大国院士 - 第156章 造成质子半径之谜的罪魁祸首

    第156章 造成质子半径之谜的罪魁祸首
    相比小组成员的激动与疯狂，徐川倒是淡定不少。
    这个数值的确有些超乎他的预料，甚至可以说创造了历史。
    但他也是经历过大风大浪的，不至于和其他的小组成员一样激动的大喊大叫。
    而且，0.831飞米这个数字，物理界认不认可都不一定。
    质子的半径之谜这个问题不是那么容易解决的。
    如果是在数学界，当一个问题有了一种解法和一个答案，只要确认这种解法和答案是正确的，那么就可以宣布这个问题被彻底解决了。
    但物理界不是，至少在面对这种有巨大争议的问题时不是。
    一种实验计算和验证出来的答案，并不那么保险和容易让人信服。
    如果想要物理界全面接受这个数字的话，至少还需要另外一种截然不同的测量方法，得到一个一样，或者说很近似的数字。
    两组方法完全不同的实验，得到同一组数据，且需要能复刻出来，这样才能确保质子半径的精准。
    单独的一组实验并不能说明什么。
    不过现在，正如小组成员的疯狂一样，他们现在的确创造了新的记录。
    粒子物理界会为这个答案震惊的。
    徐川可以保证，他的这次原子电荷半径实验是完全可以复刻的。
    只要数据分析工作没有问题，那么0.831飞米这个半径，将锁定在氢原子身上，甚至有可能成为以后物理界的通用半径。
    等小组成员的激动的情绪稍缓，徐川着手重新安排了工作。
    他们需要对之前的实验分析数据进行重复检查，确保所有的数据都正常，没有任何的问题。
    这是很重要的一步。
    只有重复确认这些实验分析数据没有问题，他才会公开向外进行宣布，否则站在发布会上向外宣布一个错误的数据，会让他们成为一个笑话。
    细致的检查工作开始，这一次，徐川亲自将整体的分析数据过了一次。
    整体而言并没有什么问题，不过娜娜莉·凯斯勒提出的引力子和质子的散射物理图像分析数据引起了他的注意。
    在这份分析数据中，出现了一个看上去有些‘异常’的数据计算。
    “在电子束接触到氢分子云被激发到3s态时，能级数据似乎超出了以往的实验不少的样子？”
    显示屏前，徐川摸着下巴盯着上面的计算数据。
    重生后，他对各类数字的敏感程度似乎提高了不少的样子，一眼就从这份计算数据中找到了有问题的地方。
    思索了一下，徐川打开了自己的笔记本，将以前的质子半径测量实验数据从电脑中翻了出来。
    简单的一对比，果然，这次的加速实验在电子束接触到氢分子云被激发到3s态时，能级数据要高出了1.7。
    这个数值并不算很大，但肯定会对最终的质子的半径数值造成影响。
    “有情况？”
    脑海中一个问号飘起，徐川找来了原始数据，开始自己进行分析。
    单单对一小部分的实验数据进行分析费不了多长的时间，一刻钟不到，他就完成了对这部分原始数据的分析。
    娜娜莉·凯斯勒的工作并没有任何问题，解析出的数据和他重复的验证一模一样。
    “奇了怪了，为什么这次的对撞实验，电子束在接触到氢分子云将其激发到3s态时能级要比历史的对撞实验高出1.7个能级？”
    “是受到了什么影响吗？”
    在对三份历史实验数据和四份现实验数据完成分析后，徐川确认了这个数值存在差异。
    电子束在接触到氢分子云将其激发到3s态时能级要比历史的对撞实验高出1.7~1.8个能级。
    尽管这个差异并不是很大，但的确存在，而且带入近后续的计算时，的确干扰到了质子的半径，数字差不多有0.025~0.03飞米左右的样子。
    “是金属容器对电子氢原子的碰撞造成的干扰导致的吗？”
    第一时间，徐川想到了自己的实验和其他历史实验的差别。
    如果说他这次的实验和以往的原子电荷半径实验有什么差别的话，唯一的区别就是他借助cern更为先进的质子加速器，取消掉了以往用于存储氢原子云的金属容器，直接将氢原子云导入了加速器的观测管道中。
    毕竟高能电子束在进入金属容易后，是会和金属原子发生反应的，其散射会实验数据造成一定的干扰。
    不过从以往的实验数据来看，这个干扰并不是很强，所以以往的实验几乎差不多都忽视掉了这一块的干扰。
    但现在，敏锐的科研直觉和数据直觉告诉了徐川，或许，这一部分散射干扰，比物理学界以往的认知要更强。
    他可能在无意间找到了质子半径之谜这个问题中，为什么传统的电子质子散射原子电荷半径实验得出的质子半径一直都是0.87飞米的原因。
    想到这，徐川的眼神陡然明亮了起来。
    传统的电子质子散射原子电荷半径实验中，氢原子云的测试的确都是通过金属容器来做的，这可能真的有些问题。
    不过要进行确定的话，需要用数据来说话。
    这对于他而言并不是很难，通过这次的原子电荷半径实验以及另一种名为‘类氢原子的能谱测量实验’的数据完全可以做到。
    三类实验数据，对比之下的可信度就相当高了。
    如果真的能证实是金属容器对高能电子束造成了散射干扰，那么质子半径之谜这个当前物理界最火热的难题之一，就能得到解决。
    深呼吸了一口，压下有些火热跳动的心脏后，徐川再度对手中的数据进行了一遍仔细的核算。
    计算没有任何问题，从这八份他完成分析的数据来看，电子束在接触到氢分子云将其激发到3s态时，能级的确要比历史的对撞实验高出1.7-1.8个能级。
    这既有可能就是，通过金属容器做氢原子云的测试造成的散射干扰，也有极大的可能就是质子的电荷半径为什么会偏差出现两组的相差巨大的数值的原因。
    找到了可能导致的问题的原因，剩下的就是用数据来进行证明了。
    不过目前来说这并不是最要紧的事情。
    现在他要做的，是完成原子电荷半径实验数据的检查。
    然后向cern提交验收报告。
    这才是现在应该做的。
    至于刚刚找到的原因，等提交完报告后再来做也没关系。
    在cern，召开发布会是需要提前申请的。
    比如这种完成实验，提交验收报告的申请，就需要至少提前三天申请。
    好让cern方面留出足够的时间安排“验收人”，同时刊登讲座信息，让对此感兴趣的物理学家过来听讲。
    确认这次的实验分析数据没有问题，确认计算出来的质子半径数据准确后，徐川向cern提交了召开发布会的申请。
    在提交了申请材料后，cern的审核组在第二天上午完成了审核，并将发布会安排在三天后。
    至于这三天的时间，徐川则需要好好准备一下报告材料，思虑应对报告会上可能会出现的各种问题，以及挖掘历史原子电荷半径实验的数据，确认金属容器对高能电子束造成了散射干扰，是否会对质子的半径造成足够大的偏差。
    这是他这三天的时间与任务安排。
    不过在此之前，他还有一件事情要做。
    那就是将这次的结果报告给他导师。
    他的导师威腾到现在都没有回普林斯顿高等研究院，一直都待在酒店中都在等待他的实验完成。
    带着打印出来的资料，徐川乘坐电梯来到了三楼。
    威腾住在这里。
    敲了敲门，里面传来了“请进”的声音，徐川推开门走了进去，房间中，威腾正坐在的木桌前和另一名老人交流着什么。
    听到动静，威腾和老人同时抬头看了过来。
    “导师。”
    徐川喊了一声，又向一旁的老人打了个招呼：“弗兰克教授，您好。”
    “你认识我？”木桌边，弗兰克·维尔泽克好奇的问道。
    徐川笑道：“您在夸克粒子理论和强作用理论方面所取得的卓越成就世人皆知。”
    “我看过您的著作《存在之轻》和《奇妙的现实:真实、奇妙的物理世界》等书籍。”
    弗兰克·维尔泽克笑道：“那只不过是给普通人看的东西而已，你这样的优秀青年，应该从顶级期刊或者论文上去汲取知识。”
    闻言，徐川笑了笑。
    这大概是这位老教授平生最大的兴趣爱好之一了。
    他喜欢与其他学者交流，也喜欢指点其他人，特别是年轻学者，这让他朋友众多，但也有不少人讨厌他这点，认为他喜欢好为人师。
    不过整体来说，一名诺奖大佬的指点，绝大部分人都会认真的去思考吧。
    此外，这位老教授另一个兴趣爱好就是出书立著了。
    他写过好些物理科普书籍，比如《存在之轻》《奇妙的现实:真实、奇妙的物理世界》《美丽之问：宇宙万物的大设计》《万物原理》等等，是一名杰出的科普作家。
    和维尔泽克打了个招呼后，徐川从身后取过背包，从里面掏了一叠打印纸出来，递给了自己的导师威腾。
    “老师，关于质子半径之谜实验的数据已经分析完成了，我们得到了一个全新的质子半径数值，且它相对于以往的质子半径来说更小。”
    “新的质子半径数据？”
    听到徐川的话语，爱德华·威腾眉头一挑，好奇的从徐川手中接过了文件。
    “0.831x10-15m±0.0016飞米。”
    “的确和以前的测量数据完全不同，不过这次cern使用的方法似乎也和以前的测量方法有所有不同，是你设计改进的？”
    翻了翻手中的资料，威腾感兴趣的抬起了头问道。
    相比较一个全新的质子半径，他对这次cern使用的改进测量方法更感兴趣。
    徐川点了点头，道：“的确优化了一部分的实验步骤，从理论上来说，原先的方法使用的金属容器都会对电子氢原子的碰撞造成一定的干扰，而这会导致观测到的数据失真。”
    “所以在此基础上，我让cern的工作人员直接将氢原子注入到了加速管道中，避免了这部分的干扰，可以得到更加精准的碰撞数据。”
    “不过这种方法的局限性也很大，它需要性能更加强大的加速器来完成，”
    威腾思索了一下，道：“这样做的确可以优化整个实验过程，不过从理论上来说，它能优化的程度应该达不到使质子的半径进一步降低的地步，伱的实验中还有什么其他改进吗？”
    徐川摇了摇头，道：“并没有，质子的半径进一步降低，可能的确和这次加速实验使用的这种方法有关系。”
    闻言，威腾抬起了眼皮，盯着徐川。
    他敏锐的意识到，他的这个学生可能发现了一些什么东西。
    被自己的导师盯着，徐川再次从背包中摸出了一叠稿纸，递了过去：“这是我昨天的新发现。”
    “在优化改进了原子电荷半径实验，去掉了使用金属容器作为氢原子云的实验装置后，我发现高能电子束接触到氢分子云被激发到3s态时，能级数据要比其他实验室的原子电荷半径实验能级高出了1.7~1.8左右。”
    “而我手上恰好有之前做数据分析时下载的‘传统电子质子散射原子电荷半径实验’和‘类氢原子的能谱测量实验’的数据。”
    “通过初步的分析，我发现‘传统电子质子散射原子电荷半径实验’几乎都使用了金属容器作为了氢原子云的实验装置，在实验过程中，高能电子束会与金属容器产生反应，造成的散射干扰。”
    “而这部分的散射干扰，可能远超我们之前的认知。”
    “或许，这个问题就是造成质子半径之谜的罪魁祸首。”
    徐川将自己的想法和发现简单的述说了一下，而后便安静的等待着。
    威腾结果稿纸后，认真的翻阅了起来。
    半响，他突然抬头道：“麻烦给我纸笔。”
    他被徐川的计算和发现吸引到了，从稿纸上的分析数据来看，可能答案的确真的就是这个。
    (本章完)