Глава 747. Объединение сильного ядерного взаимодействия и электрослабой теории 2 •
Услышав любопытный вопрос Виттена, Сюй Чуань улыбнулся и спокойно сказал: "Если я скажу, что CRHPC обязательно первым завершит данные о стерильных нейтрино, ты поверишь?"
Даже если CERN первым завершит модернизацию LHC, он не очень беспокоится о том, что результаты открытия стерильных нейтрино и теплой темной материи будут украдены.
Даже несмотря на то, что он когда-то обменял метод расчета физических частиц в области высоких энергий на условие вступления Китая в CERN в качестве страны-члена.
Он также не беспокоился, что этот результат будет украден CERN.
Ведь для наблюдения за темной материей нужен не только достаточно мощный коллайдер, но и модель темной материи с малым электрическим зарядом, модель темной материи с эффективной теорией поля и так далее.
Эти вещи он сам сделал в прошлой жизни по крупицам на основе данных столкновений LH-LHC, и если CERN захочет пойти по этому пути, ему потребуется большое количество событий Хиггса, чтобы точно измерить соответствующие данные, а затем провести дальнейший анализ.
Этот шаг в свое время занял у него целый год, и даже если исследователи и инженеры CERN смогут работать вместе, чтобы выполнить эту работу, им потребуется не менее полугода, чтобы целенаправленно завершить соответствующие теоретические модели.
В телефоне, услышав уверенный ответ Сюй Чуаня, Виттен улыбнулся и сказал: "Похоже, что ты знаешь о стерильных нейтрино и темной материи гораздо больше, чем я думал".
Сюй Чуань улыбнулся и сказал: "Некоторые теоретические предположения, которые еще предстоит проверить после завершения строительства кольцевого коллайдера CRHPC".
Виттен кивнул и не стал больше спрашивать об этом.
Хотя ему тоже было любопытно, каких результатов добился его ученик в теоретических предположениях о темной материи, но обнаружение стерильных нейтрино и темной материи в настоящее время является главным фокусом борьбы между китайским CPHPC и европейским CERN, и лучше не ставить Сюй Чуаня в затруднительное положение.
Поскольку обе стороны уже начали исследования в этой области, особенно с его учеником, по оценкам, пройдет еще несколько лет, и обнаружение темной материи принесет результаты.
Подождать несколько лет для таких ученых, как они, - это не проблема.
Поболтав несколько минут, Виттен подсознательно спросил: "Ты все еще изучаешь гипотезу Римана?"
Доказательство слабой гипотезы Римана уже опубликовано в "Анналах математики", и если кто-то и может снять эту корону аналитической теории чисел с математического Эвереста, то это, вероятно, Сюй Чуань.
Но с тех пор, как гипотеза Римана появилась в свет во второй половине прошлого года, прошло уже почти полгода, и за это время Сюй Чуань отправился в область химии и возился там, а также создал квантовую теорию микроскопической сущности электрохимических реакций.
Трудно не усомниться в том, сосредоточены ли его энергия и внимание на гипотезе Римана.
Сюй Чуань покачал головой и сказал: "Нет".
На самом деле, с тех пор как было завершено доказательство слабой гипотезы Римана, или, другими словами, с тех пор как была решена проблема существования и щели масс Янга-Миллса, его энергия не была сосредоточена на математике.
Ведь цель его глубокого изучения математики - помочь себе преодолеть потолок физики.
Нынешних математических способностей ему уже достаточно, и изучение математики поэтому сильно замедлилось.
"Тогда что ты сейчас изучаешь? Химию?" - с любопытством спросил Виттен.
Сюй Чуань посмотрел на рукопись на столе и подсознательно рассеянно сказал: "Математическое объединение теории сильного и электрослабого взаимодействия".
Услышав эту цель, на другом конце телефона Виттен замер, и его дыхание стало тяжелым.
"Ты изучаешь объединение сильного и электрослабого взаимодействия? Есть прогресс?" - придя в себя, Виттен не удержался, сглотнул воздух и быстро спросил с жжением в горле.
Сюй Чуань подумал и сказал: "Да, есть немного, но я не знаю, что будет дальше".
Глубоко вздохнув, Виттен с дрожью спросил: "Можешь рассказать мне?"
С тех пор как была решена проблема существования и щели масс Янга-Миллса, он и Пьер Делинь объединили усилия для изучения теории объединения сильного и электрослабого взаимодействия.
Он отвечал за физику и часть математики, а Делинь отвечал за вычисление части математики.
Но до сих пор ни один из них не смог завершить эту работу.
Если бы он стоял с точки зрения конкурента, он не должен был бы задавать этот вопрос.
Но как физик, теория объединения сильного и электрослабого взаимодействия имела для него фатальное искушение.
Ответ, возможно, был прямо перед ним, и, вероятно, ни один физик не смог бы устоять перед искушением.
Сюй Чуань не возражал, кивнул и сказал: "Профессор Хиггс прислал мне рукопись несколько дней назад, в ней есть некоторые мысли об объединении сильного ядерного взаимодействия и электрослабой теории, и, объединив мои собственные предыдущие размышления об объединении сильного и электрослабого взаимодействия, я сейчас работаю над их интеграцией".
"Возможно, это поможет мне продвинуться немного дальше в объединении сильного ядерного взаимодействия и электрослабой теории".
Слегка помолчав, он посмотрел на рукопись на столе, протянул руку и перевернул ее на первую страницу, продолжая.
"В Стандартной модели сильное взаимодействие, хотя теоретически и объединено с двумя другими взаимодействиями, на самом деле не объединено так же, как электрослабое, оно просто вставлено".
"Потому что мы не можем найти уровень энергии спонтанного нарушения симметрии для адронов, и мы не можем найти константу связи, которая позволила бы частицам, соответствующим этим полям, взаимодействовать друг с другом в математической системе и завершить объединение".
"А для сильного ядерного взаимодействия, как сделать так, чтобы эффект конфайнмента кварков между ядрами атомов перестал действовать, является ключом к объединению сильного ядерного взаимодействия и электрослабой теории, и это также расчет уровня энергии спонтанного нарушения симметрии".
"..."
В кабинете Сюй Чуань упорядоченно объяснял свои мысли о том, как объединить сильное и электрослабое взаимодействие.
Что касается Эдварда Виттена, он не беспокоился, что его идеи будут использованы не по назначению.
Не только потому, что Виттен был его наставником, но и потому, что даже если такие теоретические вещи будут украдены, им придется столкнуться с вопросами ученых со всего мира.
Если не удастся логически объяснить проблему, то неизбежно возникнут сомнения у других людей.
"Ты имеешь в виду, что во Вселенной, состоящей из видимой материи, масса, созданная нарушением симметрии механизма Хиггса, может составлять более 80% от общей массы? А остальные 20% массы вызваны нарушением киральной симметрии кварков?"
В телефоне Виттен нахмурился и спросил.
Эта идея, можно сказать, почти полностью противоречит основной точке зрения нынешнего физического сообщества.
Каково происхождение массы - этот вопрос является проблемой, над которой физики размышляют с момента появления физики.
Чтобы объяснить эту проблему, необходимо кратко понять механизм Хиггса, сильное взаимодействие и квантовую хромодинамику - три основные теории.
Согласно текущим наблюдениям, материю во Вселенной можно разделить на два типа: обычная материя и темная материя.
О темной материи пока не будем говорить, в настоящее время человечество почти не наблюдает ее.
А каков основной источник массы обычной материи - это направление, которое физики всегда исследовали.
В нынешнем физическом сообществе основная теория происхождения массы заключается в том, что она создается совместно механизмом Хиггса и сильным взаимодействием.
Как известно, масса видимой материи во Вселенной в основном сосредоточена в ее нуклонах. А нуклоны включают протоны и нейтроны, атомное ядро состоит из протонов и нейтронов, протон несет один положительный заряд, а нейтрон не несет заряда.
Это противоречит требованию Стандартной модели о том, что фермионы не имеют массы.
И чтобы объяснить несоответствие теории и эксперимента, профессор Хиггс предложил знаменитый механизм Хиггса, введя "частицу Бога" - бозон Хиггса.
В теории взаимодействие бозона Хиггса с фермионами придает фермионам дополнительную массу.
А в 2012 году бозон Хиггса был обнаружен на коллайдере, что доказало правильность механизма Хиггса.
Но расчеты по экспериментальным данным показали, что взаимодействие бозона Хиггса с фермионами придает фермионам дополнительную массу, которая составляет всего 5% в протоне.
А остальные 95% происходят от взаимодействия кварков и глюонов и их собственного движения.
Другими словами, энергия и масса могут быть преобразованы друг в друга, и это основная точка зрения специальной теории относительности, предложенной Эйнштейном в 1905 году.
Это квантовая хромодинамика и сильное взаимодействие.
Зная эти три момента, можно ясно понять, что 5% массы происходит от механизма Хиггса, а остальные 95% - от сильного взаимодействия.
(Простое объяснение, истинный источник массы сложнее этого.)
Но, судя по объяснению и предположениям Сюй Чуаня в телефоне, источник массы не то чтобы полностью противоположен этой теории, но и не далек от нее.
Он на самом деле считает, что масса, созданная нарушением симметрии механизма Хиггса, может составлять более 80% от общей массы. А остальные 20% массы происходят от сильного взаимодействия.
Сюй Чуань покачал головой и сказал: "Нет, для объяснения источника наблюдаемой массы использование нынешнего основного механизма не является большой проблемой".
"Но чтобы полностью объяснить происхождение массы, необходимо ввести еще одно понятие".
Виттен: "Какое понятие?"
Сюй Чуань улыбнулся и спокойно сказал: "Пустота!"
"Пустота?" - нахмурившись, удивленно спросил Виттен.
"Да, пустота".
Сюй Чуань кивнул и продолжил: "Масса происходит из пустоты, поле Хиггса также происходит из пустоты, и когда пустота нарушается, через эволюцию симметрии одна ее часть нарушается в поле Хиггса, а другая часть нарушается в другом неизвестном поле".
"Я лично склоняюсь к тому, что нарушение этого поля образует темную материю и темную энергию, которые мы знаем сейчас. Конечно, это предположение, и пока не будем об этом говорить".
"А что касается происхождения массы, то, по моим предположениям, поле Хиггса, образованное нарушением пустоты, придает массу частицам, с которыми оно взаимодействует, когда происходит спонтанное нарушение симметрии".
"Некоторые из этих частиц будут взаимодействовать с полем Хиггса, ощущая сопротивление или торможение, создаваемое полем Хиггса, и, таким образом, приобретая массу, в то время как другие частицы не взаимодействуют с полем Хиггса и остаются безмассовыми".
"Это нынешняя основная точка зрения, но у нас до сих пор нет разумного объяснения источника энергии сильного взаимодействия".
"Поэтому здесь я ввожу понятие поля пустоты, кварки и глюоны, образующие сильное взаимодействие, при формировании протонов и нейтронов, когда глюоны взаимодействуют друг с другом, будут нарушать поле пустоты, получая энергию из поля пустоты, или просто создавая новые глюоны, а затем продолжая поддерживать и создавать сильное взаимодействие".
"И этот источник энергии не будет учитываться при нашем обычном расчете массы, потому что сущность поля пустоты равна нулю".
"Но теоретически эту часть энергии нельзя игнорировать".
(Выдуманная вещь, просто смотрите и развлекайтесь (ov)ノ)
Слушая объяснение Сюй Чуаня, Виттен нахмурился и продолжил спрашивать: "Ты имеешь в виду, что возбужденные состояния барионов и мезонов происходят от эффекта нарушения глюонов и поля пустоты?"
Сюй Чуань кивнул и сказал: "Теоретически это так".
Виттен: "Но как ты собираешься это проверить?"
Сюй Чуань уверенно улыбнулся и сказал: "После завершения строительства коллайдера CRHPC, после завершения исследования стерильных нейтрино и темной материи, будет запущен специальный инструмент обнаружения".
"Тогда я буду использовать более мощные столкновения одиночных протонов, чтобы проверить эффект конфайнмента кварков и нарушение киральной симметрии кварков и антикварков в протоне".
"Если моя теория верна, то при столкновениях на высоких энергиях мы должны быть в состоянии наблюдать энергетическую реакцию, вызванную эффектом нарушения глюонов и поля пустоты в процессе спаривания кварков".
"Возможность наблюдать это будет достаточным доказательством моей теории".
Виттен вздохнул с облегчением и сказал: "Я обязательно приеду, когда это произойдет".
Сказав это, он вдруг замер, как будто что-то вспомнил.
Зрачки его темно-зеленых глаз под черной оправой очков внезапно сузились, Виттен сосредоточил взгляд и, придя в себя, быстро сказал: "Это не теория объединения сильного и электрослабого взаимодействия!"
Сюй Чуань улыбнулся и сказал: "Да, это не теория объединения сильного и электрослабого взаимодействия, теория объединения сильного и электрослабого взаимодействия - это только ее часть, включенная в теорию поля пустоты".
"Но что касается совершенствования теории поля пустоты, я думаю, что мне предстоит пройти долгий путь. На данный момент, завершение математического объединения сильного ядерного взаимодействия и электрослабой теории - это то, над чем я работаю".
"Это тоже очень сложная задача, и на данный момент у меня есть только некоторые идеи, и я только начал".
"Это благодаря рукописи, которую оставил мне профессор Хиггс, что я могу попытаться решить эту проблему с точки зрения механизма Хиггса и асимптотической свободы кварков, но как найти константу связи и уровень энергии спонтанного нарушения симметрии сильного взаимодействия, все еще очень сложно".
Услышав это, Виттен немного растерялся и молчал в телефоне полдня, пока не услышал вопрос Сюй Чуаня.
"Наставник? Вы еще здесь?"
Услышав голос Сюй Чуаня, Виттен внезапно вздрогнул, пришел в себя, глубоко вздохнул и сказал: "Что касается теории объединения сильного и электрослабого взаимодействия, то на самом деле три года назад, когда ты решил проблему существования и щели масс Янга-Миллса, мы с профессором Делинем уже начали углубляться в этот вопрос".
"До того, как я позвонил тебе сегодня, хотя мы еще не решили эту проблему, но мы уже нашли некоторые пути решения, и я отправлю тебе все это по электронной почте, по крайней мере, в завершении объединения сильного и электрослабого взаимодействия, это должно тебе немного помочь".
Не успел Виттен закончить фразу, как Сюй Чуань поспешно сказал: "Подождите, наставник, это результаты ваших исследований, я не могу их взять!"
Судя по смыслу слов профессора Виттена, очевидно, что это совершенно отличается от теоретических идей объединения сильного и электрослабого взаимодействия, которые он объяснял ранее, Виттен хотел отдать ему исследования их двоих, полностью, чтобы помочь ему завершить оставшуюся работу.
Виттен улыбнулся и сказал: "Не спеши отказываться, я уверен, что Делинь согласится с моей идеей".
"Кроме того, у меня есть требования".
Слегка помолчав, он продолжил: "Я надеюсь, что ты сможешь завершить теорию поля пустоты в течение десяти лет, и..."
"Доказать ее!"
Улыбнувшись, Виттен добавил через телефон: "Десять лет, я думаю, что я еще смогу подождать. Если дольше, то я, вероятно, уже не увижу".
"Поэтому я надеюсь, что смогу увидеть ее появление, пока я еще жив".
"Я признаю, что десять лет - это очень трудный срок для завершения этой работы, и это окажет на тебя большое давление. Но если можно, позволь мне быть немного эгоистичным, я надеюсь увидеть ее появление, прежде чем покинуть этот мир".
PS: Теория объединения сильного и электрослабого взаимодействия связана с очень важной новой технологией в будущем, а также с некоторыми сюжетами о наследовании между старым и новым поколением, поэтому здесь немного больше сцен, но в следующей главе должно быть завершено.