我的学习群里全是真大佬 第517章

  预言过程(略)

  又是三天后……

  预言的结果出来了——三分之一。

  和戴维斯三十年来观测到的缺口完全吻合。

  李东盯着这条曲线看了很久。

  它从左边的0.55一路滑到右边的0.3,中间那段过渡区域的形状完全由太阳内部的密度剖面决定。

  如果密度剖面变了,过渡区域的位置和斜率就会跟着变。

  这条曲线实际上是太阳内部结构的一面镜子,只不过照出来的不是光,而是中微子。

  更关键的是,这不是一个数,而是一个完整的预言。

  在每一个能量上,存活概率应该是多少都写得清清楚楚。

  将来如果有实验能够在不同能量段分别测量太阳中微子的通量,那测出来的数据就必须沿着这条曲线走!

  如果没按这条曲线走,要么就这个实验的混合参数取错了,要么就是有了新物理。

  反正不管怎样,李东画出的这条曲线就是判决书。

  李东把预言曲线存了一份,又打印出来贴在墙上。

  然后他靠在椅背上,看着那条从0.55缓缓下滑到0.3的弧线。

  “该把预言变成现实了,理论到此为止!”

  不管他在纸上写得多漂亮,预言曲线画得多精确,这些东西在没有实验数据验证之前,就只是一个假说。

  一个很漂亮的、自洽的、和已有观测吻合的假说,但依然是假说。

  要把假说变成结论,得靠实验。

  中性流测量。

  三种味道一起数。

  这个方向他已经想清楚了。

  问题是:拿什么来数?

  他把椅子转过来,面对一面空白的墙壁,物理感知(基础版)此时开始运转。

  一条条可行方案在他脑中开始出现……

  “中性流反应需要一个合适的靶核,靶核被中微子打中以后,走中性流通道,必须释放出一种容易被探测到的信号。”

  什么样的靶核最合适?

  要求有三条。

  第一,结合能要低,否则太阳中微子的能量打不碎它。

  第二,打碎以后释放的信号要明确、可探测。

  第三,中性流截面对三种味道完全相同。

  “氘核!”

  物理感知(基础班)让李东找到了最正确的那一条方案。

  氘核是一个质子加一个中子,是最简单的复合核结合能只有2.2 MeV。

  太阳硼八中微子的能量在5到15 MeV之间,远超过这个阈值,所以完全拆得动。

  中微子通过中性流把氘核拆成一个质子和一个中子,释放出的自由中子在介质中扩散一段时间以后被另一个氘核俘获,俘获瞬间释放6.25 MeV的伽马射线。

  探测这个伽马射线,就等于数到了一个中性流事件。

  而且……这个反应的截面对三种味道的中微子完全一致。

  靶核有了,靶核以什么形式存在呢?

  重水。

  氘代替了普通氢的水,D2O。

  它既是靶,提供氘核,又是探测介质,切伦科夫辐射在水里传播效率很高。

  一举两得。

  “不过……好像有点费钱呀……”

  李东叹了口气,他就是花钱的命呀,哎。

  要知道太阳中微子的反应截面极小,要在合理的时间内积累足够的事件数,探测器的靶质量至少要到千吨级别。

  一千吨重水!这可不便宜,重水每公斤的价格是普通水的几千倍,主要是用在特定型号的核反应堆里的。

  一千吨的量级就意味着亿级别的资金,而且还涉及核材料管控。

  而且探测器必须放在地下。

  太阳中微子能到地面的本来就少,如果宇宙射线的本底把信号淹没了就什么都看不见。

  所以探测器埋得越深宇宙射线衰减得越多,本底就越干净。

  ……

  川省LSYZ治州,雅砻江畔。

  锦屏山横亘在两座水电站之间,一条近十八公里长的交通隧道从山腹穿过。

  隧道在半山腰的位置有一条岔路,拐进去以后再走几百米,是一扇厚重的金属门。

  门后面就是华夏锦屏地下实验室。

  头顶是两千四百米厚的大理岩。

  在这个深度上,来自太空的宇宙射线会被岩层层层过滤,通量只剩地表的一亿分之一。

  因此没有比这里更安静的地方了。

  对于粒子物理学家来说,安静不是指听不到声音,而是指探测器看不到不想看的东西。

  宇宙射线穿过探测器会产生和信号长得一模一样的假事件,在地表做暗物质探测就像在演唱会现场听针掉地上的声音。

  而锦屏的两千四百米岩石,会把演唱会的声音关在了门外。

  这座实验室2010年建成投入使用,是华夏第一个极深地下实验设施,也是目前全世界覆盖最深的地下实验室。

  和其他由矿井改建的实验室不同,锦屏依托水电站的交通隧道,汽车可以直接开进去,设备运输和人员通勤比坐矿井电梯方便得多。

  岳迁今天一早就从西昌开了两个多小时的车进来了。

  他是水木大学工程物理系的教授,也是锦屏地下实验室暗物质直接探测实验CDEX的负责人。

  他常年穿冲锋衣,因为实验室里温度恒定在二十度左右,穿西装的人会被当成来参观的领导。

  CDEX用的是高纯锗探测器。

  原理不复杂:一块高纯度的锗晶体放在极低本底的环境里,如果有暗物质粒子和锗原子核发生碰撞,原子核会反冲,反冲产生的电离信号被探测器记录下来。

  当然这个信号是非常微弱的,能量只有几个keV甚至更低。

  岳迁此时正听着他自己博士生苏明哲的汇报。

  “岳老师,500 eV以上的数据没问题,脉冲甄别干干净净。”

  “但一旦降到500以下,您自己看。”

  苏明哲把屏幕上的图表放大。

  “这是体事件的脉冲上升时间分布,500 eV以上,两者分得很开,甄别效率在百分之九十九以上,但到了500以下,两条分布就开始重叠了,到300 eV的时候,基本上就糊在一起了。”

  所谓体事件,是信号确实发生在锗晶体内部的事件,可能来自暗物质粒子的碰撞,是他们真正想看的东西。

  岳迁盯着屏幕上那两条逐渐重叠的分布曲线,沉默了很久。

  “你试过用上升时间以外的参数吗?”

  苏明哲点了点头。

  “试了,我把脉冲的衰减段也加进去做联合判别,能稍微好一点但改善有限。”

  “主要是低能段的脉冲采样点太少,什么特征到了那个尺度上都会被统计涨落吃掉。”

  “换个思路。”岳迁站起来,走到白板前面,拿起一支马克笔,“你之前一直是在时域里做甄别,有没有想过,把脉冲做一次傅里叶变换,到频域里去看?”

  苏明哲愣了一下。

  “体事件和表面事件的电荷漂移路径不同,反映在频域上,高频成分的比例应该有差异。”

  岳迁在白板上画了两条示意曲线。

  “这个差异在时域上被噪声盖住了,但在频域上有可能更显著,因为你把能量集中到了特定的频率区间上。”

  苏明哲想了几秒钟,眼睛亮了。

  “我今晚试一下。”

  “去吧。”

  苏明哲转身就走向了数据分析室。

  岳迁看着苏明哲离开后,就把马克笔放回了白板架上。

  160 eV。

  如果这条路走通了,CDEX的探测灵敏度能往下推一整个量级。

  那片从来没有人触及过的轻质量暗物质区域,就可能第一次有人看见里面到底有什么东西了。

  想到这里,他笑了一下。

  在粒子物理里,没有人知道暗物质到底藏在哪个角落。

  也许在他们拼命往下推阈值的路上,最先碰到的不是暗物质本身,而是别的什么意想不到的东西。

  但不管碰到什么,先得推下去再说。

  他回到了地面,准备回办公室给自己倒杯茶,这时裤兜里的手机忽然响了。

  他楞了一下要知道这个时间点一般是不会有人打他手机的,因为两千四百米的岩石会把信号挡得死死的。

  没想到这才刚到地面就有电话,他掏出来看了一眼,是一个陌生号码。

  “喂?”

  “你好,岳教授。”对面的声音年轻,“我是李东。”

第448章 参观参观

  “岳教授您好,我是李东。”

  岳迁听见对方的声音,走向办公室的脚步停了下来。

  要知道,现在李东这个名字,放在国内学术圈里那就是一章名片,名片的后面跟了一长串的后缀。

  最年轻菲尔兹奖得主、朗兰兹纲领函子性方向、李氏定理……这些东西随便一个就足够让寻常的教授羡慕一辈子了。

  但岳迁此时却不是敬仰,反而生出了一点点警觉。

  搞理论的大牛,给搞实验的人打电话,十有八九不是来聊天的。

  “李教授,”岳迁礼貌的问道,“您好您好,有什么事?”

  “是这样,我想去锦屏地下实验室参观一下,不知道方不方便?”

  参观……

  岳迁眉头皱了皱。

  在深地实验室这个圈子里,参观的意思其实就是:“我先考察考察,然后我有个实验想在你这儿做”。

  过去这些年,他见过太多了。

  锦屏地下实验室不是什么人都能进的。

  十八公里长的交通隧道穿过锦屏山,连接着两座水电站。

  头顶两千四百米的大理石层,把地表的宇宙射线压到只剩一亿分之一,这个数字意味着,在地球上几乎找不到比这儿更安静的地方了。