Глава 942. Экспериментальная аномалия стерильных нейтрино •
В начале июня был запущен кольцевой сверхмощный коллайдер, расположенный на глубине ста метров под землей.
Расположенная поблизости термоядерная электростанция непрерывно подавала огромное количество энергии в трубы, изготовленные из сверхпроводящих материалов.
Эти пучки частиц непрерывно ускорялись, сталкивались, выбрасывая невидимые невооруженным глазом огонь и осколки, предоставляя ученым на поверхности огромные объемы экспериментальных данных.
Эти данные столкновений, измеряемые в петабайтах, отражали тайны микромира, невидимого человеческому глазу.
Эти экспериментальные данные будут распределены по различным группам для дальнейшего анализа.
Номинально эксперимент по обнаружению стерильных нейтрино числится за Сюй Чуанем, и все исследовательские институты, университеты и даже отдельные лица, работающие в CRHPC, могут подать заявку на участие в соответствующей аналитической работе.
Для ученых, занимающихся теоретической физикой, даже если они не могут занять лидирующее положение в проекте, а являются лишь частью "закручивания гаек", многие ученые активно подают заявки на участие.
Ведь это эксперимент по обнаружению стерильных нейтрино, самой вероятной на данный момент элементарной частицы темной материи в теоретической физике.
И даже если отбросить неопределенность темной материи, это все равно таинственная частица, находящаяся за пределами Стандартной модели.
Ее происхождение и подробные характеристики также являются причиной, привлекающей широкий круг физиков.
Однако многих ученых, участвующих в этом эксперименте по обнаружению и анализу, смущает то, что профессор Сюй Чуань, главный руководитель эксперимента по обнаружению стерильных нейтрино, так и не появился.
10 июня, на пятый день после запуска кольцевого сверхмощного коллайдера CRHPC.
В конференц-зале, после совещания, посвященного обработке данных эксперимента по столкновению стерильных нейтрино, Линь Фэн вздохнул с облегчением, объявил о роспуске совещания и устало откинулся на спинку стула.
Когда Сюй Чуань решил бросить все на самотек и передать им управление этим экспериментом со столкновениями, их занятость была предопределена.
При обнаружении неизвестной таинственной частицы, особенно при углублении в область, которую человечество никогда не понимало, все должно быть сделано осторожно и тщательно, проверяться снова и снова, а затем корректироваться направление следующего эксперимента со столкновениями.
Без Сюй Чуаня, который лично занимался бы этой работой, надо сказать, что внутри CRHPC было немало разногласий.
Особенно некоторые ученые из западных стран не очень доверяли его руководству.
К счастью, за его спиной стоял совет директоров CRHPC, а его бывший наставник Эдвард Виттен также помогал ему, поддерживая его.
Кроме того, до сих пор прогресс в обнаружении стерильных нейтрино был довольно гладким, поэтому ему с трудом удавалось контролировать соответствующие эксперименты.
В конференц-зале, приведя в порядок отчетные документы перед собой, Эдвард Виттен посмотрел на своего другого ученика и с любопытством спросил.
"Кстати говоря, в последнее время я не видел Сюй Чуаня, он уехал отсюда?"
Линь Фэн покачал головой и сказал: "Нет, он все еще здесь, в CRHPC."
"Хм?"
Услышав этот ответ, Виттен выразил некоторое недоумение и не удержался от вопроса: "Чем же он занимается, разве ему не интересен эксперимент по обнаружению стерильных нейтрино?"
"Ведь это результат, который он обнаружил несколько лет назад."
Линь Фэн подумал и сказал: "Я действительно не знаю, что именно он исследует, он не говорил."
"Но, судя по тому, что в последнее время он все время сидит в своем кабинете и не выходит, возможно, он исследует какую-то теорию?"
Пожав плечами, он посмотрел на Виттена и продолжил: "Если вы хотите знать, вам придется спросить его самого."
"Какую-то теорию?"
Виттен задумался, кивнул и больше не стал расспрашивать, и тем более не сказал, что пойдет посмотреть.
По его мнению, если бы не было других, более важных дел, Сюй Чуань не стал бы отказываться от эксперимента по обнаружению стерильных нейтрино.
Потому что это не только самая вероятная частица темной материи, но и подсказка, которую он лично нашел в коллайдере LHC несколько лет назад.
То, что могло заставить его отложить эксперимент по обнаружению стерильных нейтрино и заняться исследованиями, должно быть как минимум на две ступени выше, чем полное открытие стерильных нейтрино.
Раз так, то ему нет необходимости мешать исследовательской работе этого ученика, когда он выйдет, все станет ясно.
Конечно, у Виттена были некоторые догадки о том, что может исследовать Сюй Чуань.
Передовая теория, которая могла заставить его отложить обнаружение стерильных нейтрино и погрузиться в исследования, - это, вероятно, гипотеза Римана или теория поля пустоты.
Исследование любой из этих передовых теорий в области математики и физики будет иметь эпохальное значение для развития и прогресса соответствующих областей.
Углубленные исследования Сюй Чуаня не помешали нормальной работе CRHPC и не помешали экспериментам на кольцевом сверхмощном коллайдере.
Эксперимент по обнаружению столкновений стерильных нейтрино по-прежнему шел стабильно и упорядоченно, каждое столкновение приносило огромное количество информации.
Эти экспериментальные данные будут предварительно обрабатываться суперкомпьютерным центром, построенным поблизости, и облачными вычислительными ресурсами, созданными на базе CRHPC, а затем отправляться в различные исследовательские группы.
Обнаружение стерильных нейтрино - очень сложная задача.
Во-первых, масса самих нейтрино чрезвычайно мала, ею можно пренебречь. Их диаметр составляет примерно от 10^-20 до 10^-18 метров, что намного меньше размера атомного ядра.
Что еще более важно, нейтрино не взаимодействуют с другими частицами посредством электромагнитных сил, не имеют сильного ядерного взаимодействия, а имеют только слабое ядерное взаимодействие и гравитацию, форма взаимодействия крайне изолирована, и их трудно обнаружить.
А обнаружить нейтрино с помощью коллайдера еще сложнее.
Поскольку нейтрино практически не взаимодействуют с другим веществом, большинство детекторов не могут их уловить.
Кроме того, очень сложно отличить нейтрино от множества частиц и излучения, образующихся в коллайдере.
Чтобы решить эту проблему, Сюй Чуань совместно с многими ведущими физиками модернизировал и оптимизировал сверхпроводящий кольцевой детектор и детектор отслеживания траектории кинетической энергии кольцевого сверхмощного коллайдера.
В передней части этих двух больших детекторов-трекеров расположены отдельные лаборатории обнаружения, зона соединения лаборатории с детектором находится на расстоянии сотен метров, а между ними установлены фильтрующие бетонные каменные стены, металлические пластины и другие материалы.
Для большинства частиц очень сложно пройти через такое толстое фильтрующее устройство.
Но нейтрино отличаются, легкие и высокоэнергетические нейтрино имеют тенденцию лететь в направлении пучка ("вперед"), уходя из слепой зоны.
Здесь размещены почти тысяча слоев ядерной эмульсионной пленки и вольфрамовых пластин, уложенных попеременно, которые могут различать разные типы нейтрино и измерять их свойства. Это одно из самых важных устройств обнаружения для обнаружения стерильных нейтрино.
Конечно, помимо стерильных нейтрино, лаборатория прямого обнаружения также несет миссию по обнаружению других неизвестных частиц.
Например, других возможных форм нейтрино, частиц темной материи, аксионов и так далее.
Эти частицы, которые также занимают основное предположение в физическом сообществе, также являются одним из основных направлений поиска CRHPC.
15 июня, на десятый день после запуска проекта по обнаружению стерильных нейтрино.
В конференц-зале Линь Фэн снова и снова просматривал собранные экспериментальные данные, нахмурив брови.
Обнаружение стерильных нейтрино поначалу шло довольно гладко: после объединения исследовательской работы Сюй Чуаня в ЦЕРН несколько лет назад, всего за неделю они получили более трехзначного числа сигнальных данных из данных столкновений, что позволило поднять уровень достоверности выше 4,2 сигма.
Но с повышением уровня достоверности, а также с повышением энергии столкновений, появились аномальные явления.
Согласно теории стерильных нейтрино и теплой темной материи, предложенной Сюй Чуанем, хотя массу нейтрино чрезвычайно трудно определить, ее можно косвенно обнаружить по реакции, вызванной взаимодействием нейтрино с протонами при высоких энергиях.
Проще говоря, это эквивалентно использованию пучка протонов для случайного столкновения с изначально ненаблюдаемыми стерильными нейтрино в пустоте.
В этом процессе стерильные нейтрино будут взаимодействовать с пучком протонов, мгновенно высвобождая энергию, освещая область, близкую к сферической.
Это метод обнаружения, предложенный Сюй Чуанем, и CRHPC проводит разведку в соответствии с этой идеей.
Теоретически, уровень энергии, возникающий при столкновении стерильных нейтрино с протонами фиксированного типа при высоких энергиях выше 17 ТэВ, является фиксированным.
Но данные анализа за последнее время показали аномальную ситуацию.
Сжимая в руке график Далица, Линь Фэн просмотрел его несколько раз, глядя на серию зеленых точек, уровень энергии которых почти достиг 28,9 ТэВ, и не удержался от головной боли, потирая голову.
Согласно прогнозам, такого явления не должно быть.
Масса стерильных нейтрино теоретически должна быть больше, чем у трех обычных нейтрино, теоретически, уровень энергии, возникающий в эксперименте со столкновениями протонов, также должен быть выше.
Но каким бы высоким он ни был, уровень энергии эксперимента со столкновениями, проводимого коллайдером, контролируется.
Масса стерильных нейтрино не может увеличиваться или уменьшаться без причины, они не подвержены влиянию большого адронного коллайдера и не могут активно ускоряться, и тем более не могут внезапно повышать уровень энергии.
Но теперь их уровень энергии явно выше 17 ТэВ, и величина почти удвоилась.
Результат такого аномального уровня энергии явно превзошел ожидания всех.
Глядя на график Далица в руке и задумчиво хмуря брови некоторое время, Линь Фэн вздохнул с облегчением и спросил: "Что касается явления аномального уровня энергии, хотя у нас пока нет четкого объяснения. Но в отношении разведки стерильных нейтрино наши результаты полностью совпадают с предыдущими открытиями профессора Сюй Чуаня в ЦЕРН."
"Это означает, что, по крайней мере, в эксперименте по обнаружению стерильных нейтрино мы идем по правильному пути."
За столом заседаний профессор Гернер Гамильтон из Института физики высоких энергий имени Планка в Германии покачал головой и сказал: "Но если есть смешанные аномальные данные об уровне энергии, мы не сможем точно построить график Далица с достоверностью выше 5 сигма."
"Мы также не можем игнорировать появление этих низкоэнергетических сигналов столкновения стерильных нейтрино с протонами как фоновый шум."
Услышав это, Линь Фэн с головной болью потер переносицу и, с некоторой пробной точкой зрения, спросил своего бывшего наставника Эдварда Виттена, сидевшего рядом: "Профессор Виттен, у вас есть какие-нибудь идеи?"
Рядом Эдвард Виттен сжал в руке отчетный документ и с задумчивым выражением лица сказал:
"Есть ли вероятность того, что, как и три обычных нейтрино, электронное нейтрино, мюонное нейтрино и тау-нейтрино, темная материя также может производить различные типы нейтрино при взаимодействии при высоких энергиях?"
Напротив стола заседаний профессор Гернер Гамильтон погладил подбородок и сказал: "Другой тип нейтрино? Или какая-то неизвестная нам частица темной материи?"
"Это действительно очень возможно, и вероятность не низкая. В конце концов, обычных нейтрино целых три, теоретически, видов темных нейтрино, образующихся при взаимодействии темной материи, может быть больше."
"Но в настоящее время данных о его разведке слишком мало, нам нужно больше времени и данных, чтобы проанализировать его."
Слегка помолчав, он посмотрел на Линь Фэна и с улыбкой спросил: "Господин директор Линь Фэн, когда запланирован следующий эксперимент со столкновениями на кольцевом адронном коллайдере CRHPC?"
Линь Фэн: "Трубы коллайдера, сверхпроводящий кольцевой детектор и детектор прямого обнаружения нуждаются в ремонте, нам потребуется около десяти дней, чтобы запустить следующий эксперимент со столкновениями."
Услышав ответ, профессор Гернер Гамильтон улыбнулся и сказал: "Если я не ошибаюсь, согласно правилам CRHPC, ученый или исследовательский институт, обнаруживший новое явление, имеет право преимущественной подачи заявки на следующий эксперимент со столкновениями этого типа явлений, верно?"
Такое преимущественное право существует как в CRHPC, так и в бывшем ЦЕРН, и является своего рода средством защиты прав ученых, обнаруживших новые физические явления.
В конце концов, не может же быть так, чтобы ученый обнаружил аномальное явление, а затем, добившись определенных результатов, был лишен окончательной славы из-за того, что кто-то другой воспользовался связями.
Линь Фэн кивнул и сказал: "Конечно."
Гамильтон: "Я, от имени Института физики высоких энергий имени Планка, подаю заявку в совет директоров CRHPC на следующий эксперимент по наблюдению аномального уровня энергии высокоэнергетических стерильных нейтрино."
Линь Фэн: "Вам нужно подать заявку."
Прежде чем он закончил говорить, дверь конференц-зала внезапно распахнулась.
Сюй Чуань, который уже почти месяц не участвовал в эксперименте по обнаружению стерильных нейтрино, вошел из-за двери, привлекая внимание многих людей.
"Черт, ты наконец-то соизволил выйти из своего кабинета?"
Увидев Сюй Чуаня, Линь Фэн, который вел собрание, был ошеломлен, в его голосе звучала радость, смешанная с тоном обиженной жены.
В последние полмесяца замена Сюй Чуаня в проведении эксперимента по обнаружению столкновений стерильных нейтрино чуть не довела его до смерти.
Он не только отвечал за первоначальную работу по анализу экспериментальных данных, ведь он также был членом группы эксперимента по обнаружению стерильных нейтрино, но и вел различные экспериментальные совещания, систематизировал соответствующие данные и так далее.
Когда он был занят, Линь Фэн действительно хотел пойти в кабинет Сюй Чуаня, вытащить его оттуда и заставить заниматься своими делами.
Делать, делать, делать, целый день только и знаешь, что заниматься своими исследованиями!
Ты подумал о чувствах других людей?!
Сюй Чуань с улыбкой кивнул и сказал: "Я получил последние данные эксперимента по обнаружению стерильных нейтрино и пришел посмотреть, как обстоят дела."
Глядя на темные круги под глазами и нескрываемую усталость на лице этого брата Линя, он с улыбкой похлопал его по руке и сказал: "В последнее время тебе было нелегко, я возьму на себя следующую работу."