猾的藏在你手指的缝隙里。

  它小到你没办法碰触它,更不要提如何剥开它了。

  直到有一天你忽然来了个灵感,用一堆橘子去撞另一堆橘子。

  于是乎。

  砰!

  它们碎了。

  你感觉到了橘子核、汁液、橘子皮。

  又于是乎。

  你知道了一个橘子是这样的,有橘子核、汁液、橘子皮。

  这其实就是对撞机的本质。

  在微观领域中,  橘子的汁液变成了各种带电或者不带电的粒子。

  你想要将它们分开,就要付出一定的能量——也就是两大袋橘子碰撞的力量。

  那么不同的尺度上分离物质的组成部分需要多少能量呢?

  分子之间的作用力最少,  平均在0.1eV以下——eV是电子伏特,  指的是一个电子电荷通过一伏特电压所造成的能量变化。

  这是一个非常小的单位,作用只人体上可能就相当与被凢凢扎了一下。

  化学键则要高点。

  在0.1-10eV之间。

  内层电子大概在几到几十KeV。

  核子则在MeV以上。

  目前最深的是夸克:

  夸克与夸克之间的能级要几十GeV。

  按照驴兄的工作表来计算,这种能级差不多要皮卡丘从武则天登基那会儿一直发电到现在.....

  而赵政国他们观测的又是啥玩意儿呢?

  同样还是以橘子汁为例。

  两颗橘子在撞击后,橘子汁的溅射区域和图像是没法预测的,完全随机。

  有些橘子汁溅的位置好点,有些差点,有些更是没法观测。

  因此想要观测到一种新粒子其实是非常困难的,你要拿着放大镜一个个地点找过去,完全是看脸。

  但如果你能提前知道它的轨道却又是另一回事了。

  比如我们知道有一滴橘子汁会溅到碰撞地点东南方37度角七米外的地面上,这个地面原本有很多污水淤泥,溅射后的橘子汁会混杂在一起没法观测。

  但我们已经提前知道了它的运动轨迹,那么完全可以事先就在那儿放一块干净的采样板。

  然后双手离开现场,找个椅子做好,安静等它送上门来就行。

  眼下有了Λ超子的信息,还有了公式模型,推导“落点”的环节也就非常简单了。

  众所周知。

  N及衰变的通解并不复杂。

  比如存在衰变链A→B→C→D……,各种核素的衰变常数对应分别为λ₁、λ₂、λ₃、λ₄……。

  假设初始t₀时刻只有A,则显然:N₁=N₁(0)exp(-λ₁t)。

  随后徐云又写下了另一个方程:

  dN₂/dt=λ₁N₁-λ₂N₂。

  这是B原子核数的变化微分方程。

  求解可得N₂=λ₁N₁(0)[exp(-λ₁t)-exp(-λ₂t)]/(λ₂-λ₁)。

  随后徐云边写边念:

  “C原子核的变化微分方程是:dN₃/dt=λ₂N₂-λ₃N₃,即dN₃/dt+λ₃N₃=λ₂N₂......”

  “代入上面的N₂,所以就是N₃=λ₁λ₂N₁(0){exp(-λ₁t)/[(λ₂-λ₁)(λ₃-λ₁)+exp(-λ₂t)/[(λ₁-λ₂)(λ₃-λ₂)]+exp(-λ₃t)/[(λ₁-λ₃)(λ₂-λ₃)]}.....”

  写完这些他顿了顿,简单验算了一遍。

  确定没有问题后,继续写道:

  “可以定义一个参数h,使得h₁=λ₁λ₂/[(λ₂-λ₁)(λ₃-λ₁)],h₂=λ₁λ₂/[(λ₁-λ₂)(λ₃-λ₂)],h₃=λ₁λ₂/[(λ₁-λ₃)(λ₂-λ₃)]......”

  “则N₃可简作:N₃=N₁(0)[h₁exp(-λ₁t)+h₂exp(-λ₂t)+h₃exp(-λ₃t)]。”

  写完这些。

  徐云再次看向屏幕,将Λ超子的参数代入了进去:

  “N=N₁(0)[h₁exp(-λ₁t)+h₂exp(-λ₂t)+……hnexp(-λnt)],h的分子就是Πλi,i=1~n-1,即分子是λ₁λ₂λ₃λ₄.....”

  “Λ超子的衰变周期是17,所以h₁的分母,就是除开Λ超子前一种衰变常数与Λ超子衰变常数λ₁的差的积.....”

  半个小时后。

  极光软件上现实出了一组数值。

  a  a  0  1000:

  1  904.8374

  2  818.7308

  3  740.8182

  .......

  7  496.5853

  8  449.329

  .....

  徐云没去看前面的数字,飞快的将鼠标下拉。

  很快,他便锁定了其中的第十八行:

  18  165.2989。

  有了这一组数字,接下来的问题就非常简单了。

  徐云将这种数字输入了极光模型,公式为:

  F(t):=N(t)/N(0)=e^(-t/π)。

  这里的“:=”是定义符号,它表示将右边的东西定义成左边的东西。

  徐云现在为这个F(t)赋予了一个物理意义:

  某个原子在时刻t依然存活(没有衰变)的概率。

  N=N₁(0)[h₁exp(-λ₁t)+h₂exp(-λ₂t)+……hnexp(-λnt)]这个公式描述了到时刻t还剩多少原子,徐云所作的是将剩下的原子数目比上最初的总原子数,这个量自然就是在那堆剩下的原子中能找到徐云想要的那个的概率。

  非常简单,也非常好理解。

  极光系统连接的是中科院的次级服务器,使用的是中科院超算“夜语”的部分算力。

  因此只过了十多分钟。

  他面前的屏幕上便显示出了一个结果:

  t=0,F=1。

  见此情形。

  徐云瞳孔顿时微微一缩。

  这个结果的意思就是......

  在一开始,y(xn+1)−y(xn)/h≈f这个轨道上便存在有一颗粒子。

  只是在撞击过程中它寿命终止或者跃迁失能了,所以最终没有被捕捉到。

  想到这里。

  徐云沉默片刻,走出图书馆。

  拿出手机拨通了一个号码。

  片刻过后。

  手机接通,某个一听就知道很帅的声音从对头传了过来:

  “喂,小徐?”

  “嗯,是我,老师您这会儿有空吗?”

  “刚出实验室,啥事儿?”

  徐云组织了一番语言,说道:

  “老师,我之前不是研究过一个Σ超子的课题吗?您还记得不?”

  Σ超子是目前比较主流的超子之一,寿命为0.15纳秒,质量比超子重一点。

  徐云的硕士课题便是Σ超子强相互作用下产生的能级产生影响,涉及到了一些量子色动力学理论范畴。

  因此很快。

  电话对头便传来了潘院士的回复:

  “没错,...哦,我看到你开启极光系统的记录了,是研究有成果了吗?”

  极光涉及到了服务器的算力问题,每个学生的份额都是有限的。

  潘院士作为徐云的导师,自然会收到相关通知,徐云也没打算瞒着他:

  “是这样的,老师,我在研究Σ超子的时候,忽然发现了一个比较特殊的相性轨道,本征态上和Σ超子有些区别。”

  “后来我用极光系统进行了模拟,发现它与赵院士不久前观测到的4685Λ超子有些类似。”

  “所以我对这个轨道公式进行了优化模拟,用Λ超子的衰变参数取代了Σ超子,最后发现......”

  电话对面。

  潘院士原本正侧着脑袋,用肩膀和耳朵夹着手机,双手则在拆解一份秋刀鱼外卖。

  不过在听到徐云第一句话时。

  他便隐约意识到了什么,停下了手中的动作。

  当徐云最后一句话说完,他的表情已然凝重了许多,并且完全跟上了徐云的思路:

  “小徐,最后的F是多少?”

  “t=0,F=1,换而言之,在那个轨道上应该存在有一颗新粒子。”

  说完徐云顿了顿,补充道:

  “一颗可以被捕捉观测的新粒子。”

  ........

  注:

  玩个大的吧,各位可以猜猜这个新粒子会衍生出什么技术。

  目前可以公开的信息如下:

  这个技术除了Λ超子有关外,还涉及到了DNA储存技术和人工智能咪咪,以及奖励公式中最后那部分的比值。(轨道公式只是三部分的第一部分)

  猜对的话加三十更,我就不信了,这个也能有人能猜对?


  (https://www.lw00.net/2/2530/701957111.html)


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