第532章 尋找重中微子實驗
第532章 尋找重中微子實驗
「從三代中微子振蕩的完整框架來看的話，對於中微子振蕩的理論研究，可以先從真空中的中微子振蕩入手……」
時間來到晚上8點，陳舟重新沉浸於自己的研究之中。
中微子振蕩理論的基礎，也是理想的真空狀態下。
中微子在真空中通過味態產生，傳播過程則是質量態。
最後再以味態進行探測，中微子混合味中的組成成分，就發生了改變。
這種中微子味轉移的現象，也就是中微子振蕩。
「中微子的味態是中微子質量態的線性疊加，具體符合式子是Vα（x）=α=1，2，3∑UaaVa（x）……」
陳舟的大腦在飛速運轉的同時，草稿紙上的公式，也開始多了起來。
在這個公式下方，陳舟又標註了三個條件。
1是中微子是確定能量和動量的平面波，2是中微子是相對論性粒子，3是中微子的傳播方向沿著一個確定的軸方向。
這是因為，只有在前人所做的真空中的中微子振蕩實驗所作出的近似條件下，所推出的中微子振蕩實驗公式，再去談及比較複雜的太陽中微子振蕩實驗，才是有意義的。
理論研究，在任何時候，也是從基礎到複雜的。
結合這三個近似條件，陳舟手中的筆，快速的在草稿紙上移動。
「……最後，可以得到振蕩幾率的表達式：p（α→β；t）=∑|U*αa||Uβa|+2Re[a≠b∑U*αaUβaUabU*βb·exp（-i（Δmab/2p）t）]……」
「這裡的α，β為中微子的味態，t為質量本徵態的時間演化，i是x軸的單位向量，U*為混合矩陣，Δmab為中微子的質量差，p為中微子的存活幾率……」
得到這個振蕩幾率的表達式后，陳舟停下了手中的筆，習慣性的點了點草稿紙。
腦海中飛速閃過兩個條件。
是中微子振蕩發生需要滿足的兩個條件。
1是中微子必須要有質量差。
2是混合矩陣必須存在非零的非對角元素，也就是中微子必須是混合的。
由此也可以確定最基本的一點，中微子具有質量！
只有確定了這一點，尋找重中微子的實驗，也才有意義。
不再點擊草稿紙，陳舟拿緊手中的筆，開始由二味中微子混合矩陣入手，結合振蕩公式，從理論上推導需要定義振蕩波長為多少，才能使得振蕩的幅度畢竟明顯。
隨著時間的推移，陳舟也得到了想要的理論公式。
由此，也就可以確定，在中微子振蕩實驗中，要想精確的確定不同的中微子的質量差和混合角，實驗設置要選擇對應的，不同中微子振蕩參數合適的距離，使得振蕩項最大。
初步完成真空中中微子振蕩的理論梳理之後，陳舟瞥了眼時間，已經是夜裡1點多了。
想了想，陳舟並沒有立即對下一個，太陽中微子的MSW效應中中微子振蕩實驗，開展理論研究。
他重新拿起先前放在一邊的草稿紙，開始著手再次梳理一遍。
不知為何，陳舟總覺得自己似乎漏掉了什麼東西。
只可惜，再次梳理了一遍的陳舟，也還是沒有找到那感覺里遺漏的內容。
第二天，陳舟依照著自己的良好生活習慣。
起床晨跑。
隨後，解決完早飯問題，便回到了自己的房間。
陳舟在昨天就已經跟貝爾托盧奇說過，他需要獨立且安靜的空間和時間。
所以，CERN的實驗準備，他就先不參加了。
等到他完成自己的理論研究之後，或者說，他取得了理論研究的初步進展之後，再來跟研究人員一起，進行CERN今年的這最後一項重大實驗。
貝爾托盧奇雖然有些不願意，但最終還是同意了陳舟的請求。
本來嘛，貝爾托盧奇和米徹·約翰斯通就是打著陳舟回來參加實驗，好讓他見識到CERN的強大實力，從而打動陳舟，讓這位史上最年輕的諾貝爾物理學獎得主加入的小心思。
可現在，人家完全有著自己的計劃，壓根不是那麼好打動的。
不過，貝爾托盧奇和米徹·約翰斯通一商量，兩人也改變了一開始的計劃。
既然陳舟本人對本次尋找重中微子實驗的研究，是十分上心的，那就尊重他自己的意願，在實驗安排上去配合他。
讓陳舟在實驗的具體內容上，認識CERN的強大實力，也是一種可行的辦法。
說不定，有著這樣一位出色的物理學家，做理論研究的後盾，他們也能有一些意外的收穫呢？
回到房間的陳舟，很快便進入了狀態。
雖然說昨晚只睡了4個小時多點，但陳舟卻覺得自己的精神狀態，還是十分飽滿的。
怎麼說呢，有些人可能真的適合搞科研工作。
當他一投入進去的時候，立馬就變得不一樣了。
別說犯困打盹了，就連一丟丟走神，那都是絕對沒有的。
「在兩代中微子條件下，當物質中產生一個電子味中微子Ve，有Ve=cosφV1+sinφV2……」
「在達到A≈Ar區域后，r為太陽中心到所在位置的距離，中微子變為一半Ve，一半Vμ……」
「這種狀態類似於真空中45°混合情況，振蕩得到極大增強！」
「當中微子傳播傳播到物質表面的時候，變為V2=cosφVμ+sinφVe……」
「這種情況，對很多發生在共振區域的振蕩過程成立，在物質中振蕩加強稱為MSW效應。」
開始梳理太陽中微子MSW效應的陳舟，整個人的思維也變得異常活躍。
實際上，MSW效應在太陽中微子振蕩的過程中扮演很重要的角色。
從太陽的核心到太陽的表面，太陽的密度逐漸減小，在小於0.9個半徑範圍內，近似的看作其按指數形式減少。
隨著對太陽中微子的MSW效應的研究，陳舟眼前的草稿紙，也逐漸變得厚了起來。
時間在流逝，但陳舟對中微子振蕩的研究，卻在逐漸深入。
一周的時間，很快過去。
陳舟書桌上的草稿紙，也堆了滿滿的兩摞。
只不過，這些草稿紙並不全是中微子相關研究的內容。
還有數學上極小模型綱領的研究，以及化學和材料學上，對粒子探測器的研究。
雖然此時陳舟的研究重心，是放在CERN這次的尋找重中微子實驗上的。
但是，已經確定的研究方向和研究課題，他自然不會長時間放著，就此擱置。
要知道，一天放下，可能沒有什麼。
但是，一旦時間超過一個界限，那放下的東西，可就不好撿起來了。
所以，為了保持自己研究的高效，也順便調節一下中微子研究的氛圍。
陳舟同時進行著極小模型綱領和粒子探測器材料的課題研究。
在陳舟爆肝研究的這一周時間，張一凡那邊也順利「入駐」了那所實驗室。
唯一令張一凡感到尷尬的可能就是，那位希望借著陳舟之名，提升一下實驗室名氣的化學系博士。
在一開始把張一凡誤認為陳舟后，就變成連面都不露一下了。
但好在，借著「獨立」使用權的名義，張一凡順利地帶著自己的同學們，開始了粒子探測器的材料學實驗。
當然，這位化學系博士雖然不露面了，但卻沒少安排人進行盯梢。
生怕這群毛都沒長齊的「小孩」，把他實驗室里的昂貴設備給弄壞了。
對於這件事，張一凡也跟陳舟說過。
陳舟的意思是，他來解決。
但張一凡卻說，這種事沒必要讓陳舟再操心了，他之所以說一下，只是讓陳舟心裡有個數。
他們自己是可以解決這件事的，實在不行，就當做沒看到好了。
再者說，陳舟本人是不會在實驗室進行實驗的，就算是說了又能起什麼作用呢？
最本質的問題，是他們在這個實驗室，進行相關的實驗。
所以，這件事的解決，還在他們自己身上。
當聽到張一凡這話時，陳舟的嘴角不自覺地露出了一絲笑意。
果然，這位老同桌，還是靠譜的！
當陳舟一周時間的理論研究一結束，米徹·約翰斯通的電話便打了進來。
不為別的，就是問問陳舟，明天是否會去CERN的對撞機實驗室。
陳舟有些哭笑不得的看了看手機，他是沒有想到的，有人竟然比他自己，把時間記得還清楚。
當然，陳舟也沒有繼續閉關研究的意思。
在看了一眼筆尖停留的地方后，他很爽快的回答了米徹·約翰斯通。
明天開始，正式進入CERN的對撞機實驗室，開始著手參與這一次尋找重中微子的實驗。
第二天，陳舟在晨跑結束后，快速的解決了早飯。
隨即便和克羅斯一起，來到了對撞機實驗室。
到實驗室后，陳舟看了一眼強忍著的克羅斯，忍不住笑道：「想問什麼，你就問吧。」
克羅斯聞言，快速問道：「怎麼樣？理論研究的結果？有沒有解決中微子振蕩的問題？能不能尋找到重中微子？」
雖然知道對方要問什麼，但當對方真的問出這些問題時，陳舟還是沒好氣的說道：「你真當我是神啊？說解決就解決了？」
克羅斯不好意思地撓了撓頭：「你上次解決膠球實驗的問題，不就是說解決就解決了嘛……」
陳舟頓時無語，雖然很想反駁，但又覺得對方說的貌似一點問題都沒有。
停頓了片刻，陳舟才悠悠說道：「離解決還有段距離，不過，初步的研究成果，還是有一些的，正好借著這次的實驗來驗證。」
聽到陳舟的話，克羅斯頓時眼前一亮，他有些興奮地說道：「就知道你不會空手而歸的，接下來，就讓他們這群人見識一下，什麼叫做天才吧！」
陳舟無奈的說道：「空手而歸可不是這麼用的……」
克羅斯卻毫不介意道：「反正你明白我的意思就行，這是我新學的成語，以後在華國能用到。」
陳舟搖了搖頭，這傢伙最近確實挺用心在學漢語的，就怕到時候去了華國，因為溝通耽誤了實驗進度。
對於這一點，陳舟還是得給克羅斯點個贊的。
頓了頓，陳舟隨口又補充了一句：「那個不叫讓他們見識一下，什麼叫做天才，應該說，是時候表演真正的技術了。」
克羅斯聞言，微微一愣，他扭頭看了陳舟一眼，總覺得這話好像在哪聽過，卻又想不起來了。
現在世界各國大多數高能物理實驗合作組，都採用長基線實驗方法來測量，並計算中微子振蕩，同時尋找相應的中微子粒子。
長基線中微子的振蕩實驗，首先由高能質子加速器產生強流μ中微子束，並在出口處安裝一個近點探測器。
其後在距離中微子流出口L處，安裝一個大型遠點探測器。
兩個探測器的結構，以及探測方法均相同。
以近點探測器測量的中微子相互作用作為標準，然後與在遠點探測器測量到的中微子相互作用作比較，就可以判定是否存在中微子振蕩，並可知道中微子振蕩的模式。
但由於中微子質量很小，其振蕩概率很低，所以L要遠達上千公里才有一定的靈敏度。
例如日國的K2K與超神岡探測裝置的距離在250公里，米國的費米國家加速器實驗室和MINOS實驗探測裝置的距離在730公里。
也因此，這種實驗方法才被成為長基線中微子振蕩實驗。
也因為靈敏度的問題，以及遠距離實驗的各種因素，才會出現那些「美麗的錯誤」。
而這一次的尋找重中微子的中微子振蕩實驗，位於日內瓦的CERN，通過位於義大利地下的探測裝置ICARUS和OPERA，來進行實驗。
兩者之間的距離，大概在730公里左右。
和日國、米國的實驗室一樣，CERN這邊所做的長基線中微子振蕩實驗，因遠點探測器和近點探測器距離，只有幾百公里。
要短於理論要求的上千公里，所以實驗的精度以及靈敏度，都比較低。
但這是客觀的實驗條件，暫時無法改變的。
有趣的是，當陳舟跟米徹·約翰斯通問到這件事時。
米徹·約翰斯通立馬就表示，他們打算與另一實驗室合作，建一所新的遠點探測器，從而達到理論要求。
聽到這話的陳舟，表情略顯古怪的看了米徹·約翰斯通一眼。
反正建不建，跟他的關係又不大，用得著這麼急著解釋嗎？
沒有在這個問題上細究，也沒有打算詳細聽一聽米徹·約翰斯通已經準備好的說詞。
陳舟隨即便開始回到實驗本身，開始跟米徹·約翰斯通討論起實驗的事情。
他在理論研究上的初步成果，必須要有CERN的這邊的配合才行。
要不然，這終歸只是白紙上的文字。
只不過，陳舟沒想到的是。
在聽完了他的描述，並翻閱了研究論文之後。
米徹·約翰斯通兩眼放光的說道：「你等著，我馬上就去找貝爾托盧奇博士！」
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