Глава 155. Совершенно новые данные о радиусе протона •
Сюй Чуань пока не знал о трудностях своего наставника, и у него не было времени помогать другим.
Потому что его собственный эксперимент по столкновению протонов вот-вот начнётся.
Десять дней на подготовку - это не так уж и много. Хотя в ЦЕРНе ему не нужно лично управлять ускорителем протонов для проведения эксперимента, но полученные после эксперимента данные требуют его анализа.
А объём данных, генерируемых ускорителем протонов при каждом запуске, огромен.
Поэтому Сюй Чуаню нужна команда, которая поможет ему выполнить эту задачу.
Поэтому в последние дни он постоянно искал людей, которые могли бы помочь.
Изначально старший брат Ци Сишао был отличным выбором, но, к сожалению, он уже присоединился к команде Чэнь Чжэнпина.
Кажется, он уже приступил к работе.
Подумав, Сюй Чуань позвонил старшему брату Линь Фэну, который находился в Принстоне.
Он знал не так много людей, и старший брат Линь Фэн, который также был учеником Виттена и Чэнь Чжэнпина, был одним из них.
Ничего не поделаешь, кто просил его не идти по пути развития нормального человека.
Другие люди, впервые присоединяясь к ЦЕРНу, обычно попадают туда в качестве стажёров, а если и работают, то в составе команды, как часть целого.
За это время можно познакомиться со многими людьми.
А он сразу же возглавил проект, хотя для ЦЕРНа это был лишь небольшой проект.
Но даже самый маленький проект в области физики высоких энергий требует рабочей силы.
Его наставник Виттен не был особо ответственным, возможно, в глазах Виттена этот проект был совершенно незначительным, или, может быть, он хотел его закалить.
Поэтому, просто подав заявку и организовав для него эксперимент по столкновению, он бросил всё на произвол судьбы.
Оставшийся анализ данных, пресс-конференции и прочее - всё это было брошено на него.
Ему просто сказали сообщить ему, когда эксперимент будет завершён.
Поэтому Сюй Чуаню пришлось самостоятельно завершить этот эксперимент от начала и до конца.
Пригласив старшего брата Линь Фэна, Сюй Чуань нахмурился, размышляя, кого ещё он может пригласить, чтобы помочь себе завершить этот проект.
Но, поразмыслив некоторое время, он не нашёл подходящих кандидатур.
После перерождения и до сих пор он знал не так много людей, можно даже сказать, что их было очень мало.
Ничего не поделаешь, времени было слишком мало, и у него не было достаточно времени, чтобы познакомиться с большим количеством студентов того же возраста.
Хотя в Нанкинском университете много студентов, и он знает многих как на математическом, так и на физическом факультетах, но, к сожалению, ни у кого из этих студентов нет достаточных способностей, чтобы участвовать в подобном эксперименте.
О Принстоне и говорить нечего: за те два месяца, что он провёл в Принстоне, он в основном занимался совершенствованием метода расчёта загадки радиуса протона, и у него не было времени познакомиться с новыми друзьями.
Не найдя достаточно людей со своей стороны, Сюй Чуань решил обратиться за помощью к организации ЦЕРН.
В ЦЕРНе есть всё, кроме людей.
Это крупнейший в мире исследовательский институт физики высоких энергий, и во время нормальной работы БАК здесь ежедневно работает не менее пяти тысяч человек.
Если исключить из этих пяти тысяч человек более половины различных инженеров и подсобных рабочих, то останется более двух тысяч физиков.
И физик, который может работать в ЦЕРНе, даже если он всего лишь стажёр, обладает знаниями уровня доктора наук или выше.
По крайней мере, не нужно беспокоиться о том, что их способностей не хватит.
Посоветовавшись со своим наставником Виттеном, Сюй Чуань разместил объявление о наборе персонала по всему ЦЕРНу.
Проблема радиуса протона является горячим направлением исследований в современном мире физики элементарных частиц, и после того, как объявление было размещено, менее чем за день его почтовый ящик был заполнен заявками со всего мира.
Конечно, заявки на участие в этом проекте подавали в основном стажёры ЦЕРНа, как краткосрочные, так и долгосрочные.
Некоторые, возможно, ради того, чтобы обогатить свой исследовательский опыт и узнать что-то новое, а некоторые, возможно, ради своей дипломной работы.
По сравнению со штатными исследователями, у которых в основном есть свои задачи, эти стажёры гораздо более свободны.
Особенно те, кто проходит долгосрочную стажировку, помимо экспериментальных заданий от своей школы или организации, у них много свободного времени, и они ищут свои возможности в ЦЕРНе.
Как и в случае с экспериментом Сюй Чуаня, во многих случаях командам со всего мира нужны "временные работники", которые помогают им выполнять анализ данных или другую базовую работу.
Для стажёров это отличная возможность для тренировки.
Несмотря на то, что эти кандидаты были разного уровня, так или иначе, проблема с нехваткой персонала в команде была решена.
Осталось только провести отбор.
Ведь не каждый подходит.
После дня отбора Сюй Чуань выбрал из почтового ящика трёх человек.
Это были стажёр из Массачусетского технологического института Асол Мерфи, Йона Криль из Технологического института Карлсруэ и Нанали Кесслер из Гёттингенского университета.
Среди множества заявок в почтовом ящике резюме этих трёх человек были самыми лучшими и выдающимися, и самым лучшим из них было резюме Нанали Кесслер из Гёттингенского университета.
Это была девушка, специализирующаяся на физике элементарных частиц, которая стажировалась в ЦЕРНе уже целый год и участвовала в анализе и открытии пятикварковых частиц в 2015 году.
Если не произойдёт ничего непредвиденного, в следующем году она станет штатным исследователем ЦЕРНа.
Вместе с ним самим и старшим братом Линь Фэном, приехавшим из Принстона, пять человек из разных стран образовали небольшую временную команду.
К счастью, все говорили по-английски, поэтому проблем с общением не было.
Собрав всех вместе и поужинав, они приступили к напряжённой и упорядоченной работе.
Двадцать пятое июля наступило очень быстро.
Сотрудники ЦЕРНа подготовили эксперимент по ускорению, для проведения которого они будут использовать ускоритель SPS.
В ходе этого эксперимента сотрудники ЦЕРНа, в соответствии с требованиями Сюй Чуаня, будут использовать ускоритель для запуска пучка электронов в молекулы водорода и измерения процесса отклонения некоторых электронов.
Это немного отличается от процесса измерения радиуса протона в других лабораториях.
В предыдущих экспериментах по рассеянию использовался пучок электронов высокой энергии, который имел ограниченную чувствительность к радиусу протона, и для определения радиуса можно было только экстраполировать на электроны низкой энергии, но в этот раз использование более низкой энергии позволит избежать этой проблемы.
И для дальнейшего повышения точности Сюй Чуань потребовал, чтобы ЦЕРН вводил молекулы водорода непосредственно в вакуумную трубку, несущую пучок электронов, а не помещал пучок электронов в металлический контейнер, как во многих предыдущих экспериментах.
Это означает, что в ходе эксперимента не будет электронов, которые ударяются о металл и мешают измерениям, что значительно повышает точность измерений.
И только благодаря ЦЕРНу, где есть всевозможное передовое оборудование, можно выполнить эту задачу в соответствии с требованиями.
Такой эксперимент был бы очень хлопотным в другом месте, но в ЦЕРНе это всего лишь незначительный эксперимент по столкновению. Даже несмотря на то, что Сюй Чуань выдвинул некоторые требования, инженеры ЦЕРНа успешно завершили процесс столкновения в соответствии с требованиями.
Что касается собранных данных, то они будут сначала обработаны суперкомпьютером ЦЕРНа, а после обработки переданы в базу данных ЦЕРНа.
Затем Сюй Чуань подаст заявку на их использование, таков общий рабочий процесс, который немного похож на использование общественных телескопов в астрономическом сообществе.
Утром двадцать седьмого числа Сюй Чуань успешно получил данные эксперимента по столкновению протонов от сотрудников ЦЕРНа.
Вернувшись во временный офис, который он запросил, он обнаружил, что там уже ждут четыре члена группы.
"Ребята, данные эксперимента получены, у нас есть работа."
Сюй Чуань хлопнул в ладоши, привлекая внимание нескольких своих товарищей.
"Отлично, давайте начнём пораньше и дадим протону точный радиус!"
В офисе стажёр из Массачусетского технологического института Асол Мерфи с длинными каштановыми волосами ухмыльнулся.
Сюй Чуань улыбнулся и сказал: "Тогда я поручаю тебе нарисовать спектр переходов между уровнями энергии электронов."
Услышав это, улыбка на лице Асола Мерфи тут же исчезла, и он жалобно сказал: "О нет, мой дорогой Сюй, ты не можешь так издеваться надо мной, ты же знаешь, что я в этом не силён."
"По сравнению с рисованием спектра переходов между уровнями энергии электронов, я лучше разбираюсь в анализе исходных данных, поручи это мне, и я тебя не подведу."
Сюй Чуань проигнорировал Асола Мерфи и начал распределять работу.
На самом деле, он просто пошутил, он не мог поручить рисование спектра переходов между уровнями энергии электронов кому-то другому, это было ядром проверки, и он мог сделать это только сам.
"Ок, всем раздали задания, приступаем к работе, я верю, что для вас эта работа не составит труда."
После того, как он распределил работу по математическому анализу, в офисе сразу же закипела работа.
Расчёт данных о радиусе заряда протона не является сложной задачей для сообщества физиков-элементарщиков, предшественники проделали бесчисленное количество усилий в этой работе.
Их нынешняя работа больше похожа на то, как стоять на плечах гигантов и смотреть в будущее.
Так проходили дни, в офисе ЦЕРНа Сюй Чуань возглавлял нескольких набранных им товарищей, которые работали сверхурочно, чтобы завершить сортировку экспериментальных данных.
В мгновение ока наступило пятое августа.
"Сюй, посмотри на это, это физическое изображение рассеяния гравитона и протона, оно кажется немного ненормальным."
В офисе Нанали Кесслер из Гёттингенского университета позвала Сюй Чуаня.
Услышав голос, Сюй Чуань, не поднимая головы, ответил: "Подожди минутку, пока я закончу анализ данных, над которыми работаю."
Работа, над которой он работал, достигла критической точки, и он не мог её бросить.
Подождав десять минут, Сюй Чуань щёлкнул мышью, чтобы добавить штрих к наполовину законченному спектру переходов на экране дисплея, сохранил его и только потом встал.
"Что случилось, Нанали?"
Подойдя к Нанали Кесслер, Сюй Чуань спросил.
"Посмотри на это: когда пучок электронов соприкасается с облаком молекул водорода, он возбуждается до состояния 3s, а затем в течение 0,16 мкс распадается до состояния 2p, высвобождая детектируемые фотоны Бальмера-α с длиной волны 656 нм. Это немного отличается от обычных экспериментов по измерению радиуса протона", - сказала Нанали Кесслер, указывая на серию спектров на экране компьютера.
Услышав это, Сюй Чуань с любопытством посмотрел.
В направлении, указанном Нанали Кесслер, он действительно увидел аномальные данные.
"Интересно, судя по этим данным, влияние пучка электронов на облако молекул водорода кажется меньше, чем в предыдущих экспериментах, а это значит, что радиус протона может быть даже меньше, чем 0,84184 фемтометра."
Глядя на изображение на экране дисплея, Сюй Чуань увидел вспышку света в своих глазах.
Для него секреты, содержащиеся в этих непостижимых для обычного человека изображениях, были подобны новому платью короля, выставленному перед ним обнажённым.
Поразмыслив в уме, Сюй Чуань сказал: "Нанали, закончи анализ этих данных как можно скорее, возможно, мы получим совершенно новый, меньший радиус протона."
Нанали Кесслер, услышав слова Сюй Чуаня, была ошеломлена и удивлённо спросила: "Меньший радиус протона? Возможно ли это?"
Сюй Чуань улыбнулся и сказал: "Нет ничего невозможного, пока радиус протона не будет вычислен с помощью принципа первого рода, даже объявление о том, что радиус протона меньше 0,8 фемтометра, было бы нормальным."
"В конце концов, мы слишком мало знаем о частицах на микроскопическом уровне, не так ли?"
Услышав это, Нанали Кесслер тут же задышала быстрее.
Если в этом эксперименте они обнаружат меньшие данные о радиусе протона, это будет означать, что они смогут оставить свой след в истории физики элементарных частиц.
Даже если эти данные могут быть не окончательными и точными.
В любом случае, в нынешнем физическом сообществе нет точного и определённого значения радиуса заряда протона.
Возможность получения меньших данных о радиусе протона, казалось, ввела в эту группу из пяти человек дозу адреналина.
Они, о которых и раньше можно было сказать, что они работают сверхурочно, теперь тратили всё своё время, кроме еды и сна, на анализ данных.
При поддержке этого лихорадочного состояния, наконец, 11 августа Сюй Чуань завершил окончательное построение спектра переходов между уровнями энергии электронов и использовал его для расчёта радиуса протона, измеренного в этом эксперименте.
【Радиус тела протона rp определяется путём исследования форм-фактора тензора энергии-импульса с помощью рассеяния гравитонов и протонов, подставляя новую формулу для части свойств электронов и протонов и её физический смысл - формулу отношения энергии к заряду: mc/q=1/2eeds∫.=1/24πreer/4πree】
【Можно получить подробные данные кругового движения, связанного с волной де Бройля, то есть движения спина второго уровня: 0,831x10-15 м ± 0,0016 фм.】
За своим столом Сюй Чуань завершил окончательный расчёт и получил новые данные о радиусе протона.
0,831x10-15 м ± 0,0016 фм.
Самый низкий радиус заряда протона в истории.
Намного ниже, чем 0,879 ± 0,011 фм, принятые Международным комитетом по научным и техническим данным, и ниже, чем 0,84184 ± 0,00067 фм, измеренные Институтом квантовой оптики Макса Планка.
"Каковы данные?"
"Радиус протона рассчитан?"
За столом, после того как Сюй Чуань закончил расчёты, остальные ребята подошли и с волнением спросили.
Сюй Чуань поднял со стола черновик с расчётами и протянул его, а несколько ребят позади него выхватили его.
"0,831 фемтометра!"
"Совершенно новый радиус, мы открыли новую историю!"
"Невероятно, радиус протона может быть ещё меньше, если бы эти данные не были получены нами лично, я бы отнёсся к ним с презрением."
Увидев ответ на черновике, офис взорвался аплодисментами.
Для этих стажёров ЦЕРНа не было ничего более захватывающего, чем это великое открытие.
Независимо от того, будут ли эти данные подтверждены как правильные в будущем, несомненно, что сейчас они станут центральными фигурами в мире физики элементарных частиц.