Глава 310. Вдохновение от Виттена и метод наблюдения тёмной материи •
Подтверждение существования стерильных нейтрино сделало имя Сюй Чуаня известным в мире физики.
А до этого, даже несмотря на то, что он получил Нобелевскую премию по физике, большинство физиков всё ещё считали его математиком.
Ведь изначально он прославился именно математикой, различные математические гипотезы и семь задач тысячелетия сделали математическую славу Сюй Чуаня намного больше, чем физическую.
Но с сегодняшнего дня мир физики признал его физиком.
Учёный, открывший дверь в новый мир физики, если его нельзя назвать физиком, то никого нельзя назвать физиком.
Исследования стерильных нейтрино в ЦЕРНе продолжаются.
Ведь на данный момент наблюдаемые стерильные нейтрино неполны.
Диаграммы Далица и данные, собранные Сюй Чуанем, могут лишь подтвердить, что в данных столкновений ядер антигелия-3 в системе внутреннего трекового детектора на расстоянии 120 мкм (в направлении rφ) существует новая частица, а также получить часть данных, связанных со стерильными нейтрино.
А сколько ещё параметров этой частицы скрыто за кулисами Вселенной, никто не знает.
Поэтому и физики, и ЦЕРН, и даже правительства разных стран очень хотят исследовать оставшиеся параметры "стерильных нейтрино".
Ведь согласно теории и прогнозам профессора Сюя, стерильные нейтрино являются мостом, соединяющим обычную материю и тёмную материю, они обладают некоторыми свойствами обычной материи и некоторыми свойствами тёмной материи.
Если бы удалось найти следы тёмной материи в стерильных нейтрино, это было бы большим достижением.
Поэтому председатель совета ЦЕРНа профессор Дэвид Гросс специально прилетел в Китай, чтобы пригласить Сюй Чуаня присоединиться к исследовательской работе.
Вместе с ним приехали Эдвард Виттен и Франсуа Энглер, члены совета ЦЕРНа.
"Председатель Гросс, профессор Энглер, наставник. Добро пожаловать".
В кабинете Сюй Чуань с улыбкой подошёл к ним, тепло пожал руки и поздоровался, а затем повернулся к Гу Бину, который учился позади него, и крикнул: "Гу Бин, пожалуйста, помоги вскипятить воду".
"Сюй, ты в последнее время занимаешься чем-то важным? Даже на пресс-конференцию не смог приехать".
Профессор Франсуа Энглер, который очень похож на Санта-Клауса и ещё больше похож на него, когда улыбается, пожал руку Сюй Чуаню и с любопытством спросил.
Сюй Чуань улыбнулся: "Очень жаль, что я не смог присутствовать на пресс-конференции по стерильным нейтрино, но в последнее время я действительно занят. Что касается исследований..."
Он немного помолчал, улыбнулся и продолжил: "В последнее время я действительно занимаюсь кое-чем другим, но это связано с секретностью, поэтому не очень удобно рассказывать".
Франсуа Энглер сделал преувеличенное выражение лица, разочарованно хлопнул в ладоши и сказал: "Ты такой плохой, я ненавижу, когда меня так дразнят".
С другой стороны, услышав слова Сюй Чуаня, глаза Эдварда Виттена загорелись.
В прошлый раз, когда он и Делинь спрашивали этого студента, чем он занимается, он тоже ответил, что это секретно, а потом появились "Механизм преобразования энергии β-излучения ядерной энергии в электрическую энергию" и "Искусственная плёнка SEI", два достижения, которые практически изменили весь мир.
Неизвестно, чем на этот раз занимается его студент, но можно предположить, что это что-то очень важное.
Конечно, он не спрашивал, потому что знал, что всё равно ничего не узнает.
В кабинете все немного поболтали, а затем Дэвид Гросс перешёл к делу.
"Сюй, цель нашего сегодняшнего визита - пригласить вас присоединиться к дальнейшим исследованиям стерильных нейтрино".
"Стерильные нейтрино - это неизвестные частицы, которые вы наблюдали, обнаружили и подтвердили, вы лучше нас знаете их свойства и лучше нас понимаете, что часть из них скрыта в неизвестности Вселенной".
"Поэтому я от имени ЦЕРНа приглашаю вас присоединиться к дальнейшим исследованиям стерильных нейтрино, давайте вместе вытащим эту частицу из тумана!"
Председатель ЦЕРНа посмотрел на Сюй Чуаня горящими глазами и взволнованно пригласил его.
Для ЦЕРНа Сюй Чуань - правая рука. Его метод математического расчёта информации о параметрах физических частиц очень важен для исследований в области физики высоких энергий.
Хотя ЦЕРН обменялся соответствующими методами, изложенными в статьях, к сожалению, не каждый физик глубоко разбирается в математике.
Хотя математика - это необходимый путь для физики, а передовая физика неотделима от математики, но это две разные дисциплины, и между ними всё же есть разница.
Не каждый является Эдвардом Виттеном или этим человеком, который стоит перед ними, способным одновременно преуспеть в математике и физике.
Более того, сам метод использования математики для расчёта информации о параметрах физических частиц имеет очень высокий порог обучения. Хотя в ЦЕРНе много физиков, но нет никого, кто бы полностью овладел этим методом.
Поэтому они возлагают надежды на этого основателя, надеясь, что он сможет присоединиться к исследовательской и аналитической работе, чтобы проанализировать и рассчитать данные о стерильных нейтрино и даже о тёмной материи.
Выслушав просьбу Дэвида Гросса, Сюй Чуань с сожалением покачал головой и сказал: "Хотя продолжение наблюдений за стерильными нейтрино - это очень важно, но, к сожалению, председатель Гросс, боюсь, у меня в последнее время не будет времени участвовать в этом".
Сюй Чуань вежливо отклонил просьбу Дэвида Гросса и ЦЕРНа, потому что знал, что с нынешним уровнем энергии столкновений БАК больше ничего не удастся наблюдать.
Математические расчёты не всесильны, даже если они могут идеально сочетаться с физикой для поиска вещей, которые раньше никогда не находили, но они также основаны на некоторых базовых данных.
Это похоже на использование расширенного применения теоремы Сюй-Вейля-Берри для анализа далёких небесных тел, оно основано на обычных наблюдаемых базовых данных, таких как гравитация, светимость, размер и так далее.
С помощью этих базовых граничных значений данных, а затем используя математические методы для оптимизации и расчёта, можно получить более стабильную и точную информацию.
А сейчас, с уровнем энергии столкновений БАК и характеристиками детектирующего оборудования, невозможно наблюдать тёмную материю.
Если невозможно наблюдать какую-либо информацию, то невозможно получить базовые граничные значения данных. Какой бы крутой ни была математика, она не может создать что-то из ничего.
Поэтому вкладывать в это время и силы совершенно не стоит.
Услышав отказ Сюй Чуаня, Дэвид Гросс не хотел так легко сдаваться, он продолжал уговаривать:
"Сюй, тебе не нужно ехать в ЦЕРН, ты можешь выполнять работу здесь, как и раньше, ЦЕРН может передать тебе исходные данные в кратчайшие сроки, ты можешь полностью выполнить анализ данных в Китае".
"И даже ЦЕРН может направить группу физиков в Китай, чтобы помочь тебе выполнить анализ данных".
Сюй Чуань всё так же покачал головой и сказал: "Дело не в месте работы и не в количестве людей, а в том, что у меня действительно нет времени заниматься наблюдением за стерильными нейтрино".
Помолчав, он продолжил: "И, честно говоря, интуиция подсказывает мне, что в настоящее время мы не можем наблюдать другую часть информации о стерильных нейтрино, и тем более не можем наблюдать тёмную материю".
Дэвид Гросс в итоге ушёл разочарованным.
Что бы он ни говорил, Сюй Чуань не хотел больше участвовать в дальнейшем обнаружении стерильных нейтрино. Потеряв учёного, который был лучшим и в математике, и в физике, его уверенность в планах ЦЕРНа внезапно упала до самого дна.
Неужели оставшиеся данные о стерильных нейтрино действительно невозможно найти?
Возможно, ЦЕРНу действительно стоит подумать о модернизации коллайдера.
С другой стороны, Эдвард Виттен и Франсуа Энглер не ушли вместе с ним.
Они приехали вместе с ним не только по приглашению Гросса, но и потому, что хотели обменяться идеями по теоретической физике с Сюй Чуанем.
Ведь один из них - создатель теории струн и М-теории, а другой - основоположник теории Хиггса.
Понимание теоретической физики и Вселенной этими двумя людьми в современном мире физики можно назвать одним из лучших, людей, которые могут с ними сравниться, можно пересчитать по пальцам.
"Сюй, мне очень интересно, как ты подтвердил существование стерильных нейтрино? Твой математический инструмент анализа, который ты оставил в ЦЕРНе, действительно так волшебен?"
В кабинете Франсуа Энглер отпил кофе и бросил на Сюй Чуаня любопытный взгляд.
Рядом Эдвард Виттен тоже проявил заинтересованный взгляд.
Нужно понимать, что если в мире физики высоких энергий хотят подтвердить существование новой частицы или нового явления, то от подробного прогнозирования до окончательной проверки обычно требуется огромное количество времени.
Например, на бозон Хиггса ушло несколько десятилетий.
А стерильные нейтрино, хотя и были предложены ранее теоретическим физиком Бруно Понтекорво, но на самом деле прогнозы и данные о них дополнил именно его студент.
В первой половине этого года, после анализа первых исходных данных, были дополнены данные, связанные со стерильными нейтрино.
Если посчитать всё вместе, то на обнаружение стерильных нейтрино ушло всего около полугода.
Полгода на прогнозирование, обнаружение и подтверждение нового типа частиц - эта скорость просто побила исторический рекорд в мире физики высоких энергий.
Даже в 2012 году, когда ЦЕРН впервые обнаружил бозон Хиггса и запустил полномасштабную программу поиска и отслеживания, потребовался год, чтобы полностью подтвердить существование бозона Хиггса.
И не стоит забывать, что в поиске бозона Хиггса участвовала, можно сказать, более половины физиков-теоретиков ЦЕРНа, а открытие стерильных нейтрино практически от начала до конца делал Сюй Чуань один, максимум с небольшой помощью Нанкинского университета и Шанхайского университета Цзяотун.
Такая невероятная эффективность и точность заставляют поверить, что у его студента есть какой-то метод точного определения информации о частицах.
Тем более, что ранее он оставил ЦЕРНу метод математической физики, что ещё больше убеждает в этом.
Услышав вопрос профессора Энглера, Сюй Чуань улыбнулся и ответил: "Математика действительно помогает физике, но говорить, что можно полностью полагаться на математику для поиска стерильных нейтрино в физике высоких энергий, невозможно".
"Открытия в мире физики высоких энергий на самом деле часто больше зависят от деталей и наблюдений".
"Как и в случае со стерильными нейтрино, если бы не заметили крошечную аномальную вогнутую кривую в данных столкновений, то не смогли бы их найти".
Услышав это, Энглер кивнул. В физике высоких энергий тщательное наблюдение и обнаружение действительно незаменимы.
Виттен, стоявший рядом, немного подумал и вдруг посмотрел на Сюй Чуаня: "Я думаю, что ты отказал Гроссу и ЦЕРНу не потому, что у тебя нет времени, а потому, что ты, возможно, считаешь, что с нынешним оборудованием невозможно наблюдать больше информации".
Помолчав, он добавил: "Или, другими словами, с помощью твоего математического метода ты уже не можешь рассчитать больше соответствующих данных?"
Сюй Чуань с улыбкой кивнул и сказал: "Это действительно одна из причин".
Перед этими двумя стариками он не лгал, данные о стерильных нейтрино на данный момент достигли предела наблюдений.
Без модернизации коллайдера и детектирующего оборудования он уже извлёк всю информацию, которую можно было наблюдать.
Виттен с любопытством спросил: "Как ты думаешь, какое детектирующее оборудование потребуется, чтобы полностью наблюдать стерильные нейтрино или тёмную материю? Или, может быть, какое-то космическое явление?"
Сюй Чуань немного подумал и сказал: "Какое детектирующее оборудование потребуется, предсказать сложно".
"Но что касается использования космических явлений для наблюдения стерильных нейтрино или тёмной материи, то я упоминал об этом в своей статье, которую ранее загрузил на arXiv".
"Во Вселенной существует небольшое количество сверхновых типа Ia, ты должен знать, что это двойная звёздная система, состоящая из звезды-гиганта и белого карлика".
"И когда этот белый карлик с чрезвычайно большой массой поглощает вещество звезды-гиганта (в основном водород) и достигает 1,44 массы Солнца, он снова зажигает ядерный синтез и происходит углеродный взрыв".
"Поскольку ядерная реакция синтеза в этот период протекает чрезвычайно быстро, во время углеродного синтеза его масса будет зафиксирована на уровне 1,4 массы Солнца".
"И в этом процессе, теоретически, образуется "синглетное поле", которое не нарушает калибровочную симметрию, но нарушает сохранение лептонного числа, и его "зарядово-сопряжённое поле", наблюдая за которыми, мы, возможно, сможем увидеть, как первичные нейтрино превращаются в нейтрино и стерильные нейтрино".
"Если повезёт, то можно даже увидеть, как стерильные нейтрино образуют тёмную материю или покидают тёмную материю, создавая энергетические пустоты".
Глаза Виттена загорелись: "Я читал эту статью, теоретически это действительно хорошая точка зрения".
"Но во время слияния сверхновых типа Ia нынешних средств наблюдения всё ещё недостаточно, мы не можем точно определить механизм потери вещества и основные наблюдаемые характеристики звёзд-предшественников сверхновых типа Ia".
"Но..."
Эдвард Виттен на мгновение задержал взгляд на Сюй Чуане, а затем продолжил: "Возможно, ты сможешь это сделать".
"Я?"
Сюй Чуань с любопытством посмотрел на своего наставника в двух жизнях, немного не понимая, что он хочет сказать.
Виттен улыбнулся и сказал: "Раньше я об этом не думал, но твоя статья, опубликованная на arXiv, дала мне идею".
"Ты должен знать, что модель одиночной вырожденной звезды в настоящее время является самой популярной моделью звезды-предшественника сверхновой типа Ia, и проблема этой модели заключается в том, что когда скорость переноса вещества между двойными звёздами превышает определённое критическое значение, аккреционная оболочка белого карлика расширяется и в конечном итоге образует общую оболочку вокруг двойной звёздной системы, что приводит к помехам и потере вещества".
"Но что касается тебя, то, возможно, ты сможешь использовать уравнения Навье-Стокса, моделирование гидродинамики, расширенное применение теоремы Сюй-Вейля-Берри и другие математические методы, чтобы выполнить анализ данных, моделирование и прогнозирование изменений сверхновых типа Ia".
"Возможно, это позволит рассчитать или наблюдать картину появления тёмной материи и стерильных нейтрино, о которой ты говорил".
Услышав это, Сюй Чуань на мгновение замер. Затем мозг начал мобилизовать соответствующие знания и информацию и быстро думать.
Комментариев 1