第33章上帝粒子(2026年) - 致敬三体的当代硬科幻 - 帅帅的大青蛙 - 科幻灵异小说 - 30读书

第33章上帝粒子(2026年)

中国,q市,cepc项目所在地。

时间如白驹过隙,三年时间转瞬即逝。在中国基建狂魔的大干快干下,cepc项目一期工程已经初步竣工。这座曾经宁静的滨海城市,尤其是远离主城区的主工程基地,如今发生了翻天覆地的变化。

cepc的核心位于地下约100米深处,在这片隐秘的地下空间中,一个截面直径约6.5米、周长达100千米的环形隧道已初步成型。这个巨大的隧道相当于北京地铁10号线长度的近两倍。隧道中,安装有数百台高精度超导磁铁和复杂的加速器组件,这些设备将用于引导和加速正负电子,帮助科学家探索宇宙中最基本的粒子。

隧道的四个关键位置设有跨度几十米的大型探测器实验站,这些站点通过直径约20米的竖井与地面相连。竖井不仅用于运输对撞机和探测器等设备进入地下,还为实验人员提供了进出隧道的通道。每个竖井都有专门的升降系统,能够承载重型设备和人员。在这些实验站周围,还分布着各种附属设施,包括洞室、集水井泵房、紧急避难室等。这些设施不仅为科研工作提供了支持,还确保了科研人员在突发事件中能够迅速撤离,类似于地铁站中的紧急出口系统。整个地下结构如同一座巨大的城市,虽然深藏于地表之下,却时刻运转,为探索科学前沿提供着源源不断的动力。

在地面上的大型数据中心和控制中心内,配备有最先进的计算机系统和监控设备,负责对撞机的运行管理、数据处理和科学分析等工作。这些设施是整个cepc项目的“大脑”和“中枢神经”,其内设有多个功能齐全的实验室和办公区域,供科学家和工程师进行各项研究和技术开发。中心内部布局科学合理,每个功能区间都经过精心设计,以提高工作效率和协同合作。

此外,在于洋所在的社区周围,一个个新社区如雨后春笋般被规划、建设。一座座崭新的建筑拔地而起,办公楼、实验室、招待所等科研及行政设施与周围的医院、学校、餐厅、超市、公园等生活设施融为一体。市政配套方面,供水、供电、通讯网络和消防抢险等基础设施也同步完善,使这里成为了q市名副其实的卫星城。

作为世界上最先进的高能物理实验设施,cepc项目对全球科研人才的虹吸效应已经开始显现。来自全球各地的3000多名科研工作者云集于此,开展科技创新、国际合作、教育培训和社会服务等工作。不仅汇聚了全球理论物理学界的领军人物和顶尖专家,还吸引了多位诺贝尔奖获得者,前来考察学习和交流参观的学者络绎不绝,使这座新兴的国际科学城逐渐热闹了起来成为一个充满活力的学术交流中心。

目前,cepc项目的各项工程设备已经完成调试,并开始进入试运行阶段。在这个过程中,加速器和探测器系统成为整个项目的核心。

其中,加速器的主要任务是产生正负电子,并将它们加速至极高的能量水平,以便在精确聚焦下进行对撞,从而制造出具有科学研究价值的物理事件。其核心组成部分包括一个小型直线加速器和一个与对撞储存环同样长度的增强器,前者将正负电子的能量从零提升到10gev,后者再将正负电子的能量进一步提高到研究所需的水平,如120gev、80gev或45gev。当能量达到预定的研究值后,这些粒子就会被送入两个对撞机中进行对撞。为了保持高效的实验条件,对撞机会采用连续恒流注入(top-up)技术,这种技术能够确保对撞机在长时间的运行中始终处于最佳状态,从而获取更加精确的实验数据。

探测器系统则充当着一个能够高速、高精度“拍照”的立体显微镜的角色,由多种不同类型的子探测器组成,其任务是详细记录对撞过程中产生的各种微观粒子,包括带电粒子和不带电粒子。这套“照相显微镜”不仅依赖于先进的硬件设备,还采用了最前沿的软件技术,并与大数据处理和机器学习等领域的发展紧密相连,使得探测器能够在极短的时间内处理海量数据,并从中提取出最为关键的物理信息,为科学研究提供有力支持。

当然,在如此高能量的实验环境中,安全问题始终是重中之重。cepc项目面临的工程技术挑战极为严苛,必须严格确保每一步操作的安全性和严谨性。当它开始运作时,磁铁中的总能量高达100亿焦耳,而粒子束的总能量也高达7.25亿焦耳。只需释放出总粒子能量的10^−7,就可能导致超导磁铁脱离超导态,甚至引发加速器中的粒子束释放,造成相当于小型爆炸的能量释放。因此,安全保障措施贯穿于每一个环节和步骤中,以为全球科学家提供一个稳定、安全的研究平台。

作为cepc项目的第一批员工,于洋也通过通过选拔,加入了王一方院士亲自主持的希格斯粒子研究工作,并开始独立承担相关工作。作为中国、美国、俄罗斯等多国科学院院士,同时也是大亚湾中微子实验和江门中微子实验的提出者和领导者,王一方院士曾参加过l3,ams,paloverde和kamland等实验,在中微子物理、e+e-对撞物理、宇宙线与天体物理、探测器设计与建造、数据分析方法等方面均有所建树,是中国高能物理的领军人物,也是于洋的偶像。

在项目启动座谈会上,当着项目组的所有同事,这位平常以实验室为家、不拘言笑的院士难得和大家坦露了cepc项目建设的初衷。

“大家知道。希格斯玻色子也被称为上帝粒子,因为它解释了基本粒子质量起源的深刻问题,也具有诸多前所未见的特性。20世纪90年代初,我在欧洲核子研究中心丁肇中教授领导的l3实验组工作,并在意大利西西里岛的埃里切(erice)小镇参加兹齐齐(zichichi)教授组织的研讨会上,有幸见到了提出希格斯玻色子假设的英国科学家彼得·希格斯教授。

他平易近人,每天晚上跟大家一起吃饭、聊天,没有尊卑长幼,大家经常随便坐成一排,就开始讨论问题,像今天一样。正是他,不仅在1964年就提出了希格斯场的存在,并进而预言了希格斯玻色子的存在。半个世纪后的2012年,科学家在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机(lhc)上发现了希格斯粒子,从此以后,标准模型里不再有尚未发现的新粒子,且其预言及计算与迄今为止的实验结果在很高的精度上符合,标准模型被确立为粒子物理的基本理论,就像相对论和量子力学在物理学中的地位一样。

希格斯玻色子是标准模型中的最后一个,也是最重要的粒子,希格斯玻色子被发现之后,粒子物理领域还面临诸多重大挑战,包括标准模型自然性、基本粒子的质量等级、物质-反物质不对称性、中微子质量、暗物质本质等问题,而精确研究希格斯玻色子的性质,是国际公认解决这些最根本科学问题的最重要的突破口和途径。所以说,全球高能物理的未来系于希格斯玻色子,也系于希格斯工厂。希格斯先生是幸运的,他等到了希格斯玻色子的发现;但也有遗憾,没有等到希格斯工厂的落地。

我们比他幸运,因为在国家的大力支持下,我国赶在日本的国际直线对撞机(ilc)和欧洲核子研究组织的正负电子对撞机之前,利用三年的时间,率先完成了cepe项目一期,也就是希格斯工厂的建设,在探索未知前沿理论方面抢得了先机。虽然今天的我们对未来还有一定的迷茫,不知道未来的理论是什么样子,实验目标的具体理论意义又在哪里,这与标准模型提出之前有一定的相似性。但历史证明,迷茫也是实现重大突破、建功立业的机会,就像标准模型的那些奠基者一样。粒子物理研究不会就此终止,机会属于有恒心的人和乐观的人。保持好奇、保持热爱,大胆假设、小心论证,相信我,我们一定会看到看到希格斯玻色子与新物理的耦合!”

院士的讲话在每个人心中点燃了希望的火焰,尤其是于洋。他深知,在未来为期十年的实验计划中,他们将充分利用cepc设备,以质心系能量250gev的正负电子对撞,产生大量希格斯粒子。这些实验预计将生产超过100万个希格斯玻色子、一亿个w玻色子,以及近1万亿个z玻色子,从而精确测量这些粒子的性质。更重要的是,这些数据将为深入研究电弱对称性自发破缺机制、质量的起源、以及宇宙早期演化等基本问题提供重要依据。这不仅是对现有标准模型的进一步验证,也可能会揭示超出标准模型的新基础理论,为物理学带来革命性的突破。

此外,cepc项目的建设和运行还将带动相关领域的技术创新和产业发展。例如,超导材料、精密制造和大数据处理等领域都将因这一项目而获得巨大的推动力。这些技术进步不仅将提升科学研究的效率,还将衍生出一大批科技成果,推动上下游全产业链的发展与升级,从而全面提升我国的科技实力。

当然,除了工作,与女朋友的感情生活也步入稳定期。靳心每个月都往返于上海和q市,于洋也经常去上海看她。虽然很少听她讨论自己的工作,但不妨碍他们每次见面都互诉衷肠,珍惜在一起的每一分每一秒。两人感情慢慢升温,终于到了谈婚论嫁的时候,靳心也会问他一些项目的事,特别是进度,好了解他何时能腾出时间举行婚礼,他也如实回答,并和她一起确定婚期、筹备婚礼。在征得对方同意的情况下,于洋还在q市买了房,憧憬着与对方共筑爱巢。

生活是如此美好。物理学的新前沿就在那里,等着于洋去发现;人生中的新起点摆在他面前,等着于洋去拥抱。直到临近结婚前的某一天,于洋突然被王院士叫到了办公室,并告诉了他一件事。

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