Глава 531. Методы обнаружения темной материи •
Честно говоря, Сюй Чуань все еще колебался, стоит ли ему ехать на этот Международный математический конгресс.
На самом деле, как с личной точки зрения, так и с точки зрения развития науки, он должен был поехать.
Международный математический конгресс, проходящий раз в четыре года, - это не только собрание математиков со всего мира, чтобы познакомиться с новыми друзьями, но и блестящие математические доклады на конференции, а также столкновение идей с другими ведущими математиками.
Такая возможность свободно общаться с другими, столь же выдающимися математиками, выпадает нечасто.
Особенно для таких ученых, как он, которые стоят на переднем крае математического мира, хотят и стремятся к дальнейшему прогрессу в математике, такую возможность нельзя упускать.
Для науки закрыться и заниматься своими делами в одиночку - это никогда не было правильным решением.
Даже если он привык проводить исследования в одиночку, это основано на том, что у него уже достаточно вдохновения и идей.
Что касается неизвестных вещей, то одному человеку трудно найти достаточно осуществимый путь или направление.
Только взаимный обмен и столкновение идей могут породить блестящую мудрость.
Честно говоря, он уже давно не общался с другими ведущими математиками, поэтому Сюй Чуань все же хотел бы поехать.
Однако, учитывая проблемы страны и безопасности, это большая трудность.
Он уверен, что если США узнают, что он выехал за границу, они с радостью предпримут какие-нибудь мелкие действия.
Ведь он доставил США немало хлопот.
Поразмыслив, Сюй Чуань вздохнул, взял телефон и позвонил Чжэн Хаю.
Вскоре Чжэн Хай открыл дверь и вошел.
"Профессор, вы меня вызывали?"
Сюй Чуань кивнул и спросил: "Я хотел бы кое-что у вас спросить."
Чжэн Хай посмотрел на него с легким недоумением, Сюй Чуань продолжил: "Если я собираюсь поехать на Международный математический конгресс, который пройдет в этом году в Санкт-Петербурге, Россия, не будет ли вам слишком сложно с поездкой и безопасностью?"
С тех пор как он ездил в Швецию в 18 году, чтобы получить Нобелевскую премию, он больше не выезжал за границу.
И на самом деле та поездка была довольно легкой, ведь в 18 году все его достижения были в основном в области теории, даже если в том же году он получил и Филдсовскую премию, и Нобелевскую премию, он был всего лишь теоретиком.
Даже если США и обратят на это внимание, они не будут придавать этому слишком большого значения.
А сейчас области, которыми он занимается, - это не только теоретические области, будь то технология переработки ядерных отходов, технология управляемого ядерного синтеза или искусственная пленка SEI в области литиевых батарей, все это чисто прикладные технологии.
Ученый, способный превратить теоретическую науку в прикладную технологию, гораздо важнее, чем чисто теоретический ученый.
Поэтому, если это действительно слишком хлопотно и сложно, то можно и не ехать.
Услышав слова Сюй Чуаня, Чжэн Хай слегка опешил, Россия, Санкт-Петербург? Кажется, это первый раз, когда он захотел выехать за границу после возвращения.
Поразмыслив, он сказал: "Я не уверен, ведь если вы захотите выехать за границу, это будет связано со многими вещами, я доложу об этом начальству и пообщаюсь."
Слегка помолчав, он посмотрел на Сюй Чуаня и продолжил: "Но если вы действительно хотите выехать, мы сделаем все возможное, чтобы обеспечить вашу безопасность, способ обязательно найдется."
Для него, если он захочет поехать на математическую конференцию, если только это не поездка в США, начальство обязательно найдет способ решить этот вопрос.
Хлопоты и прочее, применительно к нему, - это вообще несуществующие вещи.
Ведь ценность, которую он создает один, уже превосходит ценность бесчисленного множества людей.
Для страны нет ничего важнее, чем обеспечение его безопасности и академической среды.
Более того, на этот раз он едет в относительно безопасную Россию.
Чжэн Хай уверен, что начальство тоже согласится на это.
Сюй Чуань кивнул и сказал: "Тогда я прошу вас об этом, не забудьте сообщить мне о результате."
Чжэн Хай кивнул, отдал честь и ушел.
Глядя на закрытую дверь, Сюй Чуань покачал головой и снова сосредоточил внимание на материалах о детекторах коллайдера на столе.
Он помнил, что в прошлой жизни, после того как БАК был модернизирован до коллайдера высокой светимости HL-LHC, модернизированное оборудование детекторов в основном включало в себя тороидальный детектор ATLAS и компактный мюонный соленоид (CMS).
И именно эти два детектора впоследствии наблюдали и обнаружили полную информацию о столкновениях инертных нейтрино.
Поэтому он сосредоточил свои основные исследования и направление на этих двух детекторах.
Тороидальный детектор ATLAS и компактный мюонный соленоид (CMS) - это универсальные детекторы на коллайдере БАК.
Первый не фокусируется на конкретном физическом процессе, его цель - максимально широко обнаруживать различные возможные сигналы.
Поэтому для него, независимо от того, какой новый физический процесс или какие новые частицы возникают, тороидальный детектор ATLAS должен быть способен обнаружить и измерить их физические свойства.
А второй, хотя и является универсальным детектором, но его структура и диапазон обнаружения совершенно иные.
Он используется для изучения физики столкновений протонов с энергией в центре масс 14 ТэВ, обеспечиваемой ускорителем БАК.
Его субдетекторы включают в себя оборудование для измерения энергии и импульса фотонов, электронов, мюонов и других частиц, образующихся после столкновения.
Как физик, Сюй Чуань имеет некоторое представление об этих двух детекторах, но не более того.
Ведь он всего лишь физик, а не физик-инженер.
И теперь его задача - найти общие черты этих двух детекторов, чтобы определить направление будущей модернизации коллайдера высокой светимости HL-LHC.
Это направление для победы в этой конкуренции.
Просматривая материалы в руках, Сюй Чуань с интересом читал информацию в них.
Для него это был первый сознательный шаг в область теоретического инженерного проектирования, и многое из того, что там было, он видел впервые.
Например, структура компактного мюонного соленоида (CMS) и соответствующие принципы.
Из этого материала можно узнать, что CMS использует около 80 000 кристаллов вольфрамата свинца, особенностью которых является высокая плотность и высокая светопропускаемость, аналогично обычному свинцовому стеклу.
Когда электрон или фотон проходит через кристалл, он вступает в реакцию с этими кристаллическими материалами, вызывая так называемое каскадное явление, обусловленное тормозным излучением, рождением и аннигиляцией пар частиц.
Высвобождаемая энергия заставляет электроны в кристалле переходить на более высокий энергетический уровень и излучать свет, который затем измеряется фотодетекторами, прикрепленными к поверхности кристалла.
Измеренные значения, преобразованные в электронные сигналы, после калибровки могут быть использованы для оценки энергии исходной падающей частицы.
Надо сказать, что для него это был совершенно новый мир.
Весь процесс и связанные с ним технологические направления, основанные на сочетании теории и практики, - это мир, более широкий, чем чисто теоретическая область.
В течение следующих нескольких дней Сюй Чуань изучал материалы о коллайдере БАК.
В эти дни он увидел и узнал много нового, чего раньше не знал, что его очень удовлетворило.
Однако, к сожалению, в материалах, которые у него были, он не нашел того, что искал больше всего.
Прочитав документ в руках, Сюй Чуань не удержался, покачал головой и вздохнул. На этих материалах было много информации о создании детекторов с обычными свойствами ассимиляции, но ни слова не было написано о том, как исследовать и обнаруживать частицы более высокого уровня и энергии, даже не было указано направление.
Впрочем, если подумать, это и понятно, материалы, которые ЦЕРН предоставляет странам-членам, в основном отфильтрованы, как могли они полностью раскрыть те технологии, которые действительно держат в резерве, для стран-членов.
В этот момент подошла другая ассистентка, Люй Лин, с более миловидной внешностью.
"Профессор, академик Чан Цзинь из Национального центра космических наук Академии наук прибыл в приемную", - тихо доложила Люй Лин.
Услышав это, Сюй Чуань поднял голову и быстро сказал: "Попросите его пройти сюда, подождите, я сам пойду."
Сказав это, он встал и быстро направился в приемную.
В приемной академик Чан Цзинь спокойно сидел на диване.
"Академик Чан." Открыв дверь, Сюй Чуань с улыбкой на лице быстро подошел, поздоровался с академиком Чаном и пожал ему руку.
Академик Чан Цзинь - научный сотрудник Национального центра космических наук Академии наук, в основном занимается исследованием методов и научных экспериментов по обнаружению космических гамма-лучей, высокоэнергетических заряженных частиц, особенно электронов.
Он также является разработчиком научного спутника для обнаружения частиц темной материи "Укун".
Вообще-то, Сюй Чуань должен был сам пойти к нему, а не приглашать его приехать, но так получилось, что академик Чан недавно вернулся в Нанкинский университет, поэтому ему не пришлось ехать в Пекин.
Кстати, стоит отметить, что академик Чан - выпускник Нанкинского университета. Сначала он занимал должность директора обсерватории Цзыцзиньшань, а затем переехал в Пекин, чтобы занять должность директора Национальной астрономической обсерватории Академии наук.
Еще более случайным является то, что он был избран академиком в том же году, что и Сюй Чуань.
"Академик Сюй, давно не виделись." Чан Цзинь с улыбкой на лице встал, протянул руку и тепло поздоровался с Сюй Чуанем, пожав ему руку.
Они немного поболтали, Сюй Чуань перешел к делу и сказал: "Извините, что заставил вас приехать, у меня есть некоторые вопросы по поводу технологий детекторов, которые я не понимаю, и я хотел бы попросить академика Чана помочь мне разобраться."
Чан Цзинь с улыбкой сказал: "Не говорите о хлопотах, главное, чтобы я мог помочь."
Слегка помолчав, он сдержал выражение лица и продолжил: "Не знаю, с какими проблемами вы столкнулись на этот раз, академик Сюй."
Сюй Чуань немного подумал, собрался с мыслями и сказал: "Дело вот в чем, насчет..."
"...Итак, я хотел бы узнать о технологиях, связанных с обнаружением темной материи и темной энергии, на спутнике-детекторе "Укун"."
Кратко изложив суть дела, Сюй Чуань посмотрел на академика Чан Цзиня, не зная, сможет ли он чем-то помочь.
Напротив, на диване, выслушав вопрос Сюй Чуаня, Чан Цзинь некоторое время серьезно подумал, прежде чем поднять голову и посмотреть на него.
"Что касается технологий обнаружения, используемых на "Укуне", то в основном они заключаются в косвенном поиске и изучении частиц темной материи путем определения направления, энергии и величины заряда высокоэнергетических частиц в космосе."
"Его полезная нагрузка для обнаружения частиц темной материи состоит из 4 субдетекторов и системы управления данными полезной нагрузки, включая пластиковый сцинтилляционный детектор PSD, кремниевый детектор STK, калориметр BGO и нейтронный детектор NUD."
"Я могу предоставить все эти соответствующие технологии."
"Однако..."
Помолчав, он продолжил: "Однако технологии, используемые на спутнике-детекторе "Укун", вероятно, будет трудно, или, теоретически, невозможно применить на Большом адронном коллайдере."
"Потому что это совершенно разные вещи."
Услышав это, Сюй Чуань с легким разочарованием кивнул и сказал: "Если это так, то действительно ничего не поделаешь."
В эти дни он все время читал материалы, связанные с ЦЕРН, и узнал много технологий обнаружения.
В целом, технологии обнаружения темной материи можно разделить на три основные категории.
Первая категория - это прямое обнаружение, то есть обнаружение процесса столкновения частиц темной материи с обычным веществом при прохождении через Землю. В Китае исследования в этой области в настоящее время в основном проводятся в подземной лаборатории Цзиньпиншань в провинции Сычуань.
Вторая категория - это косвенное обнаружение, то есть поиск фотонов, пар электрон-позитрон, пар протон-антипротон, пар нейтрино-антинейтрино и т.д., образующихся при аннигиляции или распаде частиц темной материи. Именно такие исследования проводит "Укун".
Последняя категория - это детекторы коллайдеров и ускорителей.
В Китае Чан Цзинь, можно сказать, является ведущим экспертом в этой области, даже в мировом масштабе спутник "Укун" является космическим детектором с самым широким диапазоном наблюдаемых энергий и лучшим энергетическим разрешением.
Если даже он говорит, что этот путь практически невозможен, и направление развития совершенно иное, то вероятность применения этой технологии на коллайдере невелика.
Чан Цзинь кивнул и продолжил: "Принципы, методы и технологии, используемые ускорителями и коллайдерами для обнаружения темной материи, полностью отличаются от методов косвенного обнаружения, включая даже частицы, которые мы ищем, не совсем одинаковы."
"Поэтому, если вы надеетесь использовать технологии, применяемые на "Укуне", для модификации детекторов коллайдера, то это, вероятно, будет трудно осуществить."
Услышав это, Сюй Чуань немного подумал и спросил: "Есть ли у вас какие-нибудь предложения или направления относительно технологий обнаружения, академик Чан?"
Он всего лишь физик, и не занимается методами и научными экспериментами по обнаружению различных частиц.
Если бы ему нужно было найти соответствующую частицу из серии обнаруженных данных, у него было бы бесчисленное множество способов.
Но если говорить о разработке и создании технологии и оборудования для обнаружения частиц, то это не его область исследований.
Конечно, то, что он сейчас изучает, на самом деле не технология обнаружения, а самые фундаментальные научные принципы.
Только найдя основной принцип, можно будет создать собственный детектор.
Чан Цзинь подумал и сказал: "Для косвенного обнаружения частиц темной материи наиболее идеальным объектом исследования являются космические лучи антивещества."
"Потому что теоретически аннигиляция или распад темной материи обычно производят равное количество частиц и античастиц. А в космическом пространстве звезды, пульсары, взрывы сверхновых рождают большое количество таких частиц."
"Поэтому он наиболее подходит."
"Что касается Большого адронного коллайдера, то несколько лет назад я ездил в ЦЕРН на обмен опытом, и на конференции кто-то предлагал, чтобы детекторы в основном искали сигналы потери энергии и импульса при аннигиляции и распаде темной материи."
"Возможно, стоит попробовать это направление для детекторов."
"Однако, будь то спутник "Укун" или методы коллайдера, все это косвенные доказательства обнаружения темной материи и темной энергии."
"Если говорить о прямом наблюдении темной материи, то, возможно, академику Сюй стоит съездить в Цзиньпиншань."
"Возможно, детектор из высокочистого германия, который там находится, можно применить на коллайдере?"