Глава 117. Загадка радиуса протона •
Пообедав с встречающими руководителями города и провинции в каком-то отеле и дав интервью некоторым официальным СМИ, Сюй Чуань сел в машину своего научного руководителя и вместе с ним вернулся в университет.
"После этого ты должен закончить университет, пораньше отправляйся в Принстон для дальнейшего обучения, чтобы в будущем продвинуться дальше в математике".
На просторной скоростной автомагистрали Чэнь Чжэнпин, ведя машину, вздохнул с некоторой грустью в голосе.
Он сейчас немного растерян, и не знает, хорошо это или плохо, что он в прошлом году взял этого ученика.
Сказать, что плохо, так этот ученик за полгода решил гипотезу мирового уровня, в столь юном возрасте уже достиг вершины, недосягаемой для обычных людей.
Но так получилось, что он решил математическую, а не физическую проблему, что заставило его, научного руководителя по физике, почувствовать себя неловко.
Но если сказать, что хорошо, то он чувствует, что почти не оказал этому парню никакой помощи.
Не говоря уже о помощи, этот ученик даже помог ему завершить эксперимент по физике материалов, благодаря острому математическому чутью обнаружил в нём недостатки и спас проект, который он уже собирался бросить, можно сказать, что в проекте по материалу из диселенида вольфрама он сыграл огромную роль.
Иногда он думает, не помешал ли он этому парню, взяв его к себе, ведь он совершенно не может научить его математике.
Раньше, когда у этого парня возникали какие-то математические проблемы, он обращался за помощью к профессору Чжоу Хаю из математического факультета, и это всегда заставляло его чувствовать себя немного виноватым, казалось, что он не оказал ему помощи.
Поэтому лучше отпустить его пораньше, если из-за физики он будет долго не выпускаться, то можно сказать, что это будет тормозить его развитие.
Ведь с его талантом, если он встретит хорошего учителя математики, он сможет узнать гораздо больше.
Хотя математика и зависит от таланта, но хороший учитель и хорошая академическая среда тоже очень важны.
У этого парня такой сильный талант к математике, но он попал к такому научному руководителю по физике, да ещё и в такой университет, как Нанкинский, где математический факультет не очень силён, это всегда кажется неподходящим.
И у человека золотой период обучения всего несколько лет.
Поэтому лучше отпустить его пораньше в Принстон, чтобы он получил более глубокое математическое образование.
Что касается физики, эх...
На пассажирском сиденье Сюй Чуань с усмешкой посмотрел на Чэнь Чжэнпина.
Это же его научный руководитель, настоящий научный руководитель, который учит его физике, а теперь говорит ему идти учиться математике.
Что это за психология?
Что касается вопроса выпуска, он об этом совершенно не беспокоится.
Если студент, доказавший математическую гипотезу мирового уровня, не сможет выпуститься, то, наверное, никто в этом мире не сможет выпуститься.
Но раз уж изначально была поставлена цель двойного обучения, он должен что-то сделать и в физике.
Что касается направления, он уже придумал его во время конференции в Принстоне.
Две части, одна - дополнение к результатам, полученным из теоремы Сюя-Вейля-Берри.
Эта часть хоть и может быть немного связана с физикой, но связь не очень большая, и связана она с астрофизикой.
Поэтому Сюй Чуань подготовил ещё один результат, более подходящий для физики элементарных частиц, чтобы сбалансировать достижения в математике.
"Учитель, есть ли в современной физике точные данные о радиусе протона?"
Сюй Чуань спросил своего научного руководителя с пассажирского сиденья.
Чэнь Чжэнпин повернул голову и посмотрел на Сюй Чуаня, с любопытством спросил: "Почему тебя вдруг это заинтересовало?"
"О, раньше, когда я был на конференции в Принстоне, я ходил там на несколько лекций по математике и физике, на лекциях профессора говорили об этом".
Сюй Чуань сначала кратко объяснил источник, а затем продолжил: "Позже я поискал информацию по этому вопросу и обнаружил, что в современной физике, похоже, нет способа точно определить радиус протона в атоме".
"Самое точное число - около 0,8768 фемтометра, полученное с помощью спектроскопических экспериментов и рассеяния заряженных частиц на протонах".
"Но позже, кажется, с этим числом возникли проблемы, радиус протона, измеренный с помощью лэмбовского сдвига обычных электронов, составляет всего около 0,833 фемтометра?"
Сюй Чуань спросил с интересом.
Чэнь Чжэнпин, глядя на поток машин впереди, повернул руль, чтобы объехать большой грузовик, и сказал: "Да, это действительно новая проблема, возникшая в последние годы".
"До 2010 года радиус протона, измеренный физиками с помощью спектроскопических экспериментов и экспериментов по рассеянию заряженных частиц на протонах, составлял около 0,8768 фемтометра, поэтому все считали, что радиус протона равен этому числу".
"Но в 2010 году возникли разногласия, в одном из спектроскопических экспериментов по измерению радиуса протона исследователи, чтобы получить более точное значение радиуса протона, использовали мюоны вместо электронов".
"Мюоны по своим свойствам похожи на электроны, но их масса в 200 раз больше, чем у электронов, а чем тяжелее протон, тем дольше он задерживается в тесте, поэтому размер протона сильнее влияет на энергетический уровень".
"Этот результат эксперимента застал тогдашних исследователей врасплох, но с тех пор новые спектроскопические эксперименты подтвердили меньший радиус протона".
"А в начале 2012 года исследовательская группа из Йоркского университета в Канаде указала, что не только мюоны - после усовершенствования экспериментального оборудования радиус протона, измеренный с помощью лэмбовского сдвига обычных электронов, также составляет всего 0,833 фемтометра". "А радиус протона, полученный с помощью экспериментов по рассеянию, по-прежнему составляет около 0,8768 фемтометра".
"То есть два разных метода тестирования дали разницу в 5%, эта разница в 5% называется "загадкой радиуса протона"".
"До сих пор неясно, почему возникает разница в 5%, как она возникает, поэтому это называется новой загадкой в физике элементарных частиц".
"Что, тебя это заинтересовало?"
Сказав это, Чэнь Чжэнпин с улыбкой повернул голову и посмотрел на Сюй Чуаня на пассажирском сиденье, заодно посмотрел в зеркало заднего вида, готовясь перестроиться на другую полосу, чтобы съехать с шоссе.
"Да, мне это очень интересно, после того как я закончил оформлять доказательство гипотезы Вейля-Берри в Принстоне, я прочитал несколько статей и материалов по этому вопросу".
"В стандартной модели физики элементарных частиц протон не является самой элементарной частицей, а состоит из кварков".
"Если говорить точно об ответе на вопрос о радиусе протона, то сначала нужно определить радиус протона".
"Согласно основным принципам квантовой механики, протон - это не маленький шарик с определённым радиусом, а распределение вещества (представьте себе электронное облако атома водорода)".
"Согласно этому основному принципу, радиус протона, точнее, радиус заряда протона, - это среднеквадратичное расстояние распределения заряда этого вещества от центра".
"То есть - γe=√e=√∫drγpe(r)/q; pe(r) - плотность распределения заряда протона, q - общий заряд протона".
"Согласно этой математической формуле, радиус протона можно определить с помощью спектра водородоподобного атома и экспериментов по рассеянию электронов на протонах".
"А если заменить электрон на мюон, то единственное различие между электроном и мюоном в стандартной модели - это масса, поэтому если проводить эксперимент с мюонами, то нужно просто заменить массу электрона на массу мюона в соответствующих формулах".
"Если проводить эксперименты и расчёты таким образом, то даже если и будет отклонение, оно не будет таким большим, чтобы достигать почти 5%, так что, скорее всего, где-то возникла проблема".
Чэнь Чжэнпин, сидя за рулём, обдумал точку зрения Сюй Чуаня и спросил: "Так где же, по-твоему, возникла проблема? В старых экспериментальных данных или в последних экспериментах 2010 года?"
"Нужно знать, что эти две группы сейчас в физике яростно спорят, никто никому не уступает, все считают, что ошибается другая сторона".
Сюй Чуань съёжился, поправил позу и сказал: "Я не знаю, кто прав, а кто виноват, но первое, что можно сказать наверняка, - это то, что размер протона не может иметь два результата, если бы было два результата, то здание современной физики рухнуло бы".
"Но я не могу сейчас дать точный ответ, возможно, вернувшись, я смогу найти какие-нибудь статьи и данные, чтобы рассчитать, не возникла ли проблема в формулах расчёта или в самих расчётах".
"Ты сможешь это рассчитать?"
Услышав слова Сюй Чуаня, Чэнь Чжэнпин сразу же подхватил, но тут же опомнился и рассмеялся: "Чуть не забыл, что твои математические способности сейчас превосходят 99,99% математиков мира".
"Если тебе это интересно, можешь попробовать изучить этот вопрос".
"Но вопрос о радиусе протона - это не чисто математическая проблема, чтобы полностью разгадать "загадку протона", вероятно, потребуется использовать такие инструменты, как ускоритель протонов".
"В Нанкинском университете сейчас нет исследовательских проектов в этой области, нет и ускорителя протонов, если ты хочешь проводить эксперименты, тебе придётся ехать в столицу".
"И даже ускоритель протонов в столице может не соответствовать требованиям для изучения радиуса протона, лучше поехать в Европу или США".
"Ведь ты знаешь, что развитие физики высоких энергий в Китае началось довольно поздно, на сегодняшний день построено всего два ускорителя протонов, и оба они не очень большие".
"Конечно, ты можешь сначала попробовать создать свой собственный исследовательский проект, если твои предварительные исследования дадут результаты, ты можешь опубликовать их, а затем поехать в Европу или США, чтобы использовать их ускорители протонов для проведения экспериментов".
"В любом случае, ты ещё не использовал свои предыдущие средства на исследования, а теперь ты решил полную гипотезу Вейля-Берри, так что твои средства на исследования снова увеличатся, этого должно хватить, чтобы ты смог завершить проект".
Сюй Чуань с сомнением спросил: "Разве Европа не откажет нашему проекту? Ведь ускоритель протонов так ценен".
Услышав это, Чэнь Чжэнпин улыбнулся и сказал: "Такие чисто теоретические проекты, которые привлекают внимание всего мира, не будут отклонены, при условии, что твоя опубликованная статья имеет ценность, а проект интересен, изучение радиуса протона - будь уверен, точно не откажут".
"Что, ты действительно хочешь попробовать себя в этом направлении?"
Сюй Чуань почесал затылок, застенчиво улыбнулся и сказал: "Об этом поговорим после возвращения в университет, мне кажется, что если я добился каких-то успехов в математике, но не добьюсь успехов в физике, то мне будет сложно закончить университет".
Чэнь Чжэнпин рассмеялся, хотел было покритиковать его за такие легкомысленные мысли, посоветовать ему углубиться в математику, но тут же вспомнил, что перед ним монстр, который за полгода решил математическую гипотезу мирового уровня.
В итоге он с трудом проглотил слова, которые уже были на языке, чуть не подавившись.
Послушайте, разве это похоже на правду?
Если доказательство математической гипотезы мирового уровня называется "небольшим достижением", то, вероятно, 99,9999% людей в мире не имеют таких достижений.
Если для окончания университета нужно добиться такого результата, то 99,9999% студентов и исследователей во всем мире, вероятно, не смогут закончить университет.
Но если говорить об этом парне, то, возможно, он действительно сможет что-то исследовать в физике.
И Чэнь Чжэнпин тоже надеется, что он сможет что-то исследовать.
Черт, я хотел опубликовать по расписанию, но рука дрогнула, и я случайно опубликовал.