Глава 163. Совершенствование метода расчета •
Начать исследование с «асимптотической свободы кварков» и «кваркового конфайнмента» — таков был совет Дэвида Гросса Сюй Чуаню.
Если бы он не был председателем ЦЕРН и не имел некоторого представления о большинстве экспериментов на коллайдерах и анализе данных, он, вероятно, и не смог бы дать такой совет.
В конце концов, это область, в которую редко ступают физики.
Просто он не знал, насколько хорошо этот юноша перед ним разбирается в этих двух областях.
Ведь он был действительно слишком молод.
По общепринятым меркам, в этом возрасте человек все еще находится на стадии обучения и усвоения знаний, и даже если он может добиться каких-то результатов в определенных областях, это лишь относительно.
Потому что его возраст предопределял наличие множества пробелов в базовых знаниях в других областях.
Однако, судя по всему, он, кажется, получил какое-то озарение?
Возможно, этот юноша в процессе изучения физики соприкасался со знаниями из этих двух областей?
Как бы то ни было, он возлагал большие надежды на этого юношу.
С того момента, как он узнал о нем от Виттена, и до недавнего времени, когда тот стоял на трибуне, решая загадку радиуса протона, Гросс видел талант и одаренность этого юноши.
Это гений, настоящий гений.
Как в математике, так и в физике, он обладает, можно сказать, талантом высшего уровня, и как в математике, так и в физике он проложил свой собственный путь.
Многие считают, что занимаясь наукой или исследованиями, нужно быть целеустремленным, сосредоточенным, но Дэвид Гросс так не думает.
По его мнению, если что-то нравится, то этим можно заниматься.
Заниматься тем, что нравится; смело задавать вопросы, смело рисковать. Молодые люди должны смело пробовать. Попробовав, можно потерпеть неудачу, но не попробовав, невозможно добиться успеха.
К тому же, занимаясь любимым делом, даже потерпев неудачу, испытываешь радость.
Гросс надеется, что этот юноша перед ним сможет пойти дальше.
Для такого человека, как он, посвятившего всю жизнь физике и уже стоящего одной ногой в могиле, нет ничего радостнее, чем видеть, что в области физики есть преемники.
В кабинете Сюй Чуань погрузился в размышления.
Следуя указаниям профессора Дэвида Гросса, он продолжил размышлять.
Он хорошо разбирался в тех двух областях, о которых говорил профессор Гросс: «асимптотической свободе кварков» и «кварковом конфайнменте».
Обе они относятся к области физики элементарных частиц.
Первое — это достижение, за которое этот пожилой человек перед ним получил Нобелевскую премию.
Это удивительное, противоречащее интуиции физическое явление.
Короче говоря, его суть заключается в том, что ядерные силы в атомном ядре ослабевают на очень коротких расстояниях, позволяя кваркам внутри ядра вести себя как свободные частицы. Но когда расстояние между двумя кварками в ядре увеличивается, сила притяжения, связывающая их, наоборот, возрастает.
Это свойство можно сравнить с резинкой: чем сильнее ее растягиваешь, тем больше сила упругости, но если ее не растягивать, она остается свободной.
Это и есть «асимптотическая свобода кварков», ее можно рассчитать пертурбативно с помощью уравнений ДГЛАП для сечений глубоко неупругого рассеяния в физике элементарных частиц, что привело к возникновению такой дисциплины, как «квантовая хромодинамика».
В 2004 году физики Дэвид Гросс, Дэвид Политцер и Фрэнк Вильчек получили за это Нобелевскую премию того года.
А «кварковый конфайнмент» — это тоже физическое явление.
Оно описывает то, что кварки не существуют поодиночке.
Мы все знаем, что кварки — это фундаментальные составляющие материи.
Кварки объединяются друг с другом, образуя составные частицы, называемые «адронами».
Например, самые стабильные частицы среди адронов — это «протоны» и «нейтроны», они являются основными строительными блоками атомных ядер.
Из-за сильного взаимодействия кварки, обладающие цветовым зарядом, ограничены пребыванием вместе с другими кварками таким образом, чтобы суммарный цветовой заряд был равен нулю.
А сила взаимодействия между кварками увеличивается с расстоянием, поэтому обнаружить отдельно существующие кварки невозможно.
Проще говоря, из-за сильного взаимодействия кварки не могут существовать поодиночке, как «протоны» или «нейтроны».
Они всегда существуют парами или группами.
Например, протон состоит из двух верхних кварков и одного нижнего кварка, связанных глюонами посредством сильного взаимодействия.
Или, например, пентакварки, обнаруженные в прошлом году ЦЕРН на Большом адронном коллайдере, и так далее.
Но какое отношение эти две теории имеют к использованию математики для сужения поиска самого идеального канала распада для Юкава-связи бозона Хиггса с тяжелыми кварками третьего поколения?
Теоретически, эти три вещи можно считать совершенно разными.
Даже с точки зрения физики двадцать лет спустя, с которой был знаком Сюй Чуань, эти три вещи не имели особой связи.
Если уж на то пошло, то связь есть у «квантовой хромодинамики», вытекающей из «асимптотической свободы кварков», в аспекте изучения сильного взаимодействия.
Но и это, похоже, неприменимо к поиску самого идеального канала распада для Юкава-связи бозона Хиггса с тяжелыми кварками третьего поколения.
Однако ученый уровня Нобелевского лауреата, очевидно, не стал бы говорить попусту. Раз профессор Гросс посоветовал исследовать в направлении «асимптотической свободы кварков» и «кваркового конфайнмента», значит, здесь определенно что-то скрыто.
Эти вещи определенно можно применить к поиску самого идеального канала распада для Юкава-связи бозона Хиггса с тяжелыми кварками третьего поколения.
Просто он его не видел.
Физика огромна, настолько огромна, что даже он, первоклассный физик, вернувшийся из будущего на двадцать лет назад, не мог знать каждую деталь.
Конечно, более вероятно, что это была всего лишь идея, родившаяся в голове профессора Дэвида Гросса за последние два дня.
Это похоже на эволюцию живых организмов: без внешнего стимула организмы не могли бы мутировать генетически и эволюционировать.
Обычные физики вообще не стали бы исследовать подобные вещи.
Если бы не его вчерашнее письмо этому профессору, этот пожилой человек, вероятно, и не задумался бы над таким вопросом.
Идея, рожденная случайно, вполне могла не сохраниться для будущего.
Сюй Чуань не зацикливался на этом, он размышлял, как подойти к исследованию самого идеального канала поиска распада с позиций «асимптотической свободы кварков» и «кваркового конфайнмента».
У пожилого человека напротив, очевидно, были некоторые соображения на этот счет, но он не высказал их прямо, а лишь дал подсказку.
Вероятно, это было испытание со стороны старика, желавшего проверить его талант или способности в физике.
Даже если бы он в итоге ничего не придумал, собеседник, скорее всего, все равно изложил бы ему полную идею.
Но Сюй Чуань не мог просто так отказаться от самостоятельного мышления. Если он не справится, уже имея зацепку, то он не заслуживал бы стоять на вершине в физике.
Различные знания быстро проносились в его голове: начиная с «асимптотической свободы кварков», затем квантовая хромодинамика, от «кваркового конфайнмента» до возбуждения вакуума из состояния с наименьшей энергией.
Цепочка знаний быстро выстроилась в голове Сюй Чуаня в извилистую, но связную нить.
«Эффект пересуммирования мягких глюонов в распределении по поперечному импульсу?»
Услышав это, профессор Дэвид Гросс удивленно взглянул и изумленно спросил: «Как ты до этого додумался?»
Он не ожидал, что этот юноша перед ним сможет найти точку прорыва за такое короткое время.
Он, получив письмо вчера днем, размышлял всю ночь, используя бесчисленные эксперименты на коллайдерах и данные анализа, с которыми сталкивался за годы работы в ЦЕРН, чтобы найти, казалось бы, осуществимый путь, и потратил на это не менее пяти-шести часов.
Неожиданно Сюй Чуань всего за пять минут размышлений нашел эту скрытую точку пересечения.
Хотя он и дал подсказку, это все равно было слишком невероятно.
Эффект пересуммирования мягких глюонов в распределении по поперечному импульсу можно назвать самой передовой и малоизученной областью в современной физике.
Эта область используется для расчета и обработки эффектов цветовой интерференции между начальным и конечным состояниями частиц.
Но в современной физике коллайдеры все еще заняты поиском новых частиц и проверкой правильности Стандартной модели, так кто же станет обращать внимание на эффекты интерференции цветовых состояний?
Тех, кто разбирается в этой области, во всем физическом мире можно пересчитать по пальцам.
Если бы он не занимал пост председателя Совета ЦЕРН, он бы и не узнал об этой области знаний.
Он был весьма удивлен тем, что Сюй Чуань так быстро нашел точку прорыва.
Сюй Чуань улыбнулся и ответил: «Я изучал некоторые методы расчета на уровне следующего-за-следующим-лидирующим порядком КХД».
Услышав это, профессор Дэвид Гросс вдруг все понял.
Расчеты на уровне следующего-за-следующим-лидирующим порядком КХД основаны на результатах эффективной теории мягких и коллинеарных взаимодействий КХД.
А эффективная теория мягких и коллинеарных взаимодействий КХД частично затрагивает знания об эффекте пересуммирования мягких глюонов в распределении по поперечному импульсу.
Если это так, то действительно можно, следуя этой нити, найти точку прорыва.
Но нельзя не отметить, что способность успешно найти эту точку прорыва — эффект пересуммирования мягких глюонов в распределении по поперечному импульсу, — следуя по нити «асимптотической свободы кварков», говорит о том, что мышление этого юноши перед ним действительно весьма нестандартно.
Или, другими словами, его интуиция и талант в физике и математике поистине поразительны.
Ведь между ними лежит немало извилистых связей в знаниях, и даже изучив расчеты на уровне следующего-за-следующим-лидирующим порядком КХД, успешно вывести одно из другого не так-то просто.
Это похоже на игру.
Обычные игроки думают только о текущей линии и противнике, продвинутые игроки будут думать о следующем шаге.
А некоторые люди обладают несравненным талантом в играх, могут просчитывать гораздо дальше, вплоть до того, что могут объявить конец игры на линии, как только враг атакует линию крипов.
Звучит немного нелепо, но люди с таким талантом действительно существуют.
Так в мире игр, так и в академическом мире.
Некоторым гениям дашь немного вдохновения, и они вернут тебе целую гору результатов.
Например, Исаак Ньютон, которого ударило яблоко, открыл закон всемирного тяготения. А обычный человек, которого ударит яблоко, просто сунет его в рот.
Попрощавшись с профессором Дэвидом Гроссом, Сюй Чуань сразу вернулся в номер отеля.
С вдохновением и озарением дальнейший путь становился намного легче.
Запершись в номере отеля, он, отталкиваясь от расчета эффекта пересуммирования мягких глюонов в распределении по поперечному импульсу, начал использовать математику для вычислений данных по имеющемуся у него графику Далица.
Неизвестно, сколько прошло времени, как в тихой комнате внезапно зазвонил мобильный телефон.
Прерванный в расчетах, Сюй Чуань немного раздраженно нащупал телефон на столе, поднял трубку и сказал «Алло».
«Младший, совещание по приемке отчета об этом эксперименте вот-вот начнется, ты где? Писал тебе сообщения, а ты не отвечаешь».
Звонил старший брат Ци Сишао. Услышав это, Сюй Чуань пришел в себя, посмотрел на время в правом нижнем углу экрана ноутбука — сам того не заметив, он просидел в номере отеля целых три дня.
Сюй Чуань спросил: «В каком конференц-зале? Я сейчас подойду».
На это отчетное совещание ему в любом случае нужно было пойти.
В конце концов, он член проектной группы, хоть и присоединился на среднем или позднем этапе, но все же член группы, и присутствовать на отчетном совещании по научно-исследовательскому проекту, в котором он участвовал, было необходимо.
Если во время совещания у кого-то возникнут возражения по части анализа данных, за которую он отвечал, он обязан был дать объяснения.
К счастью, в этот раз использование математики для поиска самого идеального канала распада для Юкава-связи бозона Хиггса с тяжелыми кварками третьего поколения уже обрело определенное направление, оставшуюся работу можно было постепенно дорабатывать, не нужно было беспокоиться, что вдохновение улетучится.
«Второй конференц-зал, вот-вот начнется, поторопись».
Сюй Чуань ответил согласием, повесил трубку, бросился в ванную умыться, привел в порядок растрепанные волосы.
Если бы позволяло время, следовало бы принять душ и привести себя в порядок перед тем, как идти.
Но, к сожалению, сейчас времени не было.
Стремительно примчавшись во второй конференц-зал, он увидел, что отчетное совещание по приемке уже началось.
Как член проектной группы, Сюй Чуань имел свое определенное место, рядом с Ци Сишао.
«Ни хрена себе, младший, ты чем занимался эти два дня, как ты до такого дошел? Хоть ты и молод и полон сил, но нужно и меру знать, береги поясницу».
Едва он сел, как раздался голос Ци Сишао.
Он был поражен состоянием Сюй Чуаня: волосы хоть и были приведены в порядок, но блестели от жира, словно их не мыли несколько дней; под глазами темные круги, словно он не спал несколько дней и ночей; весь он выглядел так, будто выложился раз десять с лишним.
Вспомнив, что последние несколько дней он не видел этого младшего в офисе, он, естественно, подумал, что этот младший отправился развлекаться в соседнюю Францию.
Сюй Чуань закатил глаза и сказал: «О чем ты вообще? Я эти дни был в отеле, появились кое-какие соображения насчет прежней идеи, вот и проводил расчеты».
«Та самая, про поиск самого идеального канала распада для Юкава-связи бозона Хиггса с тяжелыми кварками третьего поколения? Ты еще не сдался?» — удивленно спросил Ци Сишао.
Сюй Чуань кивнул. Ци Сишао вздохнул: «Береги себя. Заниматься наукой важно, но здоровье важнее, не стоит загонять себя до изнеможения».
Хотя в академических кругах хватает трудолюбивых и усердных людей, но таких трудолюбивых и усердных, как этот младший, действительно мало.
Ци Сишао считал себя достаточно трудолюбивым, но у него были и другие увлечения.
А этот младший, казалось, кроме научных исследований, не имел никаких других интересов?
Во всяком случае, за те несколько месяцев, что они общались в ЦЕРН, он не видел, чтобы Сюй Чуань проявлял какие-либо другие увлечения, практически вся его деятельность была связана с наукой, он часто видел, как тот склонялся над столом и считал по полдня.
Остается лишь сказать, что то, что он в восемнадцать лет смог решить по одной мировой проблеме в математике и физике соответственно, было закономерно.
Кто, если не такой человек, добьется успеха?
Сюй Чуань застенчиво улыбнулся и сказал: «Буду внимателен».
«Погоди, ты только что сказал, что нашел метод? Рассчитал самый идеальный канал поиска распада?»
Искренне вздыхая, Ци Сишао вдруг что-то вспомнил, резко повернул голову и изумленно спросил.
Кажется, он только что слышал, как этот младший сказал, что у него появились соображения и он проводит расчеты?