Глава 532. Гипотеза NPP •
Хотя было очень жаль, что технологии со спутника-детектора темной материи "Укун" не были применены на Большом адронном коллайдере, слова академика Чан Цзиня дали Сюй Чуаню достаточное напоминание, заставив его вспомнить о некоторых других вещах.
В прошлой жизни, когда он проводил эксперименты в ЦЕРН, данные, найденные при обнаружении и исследовании инертных нейтрино, были неполными.
Конечно, эта неполнота не означает, что их было недостаточно для подтверждения существования инертных нейтрино и темной материи.
Дело в том, что информация об этих частицах, как и в этой жизни, когда были обнаружены инертные нейтрино, частично была неопределенной.
Если в предыдущие годы в Европейском центре ядерных исследований при обнаружении инертных нейтрино были найдены только свойства обычного вещества этой частицы, а свойства темной материи вообще не были обнаружены;
То в прошлой жизни была видна часть свойств темной материи, можно было определить, что она относится к темной материи, но не полностью.
Просто в то время он и многие физики были так взволнованы этим великим новым континентом и новым веком, что не слишком обращали внимание на эти детали.
Теперь, если хорошенько подумать, это, вероятно, связано с технологией детекторов модернизированного коллайдера высокой светимости HL-LHC в ЦЕРН.
Как сказал академик Чан Цзинь, наблюдение за темной материей и темной энергией с помощью детекторов коллайдера в основном основано на поиске сигналов потери энергии и импульса при аннигиляции и распаде темной материи.
Возможно, в прошлой жизни ЦЕРН при модернизации и оптимизации детекторов шел именно по этому пути.
Вот почему в то время, когда он обнаружил и искал темную материю, он смог подтвердить только часть информации.
Потому что теоретически заряженные частицы, образующиеся при аннигиляции темной материи (в основном пары электрон-позитрон, нейтральные нейтрино, фотоны и заряженные частицы и т. д.).
Сигналы, производимые этими частицами, будут охватывать весь электромагнитный диапазон, и в основном существует два типа сигналов.
Один - это синхротронное излучение заряженных частиц в локальном магнитном поле, находящееся в диапазоне радиоволн;
Другой - обратное комптоновское рассеяние высокоэнергетических электронов на фотонах реликтового излучения, рассеянные фотоны обычно находятся в рентгеновском диапазоне.
Из-за неопределенности частиц темной материи, профиля плотности темной материи и магнитной среды, косвенное обнаружение темной материи
требует объединения характеристик нескольких диапазонов, чтобы можно было дать дальнейшие ограничения на темную материю.
Поэтому коллайдер, который в основном ищет сигналы потери энергии и импульса при аннигиляции и распаде темной материи, теоретически не может увидеть полную картину темной материи.
Кроме того, темная материя не участвует в электромагнитном взаимодействии, не участвует в сильном взаимодействии, или, другими словами, не имеет электрического заряда и цветового заряда.
Поэтому ее основным компонентом не может быть ни одна из частиц Стандартной модели, и она не может быть черной дырой, образовавшейся в результате коллапса звезды, это вещество, которое никогда не было обнаружено.
Темная материя требует таких свойств, как стабильность, отсутствие заряда, слабое взаимодействие, поэтому большинство элементарных частиц в Стандартной модели физики частиц не могут составлять темную материю.
Если это возможно, то единственной возможностью среди обычных частиц являются нейтрино.
Однако, поскольку нейтрино могут составлять только так называемую горячую темную материю, что не соответствует наблюдениям крупномасштабной структуры Вселенной, обычные нейтрино также исключаются.
Таким образом, частицы, составляющие темную материю, обязательно должны быть новыми частицами, выходящими за рамки Стандартной модели.
А обнаруженные им инертные нейтрино не относятся к обычной форме нейтрино, поэтому они являются одним из видов теплой темной материи.
Однако, даже если инертные нейтрино не относятся к обычным нейтрино, у них все еще есть часть свойств вещества в обычной области.
Используя это, теоретически он может, контролируя столкновения на высокоэнергетическом коллайдере, принудительно аннигилировать инертные нейтрино, образуя две другие частицы, чтобы наблюдать их массу и другую информацию.
Возможно, он знает, с какой стороны перестроить детектор коллайдера.
Подумав об этом, глаза Сюй Чуаня сразу же загорелись.
Он знал, что делать!
Напротив, пока Сюй Чуань был погружен в свои мысли, академик Чан Цзинь потягивал чай из чашки.
По состоянию Сюй Чуаня было очевидно, что у него появились какие-то идеи, и он размышляет, поэтому он не стал его беспокоить, а спокойно ждал, пока тот придет в себя.
Увидев взволнованное выражение лица Сюй Чуаня, Чан Цзинь улыбнулся и с любопытством спросил: "У академика Сюя появились какие-то идеи?"
Сюй Чуань кивнул и с улыбкой сказал: "Действительно, есть некоторые теоретические идеи, но их еще нужно доработать, а что касается того, будут ли они полезны, возможно, придется подождать, пока коллайдер и детектор не будут полностью изготовлены, чтобы узнать."
Что касается неопределенной научной теории, даже если есть большая уверенность, он не будет говорить об этом слишком утвердительно.
Точно так же, как многие в академическом сообществе считают, что его статьи, опубликованные на arXiv, можно рассматривать как официальные журнальные статьи, как бы ни говорили об этом извне, он никогда не считал, что не может ошибаться, и что все опубликованные им статьи верны.
Особенно на его нынешнем уровне, чем более важные исследования, тем более осторожным нужно быть в словах и поступках.
Напротив, услышав слова Сюй Чуаня, Чан Цзинь с некоторым интересом спросил: "Если это удобно, не могли бы вы рассказать мне об этом?"
Сюй Чуань улыбнулся и сказал: "Что тут неудобного, говоря об этом, вдохновение для этой идеи дали вы, академик Чан."
Слегка помолчав, он собрался с мыслями и продолжил: "На инертных нейтрино ранее явно проявлялись подобные характеристики. Однако, по сравнению с теоретической темной материей, инертные нейтрино имеют дополнительную часть свойств обычного состояния."
"Следовательно, используя эту особенность, отслеживая их, а затем определяя свойство темной материи, которое заключается в том, что при высокоэнергетических столкновениях она может превращаться в две другие частицы, постоянно экспериментируя, можно постепенно выяснить и вывести "темные" свойства темной материи."
"Однако, теоретически, точно определить данные столкновения инертных нейтрино в процессе столкновения высокоэнергетических частиц - очень сложная задача, для этого может потребоваться триллионы триллионов или даже больше столкновений, чтобы мы могли найти ту самую полезную нить..."
Выслушав объяснение Сюй Чуаня, Чан Цзинь немного подумал, а затем сказал: "Согласно этой идее, достаточное количество данных о столкновениях, возможно, сможет полностью найти частицы темной материи, по крайней мере, полную информацию об инертных нейтрино."
"Для физического сообщества это будет абсолютно революционным открытием."
"Однако, чтобы сделать это, вам сначала нужно создать инертные нейтрино и придумать, как заставить их сталкиваться в коллайдере, а также исключить влияние столкновений других частиц."
"Это непростая задача."
Как главный научный сотрудник спутника-детектора частиц темной материи, он легко понял этот новый метод.
Теоретически это действительно осуществимо, и можно собрать более полные данные, но сложность действительно немалая.
Будь то поиск способа создания инертных нейтрино, или направление их на столкновение в коллайдере, или исключение помех от других частиц, все это непростые, и даже можно сказать, что непосильные задачи.
Сюй Чуань с улыбкой сказал: "Если можно будет наблюдать полную информацию об инертных нейтрино, то сколько бы ни пришлось заплатить, с какими бы трудностями ни пришлось столкнуться, все это того стоит."
Поговорив с академиком Чан Цзинем о технологиях обнаружения различных частиц, Сюй Чуань поспешил вернуться в свой кабинет.
У него уже было общее представление о направлении исследований темной материи.
Он надеялся, что сможет успешно решить эту задачу до конференции по физике высоких энергий, организованной Физическим обществом.
Так дни шли один за другим. Время быстро подошло к середине-концу мая.
В эти дни Сюй Чуань больше не ходил в Исследовательский институт Синхай.
В течение более чем полумесяца он усердно работал в Нанкинском университете, совершенствуя теоретическую основу обнаружения инертных нейтрино и темной материи.
"...Используя квантовую теорию поля, скорость изменения плотности числа частиц в сопутствующем объеме a, 1/a d/dt (n1a) = ∫···∫nj=1 (dpj/(2π)δ+(pj-mj)) ((2π)δ(p1+p2-p3-p4)∑"
"В сопутствующем объеме плотность числа частиц не будет разбавляться расширением, а правую часть уравнения можно разделить на две части, где сечение рассеяния процесса аннигиляции частиц темной материи, 1/a d/dt (n1a) = ∫···∫nj=1 (dpj/(2π)δ+(pj-mj))"
"p - четырехимпульс каждой частицы, участвующей в процессе рассеяния, |m| - амплитуда рассеяния."
"Вторая часть - равновесное статистическое распределение энергии каждой частицы."
"То есть: скорость изменения обилия темной материи равна разнице между сечением ее образования и сечением аннигиляции, физический смысл сечения - вероятность реакции."
"."
Строка за строкой формулы непрерывно записывались рукой Сюй Чуаня.
Для исследования темной материи уравнение переноса Больцмана является очень важной частью.
Оно описывает закон эволюции обилия частиц темной материи Y в зависимости от "отношения массы к температуре" x, параметры в уравнении определяются конкретной моделью физики частиц.
И если вы хотите найти нужные данные из бесчисленных данных о столкновениях, то сделать это только человеческими силами совершенно невозможно.
В это время важность математических инструментов проявляется в полной мере.
Пока можно вывести самую базовую формулу расчета, то математика может полностью использовать компьютеры и программное обеспечение для построения математической модели, используя математическую модель для поиска нужных данных из триллионов триллионов единиц информации.
Ручка поставила последнюю точку, Сюй Чуань отложил ручку, вздохнул с облегчением и потянулся.
Потратив более полумесяца, он, наконец, усовершенствовал идеи в своей голове и построил логически непротиворечивую теорию, а также набор базовых формул математической модели для расчета преобразованных частиц после столкновения и аннигиляции инертных нейтрино из множества параметров.
Осталось только превратить эти теории в реальное оборудование и математическую модель.
Глядя на рукопись в руке, Сюй Чуань улыбнулся.
Похоже, ему снова придется побеспокоить старшую сестру.
У подножия горы Цзыцзиньшань, недалеко от Исследовательского института материалов Чуаньхай, в здании компании Chuanhai Network Technology Co., Ltd., Сюй Чуань нашел Лю Цзясинь, которая была занята своей работой в офисе.
С улыбкой он постучал в дверь.
Старшая сестра, которая что-то изучала в офисе, была разбужена стуком в дверь, подняв голову и увидев его, она явно опешила, а затем на ее лице появилась улыбка.
"Почему ты пришел?"
Сюй Чуань подошел и с улыбкой сказал: "Пришел навестить тебя."
Услышав это, мочки ушей Лю Цзясинь мгновенно покраснели, Сюй Чуань не заметил этого, сказав это с улыбкой, его взгляд упал на стол.
Там, на разбросанных рукописях, были плотные вычислительные формулы, хорошее зрение позволило ему ясно увидеть некоторые математические формулы, которые выглядели немного знакомо.
Окинув взглядом рукопись, он с любопытством спросил: "Ты изучаешь математику?"
Лю Цзясинь кивнула, заправив прядь волос за ухо, и ответила: "Да, некоторые математические задачи, связанные с искусственным интеллектом, хочу попробовать решить их."
Для искусственного интеллекта базовые логические алгоритмы, несомненно, неотделимы от математики.
Хотя компьютерные науки в Принстоне не относятся к числу самых лучших, математика - это область, в которой другие факультеты не могут угнаться.
Услышав это, Сюй Чуань сразу же заинтересовался: "Можно посмотреть?"
Лю Цзясинь кивнула, привела в порядок рукописи на столе и протянула ему.
Сюй Чуань взял рукописи и начал просматривать их.
"Алгоритм разложения больших целых чисел на основе разложения базиса."
Заголовок на рукописи бросился ему в глаза, и он замер.
Этот заголовок?
Подумав немного, Сюй Чуань резко поднял голову, его взгляд упал на лицо старшей сестры, он невольно сглотнул и спросил: "Ты изучаешь гипотезу NP=P?"
Неудивительно, что когда он ранее взглянул на рукопись, формулы на ней показались ему очень знакомыми.
Задача разложения больших целых чисел на множители - это часть гипотезы NP=P, одной из семи задач тысячелетия.
Честно говоря, он действительно не ожидал, что Лю Цзясинь изучает это.
Потому что для математического сообщества многое связано с областью искусственного интеллекта.
Будь то линейная алгебра, математический анализ, теория вероятностей и статистика или дискретная математика - все это влияет на базовые логические алгоритмы компьютеров.
Однако, если говорить о самом важном и влиятельном, то это, безусловно, гипотеза NP=P.
Это единственная из семи задач тысячелетия, связанная с информатикой, ее статус в математическом и компьютерном сообществах, естественно, не требует пояснений.
Конечно, и сложность не требует пояснений.
Под пристальным взглядом Сюй Чуаня Лю Цзясинь немного смутилась и кивнула.
За несколько лет обучения в Принстоне она изучила не только информатику, но и много математических знаний. Просто она никогда особо не демонстрировала свои математические способности.
Особенно после того, как она возглавила Chuanhai Network Technology Co., Ltd., у нее было очень мало времени для изучения математики, чтобы создать платформу безопасности.
Только в прошлом году, после запуска платформы безопасности, она разделила свое время и энергию на математику.
Проблема NP=P была одним из направлений математики, которое она изучала во время учебы в докторантуре в Принстоне, и теперь она снова взялась за нее, конечная цель - все еще исследование искусственного интеллекта.