Như đã đề cập trước đây.

Trong vật lý vi mô.

Các hạt cơ bản có thể chia làm bốn loại:

Quark, lepton, boson chuẩn và hạt Higgs.

Mà Quark, do hiện tượng giam hãm quark, không thể tồn tại độc lập.

Bởi vậy, trong lĩnh vực vi mô, Quark chủ yếu tồn tại theo cặp hoặc theo bộ ba:

Chẳng hạn, một quark và một phản quark cấu thành một meson.

Hoặc ba quark hoặc ba phản quark cấu thành một baryon.

Baryon và meson được gọi chung là Hadron. Ví dụ, proton và neutron quen thuộc với chúng ta đều thuộc nhóm baryon.

Ngoài ra.

Hyperon cũng là một loại hạt cơ bản.

Điểm đặc biệt của nó là chứa ít nhất một quark lạ, và chúng ta có thể nghiên cứu hyperon để hiểu rõ hơn về cách thức tương tác giữa các hạt cơ bản.

Hiện tại đã phát hiện nhiều loại hyperon.

Chẳng hạn như Σ- hyperon, Ξ- hyperon, Ω- hyperon, v.v.

Đúng vậy.

Chắc hẳn một số độc giả đã nghĩ đến.

Trong "Dị thế giới chinh phục sổ tay",

chùm hạt mà nhóm Thỏ dùng để phá mở bí cảnh Thiên Cung trên núi Thanh Thành, chính là Ω- hyperon.

Và Λ hyperon mà Viện sĩ Triệu Chính Quốc cùng cộng sự đã quan sát được cách đây không lâu, cũng thuộc phạm trù kể trên.

Đọc đến đây.

Nhiều người có thể cảm thấy hơi mơ hồ:

Mặc dù những nội dung này có vẻ dễ hiểu, nhưng Λ hyperon rốt cuộc có ý nghĩa cụ thể gì?

Ý nghĩa lý thuyết của Λ hyperon thực ra rất đa dạng.

Chẳng hạn, nó có khả năng hỗ trợ việc phát hiện lực thứ năm trong truyền thuyết.

Cũng có ích cho việc thăm dò vật chất tối và năng lượng tối.

Thậm chí có thể ứng dụng trong nghiên cứu sao neutron, v.v.

Còn trong thực tế.

Ảnh hưởng trực tiếp nhất chính là chiếc điện thoại mà bạn và tôi đang sử dụng.

Tất cả điện thoại hiện nay đều ứng dụng kiến thức lý thuyết lượng tử, bởi vì phần lớn linh kiện cốt lõi của điện thoại đều sử dụng chất bán dẫn, và hiệu năng của vật liệu bán dẫn phải được tính toán, tối ưu hóa dựa trên cơ học lượng tử.

Ví dụ, trong mối nối p-n tồn tại một vùng cấm (band gap).

Theo cách hiểu thông thường, điện thế có thể lớn hơn động năng của electron, và electron không thể nào xuyên qua vùng cấm này.

Nhưng trong phạm trù cơ học lượng tử, electron được phép có xác suất nhất định để nhảy vọt, hiện tượng này gọi là hiệu ứng đường hầm lượng tử của electron.

Kính hiển vi quét đường hầm (STM) chính là tận dụng nguyên lý này. Nó có thể quan sát sự biến động của thế năng trên bề mặt vật liệu.

Từ đó suy đoán cấu trúc bề mặt vật liệu, và cuối cùng là nghiên cứu, phát triển vật liệu bán dẫn.

Chẳng hạn, Samsung hiện đã bán một chiếc điện thoại tích hợp chip lượng tử quang; một con chip lượng tử, có giá hơn năm trăm đô la, tiếc là chưa tạo ra đột phá lớn.

Chip lượng tử quang dùng để tạo ra các số ngẫu nhiên lượng tử, đảm bảo tính toán mã hóa an toàn tuyệt đối về mặt vật lý, đây cũng là một xu hướng trong tương lai.

Bởi vậy, nghiên cứu hạt vi mô thực chất có mối liên hệ mật thiết với cuộc sống hiện thực của chúng ta, chỉ là do sản phẩm cuối cùng là một thể hoàn chỉnh, nên nhiều công nghệ bên trong vẫn còn những rào cản thông tin nhất định mà công chúng chưa nắm rõ.

So với các hyperon khác.

Λ hyperon còn đặc biệt hơn một chút.

Nó là một hyperon rất đặc thù, có độ sâu thế năng đơn hạt (single-particle potential well depth) trong vật chất hạt nhân sâu nhất trong số tất cả các hạt nhỏ đã biết hiện nay.

Nói một cách dễ hiểu.

Nó có thể được coi là một nền tảng cực kỳ quan trọng trong việc kiểm soát phản ứng tổng hợp h���t nhân.

Do đó, hiện nay các quốc gia đều đánh giá rất cao về nó, ngân sách liên quan hàng năm của một số cường quốc đều khởi điểm từ 100 đến 200 triệu (đơn vị tiền tệ).

Quay lại vấn đề chính.

Về lần quan sát của Viện sĩ Triệu và cộng sự, Từ Vân có nghe nói rằng độ phân cực lớn nhất trong thí nghiệm phân rã đã vượt mốc 26%, đây vẫn là kỷ lục toàn cầu hiện tại.

Cũng có thể coi là một tin tức không lớn không nhỏ.

Tuy nhiên, cần biết rằng.

Trước khi họ phá kỷ lục, độ phân cực lớn nhất trên trường quốc tế đã đạt 25%.

Bởi vậy, lần đột phá của họ mang ý nghĩa lý thuyết lớn hơn ý nghĩa thực tế, chỉ nhỉnh hơn một chút.

Nhưng công thức Từ Vân đang nắm giữ dường như lại chỉ ra một quỹ đạo khác:

Đừng quên.

Sự tương đồng về số lượng năng lượng liên kết, trên thực tế, là kết quả sau khi Từ Vân thay y(xn+1) bằng y(xn+2).

Nói cách khác.

Trên quỹ đạo y(xn+1) này...

Trên lý thuyết là tồn tại một Λ hyperon có lượng cấp khác biệt.

Nghĩ đến đây.

Lòng hiếu kỳ của Từ Vân càng thêm dâng trào.

Sau đó, anh ta một lần nữa chuyển sang hệ thống Cực Quang, nhập số hiệu 4685 của Λ hyperon vào.

Chốc lát sau.

Một loạt dữ liệu phân rã mẫu xuất hiện trước mặt anh.

Thông tin về hạt nhỏ không giống như các nghiên cứu khác, bản thân nó không cần quá quan tâm đến mức độ bảo mật.

Bởi vì có sự khác biệt không nhỏ giữa nghiên cứu hạt cơ bản và công nghệ hiện đại; rất khó để áp dụng trực tiếp một phát hiện về hạt nhỏ nào đó thành một loại kỹ thuật cụ thể, do đó không có giá trị bảo mật lớn.

Vì vậy, sau khi phát hiện một loại hạt nhỏ mới hoặc thông tin liên quan, người phát hiện về cơ bản đều sẽ công khai mọi thông tin một cách thoải mái.

Tổng cộng có 37 tấm dữ liệu phân rã mẫu do Viện sĩ Triệu Chính Quốc truyền lên, chia thành sáu ngăn hồ sơ.

Trong đó ghi chú không ít tham số phân rã, cùng với một số con số khác mà những người không chuyên có thể thấy như số thiên văn, nhưng thực tế lại là những thông tin dữ liệu vô cùng quan trọng.

Phương thức quan sát Λ hyperon là va chạm hạt, mà nói đến va chạm hạt, phản ứng đầu tiên của nhiều người trong đầu đều là những cụm từ "hàng chục tỷ", "cao cấp" mang tính khoa trương.

Nhưng nếu bạn hỏi máy gia tốc hạt (collider) rốt cuộc có tác dụng gì, không ít người có lẽ sẽ không nói được.

Thực ra, nguyên lý của thiết bị này rất đơn giản:

Bạn muốn nghiên cứu một quả quýt, nhưng bạn lại có những ngón tay to như tòa nhà.

Bạn cảm nhận được nó, nhưng không nhìn thấy nó.

Bạn muốn bóp nát nó, nhưng lại thấy nó luôn khéo léo ẩn mình trong kẽ tay bạn.

Nó nhỏ đến mức bạn không thể chạm vào, chứ đừng nói đến việc lột vỏ nó.

Cho đến một ngày, bạn chợt nảy ra một ý tưởng, dùng một đống quýt va chạm với một đống quýt khác.

Kết quả là.

Bùm!

Chúng vỡ nát.

Bạn nhận thấy hạt quýt, dịch quýt, vỏ quýt.

Và rồi.

Bạn biết một quả quýt là như vậy, có hạt quýt, dịch quýt, vỏ quýt.

Đây thực chất chính là bản chất của máy gia tốc (collider).

Trong lĩnh vực vi mô, dịch quýt biến thành các loại hạt mang điện hoặc không mang điện.

Bạn muốn tách chúng ra, bạn sẽ phải trả một lượng năng lượng nhất định – cũng chính là lực va chạm của hai túi quýt lớn.

Vậy các thành phần cấu tạo vật chất ở các cấp độ khác nhau cần bao nhiêu năng lượng?

Lực tương tác giữa các phân tử là yếu nhất, trung bình dưới 0.1 eV – eV là electron Volt, chỉ sự thay đổi năng lượng khi một electron có điện tích đi qua hiệu đi��n thế một Volt.

Đây là một đơn vị rất nhỏ, ảnh hưởng đến cơ thể người có lẽ chỉ tương đương với một cái chích nhẹ.

Liên kết hóa học thì cần mức năng lượng cao hơn.

Từ 0.1 đến 10 eV.

Electron lớp trong đại khái từ vài đến vài chục keV.

Hạt nhân thì từ MeV trở lên.

Hiện tại sâu nhất chính là Quark:

Mức năng lượng giữa các quark cần đến vài chục GeV.

Theo tính toán của một người bạn đồng nghiệp, mức năng lượng này xấp xỉ với việc Pikachu phát điện liên tục từ thời Võ Tắc Thiên đăng cơ cho đến bây giờ...

Vậy Viện sĩ Triệu Chính Quốc và cộng sự đã quan sát được cái gì?

Vẫn lấy ví dụ nước quýt.

Sau khi hai quả quýt va chạm, khu vực và hình ảnh nước quýt văng tung tóe là không thể dự đoán, hoàn toàn ngẫu nhiên.

Một số giọt nước quýt bắn vào vị trí thuận lợi, một số thì kém hơn, thậm chí có những giọt hoàn toàn không thể quan sát.

Do đó, việc quan sát được một loại hạt cơ bản mới thực sự rất khó khăn, bạn phải dùng kính lúp tìm kiếm từng vị trí một, hoàn toàn là trông chờ vào may mắn.

Nhưng nếu bạn có thể biết trước quỹ đạo của nó thì lại là chuyện khác.

Chẳng hạn, chúng ta biết có một giọt nước quýt sẽ văng đến một điểm trên mặt đất cách nơi va chạm 7 mét về phía đông nam, tạo góc 37 độ. Nơi đó vốn có nhiều nước bẩn, bùn đất, sau khi văng tung tóe nước quýt sẽ lẫn lộn vào đó và không thể quan sát.

Nhưng vì chúng ta đã biết trước quỹ đạo vận động của nó, nên hoàn toàn có thể đặt sẵn một tấm thu thập mẫu sạch ở đó.

Sau đó chỉ cần khoanh tay rời khỏi hiện trường, tìm một chiếc ghế ngồi xuống, kiên nhẫn chờ đợi nó tự đến là được.

Hiện tại có thông tin về Λ hyperon, lại có công thức mô hình, thì việc suy luận "điểm rơi" trở nên vô cùng đơn giản.

Mọi người đều biết.

Việc hiểu các công thức N(t) và chuỗi phân rã cũng không phức tạp.

Chẳng hạn, tồn tại một chuỗi phân rã a → b → c → d... với các hằng số phân rã tương ứng là λ_a, λ_b, λ_c, λ_d...

Giả sử ban đầu ở thời điểm t=0 chỉ có hạt a, thì rõ ràng: N_a(t) = N_a(0)e^(-λ_a t).

Sau đó Từ Vân lại viết xuống một phương trình khác:

dN_b / dt = λ_a N_a - λ_b N_b.

Đây là phương trình vi phân mô tả sự biến đổi số lượng hạt nhân b.

Giải phương trình có thể được N_b(t) = N_a(0) * [λ_a / (λ_b - λ_a)] * [e^(-λ_a t) - e^(-λ_b t)].

Sau đó Từ Vân vừa viết vừa đọc thầm:

"Phương trình vi phân mô tả sự biến đổi số lượng hạt nhân c là: dN_c / dt = λ_b N_b - λ_c N_c, tức dN_c / dt + λ_c N_c = λ_b N_b..."

"Thay N_b(t) vào phía trên, ta có N_c(t) = N_a(0) * λ_a λ_b * [ e^(-λ_a t) / ((λ_b - λ_a)(λ_c - λ_a)) + e^(-λ_b t) / ((λ_a - λ_b)(λ_c - λ_b)) + e^(-λ_c t) / ((λ_a - λ_c)(λ_b - λ_c)) ]..."

Viết xong những điều này, anh ta dừng lại một chút, kiểm tra lại phép tính một lần nữa.

Sau khi xác định không có vấn đề, anh ta tiếp tục viết:

"Có thể định nghĩa các tham số h sao cho: h_1 = λ_a λ_b / [(λ_b - λ_a)(λ_c - λ_a)], h_2 = λ_a λ_b / [(λ_a - λ_b)(λ_c - λ_b)], h_3 = λ_a λ_b / [(λ_a - λ_c)(λ_b - λ_c)]..."

"Khi đó N_c(t) có thể được viết gọn là: N_c(t) = N_a(0) * [h_1 exp(-λ_a t) + h_2 exp(-λ_b t) + h_3 exp(-λ_c t)]."

Viết xong những thứ này.

Từ Vân một lần nữa nhìn về phía màn hình, thay thế tham số của Λ hyperon vào:

"N(t) = N_0 * [h_1 exp(-λ_1 t) + ... + h_n exp(-λ_n t)], trong đó tử số của h_i là tích của các hằng số phân rã λ từ λ_1 đến λ_{i-1}, và mẫu số là tích của các hiệu số (λ_j - λ_i) cho j khác i."

"Chu kỳ phân rã của Λ hyperon là 17 (đơn vị thời gian), do đó mẫu số của h_i chính là tích của các hiệu số giữa hằng số phân rã của các hạt trước đó và hằng số phân rã λ_Λ của Λ hyperon..."

Nửa giờ sau.

Trên phần mềm Cực Quang hiện ra một dãy các giá trị.

a a 0 1000:

1 90 4.8374

2 818. 7308

3 74 0.8182

... .

7 49 6.5853

8 449. 329

. . . . .

Từ Vân không xem những số liệu đầu tiên mà nhanh chóng cuộn chuột xuống.

Rất nhanh, anh ta liền khoanh tròn dòng thứ mười tám:

18 165. 2989.

Có dãy số liệu này, vấn đề tiếp theo trở nên vô cùng đơn giản.

Từ Vân nhập dãy số liệu này vào mô hình Cực Quang, công thức là:

f(t) := N(t) / N_0.

Ở đây ":=" là ký hiệu định nghĩa, nó biểu thị việc định nghĩa vế phải thành vế trái.

Từ Vân giờ đây gán cho f(t) này một ý nghĩa vật lý:

Xác suất một nguyên tử nào đó vẫn tồn tại (chưa phân rã) tại thời điểm t.

Công thức N(t) = N_0 * [h_1 exp(-λ_1 t) + ... + h_n exp(-λ_n t)] mô tả số lượng nguyên tử còn lại tại thời điểm t. Điều Từ Vân làm là so sánh số lượng nguyên tử còn lại với tổng số nguyên tử ban đầu. Giá trị này chính là xác suất tìm thấy hạt mà Từ Vân mong muốn trong số những nguyên tử còn lại đó.

Vô cùng đơn giản, và cũng rất dễ hiểu.

Hệ thống Cực Quang kết nối với máy chủ phụ của Viện Khoa học Trung Quốc, sử dụng một phần năng lực tính toán của siêu máy tính "Dạ Ngữ" của Viện Khoa học Trung Quốc.

Bởi vậy, chỉ sau hơn mười phút.

Trên màn hình trước mặt anh ta liền hiển thị một kết quả:

t = 0, f = 1.

Gặp tình huống này.

Đồng tử của Từ Vân lập tức co lại.

Ý nghĩa của kết quả này chính là...

Ở ngay thời điểm ban đầu (t=0), trên quỹ đạo ban đầu, phải tồn tại một hạt cơ bản.

Chỉ là trong quá trình va chạm, nó đã kết thúc tuổi thọ hoặc mất năng lượng do nhảy vọt, nên cuối cùng không được phát hiện.

Nghĩ đến đây.

Từ Vân trầm mặc một lát, rồi bước ra khỏi thư viện.

Anh ta lấy điện thoại ra và bấm một dãy số.

Chốc lát sau.

Điện thoại kết nối, một giọng nói nghe rất cuốn hút từ đầu dây bên kia vang lên:

"Này, Tiểu Từ?"

"Vâng, là em. Thưa thầy, bây giờ thầy có rảnh không ạ?"

"Thầy vừa ra khỏi phòng thí nghiệm, có chuyện gì vậy?"

Từ Vân sắp xếp lại lời nói, rồi nói:

"Thưa thầy, trước đây em có nghiên cứu về một đề tài liên quan đến Σ hyperon phải không ạ? Thầy còn nhớ không?"

Σ hyperon là một trong những hyperon phổ biến hiện nay, có tuổi thọ là 0.15 nano giây, khối lượng nặng hơn Λ hyperon một chút.

Đề tài thạc sĩ của Từ Vân chính là ảnh hưởng của mức năng lượng phát sinh dưới tương tác mạnh của Σ hyperon, liên quan đến một phần phạm trù lý thuyết sắc động lực học lượng tử.

Bởi vậy, rất nhanh.

Đầu dây bên kia liền truyền đến hồi đáp của Viện sĩ Phan:

"Đúng vậy... A, thầy thấy em đã mở ghi chép hệ thống Cực Quang. Có phải là nghiên cứu đã có thành quả rồi không?"

Hệ thống Cực Quang liên quan đến vấn đề năng lực tính toán của máy chủ, m��i sinh viên đều có hạn mức nhất định.

Là thầy hướng dẫn của Từ Vân, Viện sĩ Phan đương nhiên sẽ nhận được thông báo liên quan, và Từ Vân cũng không định giấu ông ấy:

"Thưa thầy, là như thế này. Khi em nghiên cứu Σ hyperon, em tình cờ phát hiện một quỹ đạo tương đồng khá đặc biệt, về bản chất có chút khác biệt với Σ hyperon."

"Sau đó em đã dùng hệ thống Cực Quang để mô phỏng và phát hiện nó có điểm tương đồng với Λ hyperon 4685 mà Viện sĩ Triệu đã quan sát được cách đây không lâu."

"Vì vậy em đã tối ưu hóa công thức quỹ đạo này trong mô phỏng, dùng tham số phân rã của Λ hyperon thay thế Σ hyperon, và cuối cùng phát hiện..."

Đầu dây bên kia điện thoại.

Viện sĩ Phan ban đầu đang nghiêng đầu, kẹp điện thoại giữa vai và tai, hai tay thì đang bóc một phần thức ăn ngoài cá thu.

Tuy nhiên, ngay khi nghe câu nói đầu tiên của Từ Vân.

Ông ấy lờ mờ nhận ra điều gì đó, ngừng mọi động tác đang làm dở.

Khi Từ Vân nói xong câu cuối cùng, vẻ mặt ông đã trở nên rất nghiêm trọng, đồng thời hoàn toàn theo kịp dòng suy nghĩ của Từ Vân:

"Tiểu Từ, giá trị f cuối cùng là bao nhiêu?"

"t = 0, f = 1. Điều đó có nghĩa là, trên quỹ đạo đó hẳn là tồn tại một hạt cơ bản mới."

Nói xong, Từ Vân dừng một chút, bổ sung:

"Một hạt cơ bản mới có thể được quan sát và phát hiện."

... . .

Chú thích:

Chơi lớn một chút, các bạn có thể đoán xem hạt cơ bản mới này sẽ dẫn đến kỹ thuật gì.

Hiện tại có thể công khai thông tin như sau:

Kỹ thuật này, ngoài việc liên quan đến Λ hyperon, còn liên quan đến kỹ thuật lưu trữ DNA và trí tuệ nhân tạo, cùng với phần so sánh giá trị cuối cùng trong công thức thưởng. (Công thức quỹ đạo chỉ là phần đầu tiên trong ba phần).

Nếu đoán đúng sẽ được cộng thêm ba mươi chương, tôi không tin, liệu có ai có thể đoán đúng không?

Bản dịch này được thực hiện với sự cẩn trọng và tâm huyết, thuộc quyền sở hữu của truyen.free.