中国科幻小说《点一工程》第024章 狄拉克之海与暗湖云雾室
时间: 2021-03-29 08:47:11 | 作者：科幻特中社 | 来源: 喜蛋文章网 | 编辑: admin | 阅读: 104次
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注：本文纯属虚构，如有雷同实属巧合。
第024章
狄拉克之海与暗湖云雾室
（本章3706字，预计阅读时间7分钟）
马晓莹轻轻碰了一下秦小雨的胳膊，责怪好友说话太让吴思量难堪，她又主动打破尴尬的局面说：“这位同学，你是兰州大学现代物理系的学生吧？大二就能被选中来北京学习，肯定是你们系里的高材生，而且你已经掌握了量子力学跟相对论的基本概念，只是没有形成一个完成的知识体系。等你到研究生阶段，说不定就能开始研究你想知道的最基本粒子了。”
面对马晓莹的友好态度，吴思量手里紧紧地抓着书包，感激道：“谢谢你，这位同学。”
“你叫我名字就好，我叫马晓莹，这是我发小兼同学，秦小雨，我们都是中国科学技术大学现代物理系的研究生。我们两位系主任赵忠尧先生和张文裕先生，他们可都是李政道教授和杨振宁教授曾经的授业老师。”
“怪不得你们对前沿物理学概念了解的这么清楚，名师出高徒啊！我叫吴思量，兰州大学大二学生，跟你们同专业，你们都是我学习的目标。”吴思量由衷感叹到。
周天寒在吴思量眼中，已经是高山一般的存在，而周天寒也需要学习的李政道教授，在吴思量眼中更是高山之外的绝顶般的存在，那么，曾经能够给李政道教授授业的老师，一定是物理学界泰山北斗一样的人物。
“两位先生肯定是名师、大师，但我们可算不上什么高徒，什么时候我们能获得李教授一半的学术成就，才敢称高徒呢。对了，吴思量同学，你问题那么多，对最基本粒子一定还有最后一个问题吧？”
“什么问题，马晓莹同学？我好像该问的都问完了，再问下去真感觉自己该回去重新看教材了。”
秦小雨不甘沉默道：“我猜这位吴同学最后一个问题，应该是找到最基本粒子之后呢？会发生什么？是不是这个问题？”
“好像这对我来说还真是个问题，秦小雨同学。”吴思量心中又惦记起了贺百万的那份，关于能量转化为物质的暗湖粒子数学模型。
如果他能构想出一个合适的最基本粒子，或许可以构建出一个理论上能够成立的暗湖粒子模型。那么，这个最基本粒子取名的话可以参考光量子，称之为暗湖量子，或者参考贺百万使用的共子，称之为共量子。
吴思量重复了一遍秦小雨猜到的问题，眼睛却不由自主的望向马晓莹：“那找到最基本粒子之后呢？会发生什么？”
“那时候，质量系统跟能量系统就是同一个系统了呀！你的质能系统相变理论就正式成立了，不是吗？”
马晓莹浅浅的笑容，温馨而美好，红唇间露出的洁白牙齿，如同一道白月光，洒在了吴思量的心间。
吴思量摇摇头说：“我可不敢提出什么质能系统相变理论，那就是爱因斯坦给出的广义相对论的内容。我只能算拾人牙慧，鹦鹉学舌，乱说名词概念的话，又会暴露我理论基础不扎实的缺点。”
“那就好好学习，天天向上吧！为早日实现我们祖国四个现代化建设而努力。”
“哎呦呦，晓莹你一张口就是大主题大理想，哪像我秦小雨这种头脑简单，四肢发达的平凡人，只知道学习学习再学习，学到最后就记住个名词概念。”
秦小雨的话里话外，总要多少提到点吴思量。她跟马晓莹都是瘦瘦高高的女生，走在一起就是一对令人赏心悦目的姐妹花，丝毫看不出头脑简单和四肢发达，而且她刻意强调了“名词概念”四个字，显然还是在暗讽吴思量学成了书呆子。
“小雨你要是头脑简单的话，咱们系里可就没有一个有脑子的同学了。”
马晓莹跟秦小雨玩闹两句，手中不紧不慢地收拾好书包，然后回头，对还在座位上发愣的吴思量告别道：“我们要回学校了，吴思量同学，再见。”
“啊？好的好的，马晓莹同学，秦小雨同学，再见。”
两位女生离开后，吴思量心中反复回想着“再见”两个字的意义。最终他打消了找人换座位的念头，决定明天和马晓莹同学，再见。
接下来的半个月，是吴思量记忆里最快乐的日子。
他上课听李政道教授讲课，下课跟马晓莹在一起讨论学习心得，回到招待所又跟周天寒继续深入学习李教授的课程内容。虽然马晓莹身边还有个形影不离的秦小雨，总会时不时地嘲讽他几句，但是在马晓莹积极的缓和下，又能很快化解他面临的尴尬。
最重要的是，吴思量心中原本并不成完整体系的基础概念，在马晓莹的帮助和秦小雨的刻意刁难之下，逐渐融合成一个比较完整的理论体系。他突然发现，原来物理学的世界，并非只有枯燥的定理定律和繁复的数学计算，其中还包含着各种奇异的想法与天马行空的思维方式。
尤其是马晓莹为他介绍了正电子的发现过程，令他终于想到了暗湖粒子可能存在的方式。
正电子的存在，一开始只是美国物理学家保罗·狄拉克提出的方程组计算的一种理论结果，但在实验中并没有被人们发现。所以在一段时间里，人们只是把正电子当作一种预言，并未有太多人专门研究。
正负电子对存在的证据，是赵忠尧发表在中国的《物理导报》和英国的《自然》杂志上的论文，《“硬γ射线与原子核的相互作用”》中提到的，那时他已经注意到了可能是正负电子对的湮灭的存在。但那时的众多科学家，把试验中发现的正电子轨迹，全部当作了带正电荷的质子看待，并未意识到那就是正电子轨迹。其中包括著名科学家居里夫人的女儿女婿，约里奥·居里夫妇，他们是第一对发现了正电子轨迹，但将其认为是质子轨迹的人。
美国人卡尔·安德森作为赵忠尧的大学同学，并且在赵忠尧隔壁办公室工作，在赵忠尧的论文发布后的一年，首次确认在实验中观测到了正电子轨迹。那一年的安德森只有27岁，并且因为观测到正电子轨迹，在4年后获得了诺贝尔物理学奖。
本来安德森只是设计了一个用来研究“宇宙射线是电磁辐射还是粒子”的实验，结果他在研究宇宙射线轨迹的云雾室中发现，宇宙射线进入云雾室穿过铅板后，轨迹确实发生了弯曲。而且，在高能宇宙射线穿过铅板时，有一个粒子的轨迹和电子的轨迹完全一样，但是弯曲的方向却恰好相反。这就是说，这种前所未知的粒子与电子的质量相同，但电荷却相反。
安德森当时并不知道狄拉克所预言的正电子理论，但是他了解过赵忠尧的研究，立即意识到他在云雾室中观测到的未知粒子轨迹，可能是正电子的轨迹。
马晓莹遗憾道：“本来那年发现正电子的诺贝尔物理学奖，应该有我们赵主任的。可惜当时有个德国物理学家，质疑我们赵主任的学术论文，虽然最后证明是那个德国物理学家的质疑错了，但是也导致赵主任错过了瑞典皇家科学院的成果确认，最后只有安德森一个人因为在云雾室中观察到正电子轨迹而获奖。”
吴思量也为赵忠尧先生错过诺贝尔物理学奖感到遗憾。1936年的诺贝尔物理学奖，可能是在李政道和杨振宁获奖之前，中国人最接近诺贝尔奖的一次，最终却擦肩而过。
秦小雨喜欢从学术上讨论问题：“狄拉克方程组预言了正电子，并且被安德森证明存在，于是狄拉克之海就出现了。宇宙起初是由无数物质和反物质构成的，物质和反物质的湮灭产生的无数的正负电子对，就是狄拉克之海，也就是构成这个世界的基础。宇宙中物质多过反物质，所以未湮灭的物质构成了我们现在生活的这个世界，漂浮在狄拉克之海上。”
马晓莹又补充道：“在古印度的传说中，认为世界是平的，被四头强壮的大象托举在背上，而这四头大象又稳稳地站立在一只巨型的乌龟背上，乌龟驮着四头大象和我们的世界，在宇宙中遨游。按照狄拉克之海的构想，最下面的宇宙是真空，里面飘满了正物质乌龟和反物质乌龟，正反物质湮灭后剩下的，就是我们看到的物质大象了。”
此刻，吴思量更关心安德森实验用到的云雾室，并且对云雾室如何观察到正电子轨迹产生了浓厚的兴趣。
正电子作为人类发现的第一种反物质粒子，来源于狄拉克方程组的数学计算，在没有得到实验观测之前，只被当作一种理论预言。那么，贺百万正在计算的暗湖粒子，会不会是另一种还未被人类发现的特殊粒子呢？
吴思量不禁想象，是否可以找作为实验室主任的周天寒帮忙，设计一个用来观察暗湖粒子的“暗湖云雾室”？以此来揭开笼罩在暗湖粒子身上的迷雾。
“马晓莹同学，云雾室的工作原理是什么？你知道吗？”
“云雾室也是一项重要的发明，发明云雾室的英国物理学家威尔逊，因此获得了1927年的诺贝尔物理学奖，所以也叫威尔逊云室。不过现在用的云雾室是另一位物理学家布莱克特改良的，专门用来研究核物理跟宇宙射线，他改良的云雾室为现代物理学的实验带来了巨大变革，所以也因此获得了诺贝尔物理学奖。”
秦小雨在旁边，替马晓莹给吴思量简单介绍了云雾室的工作原理。
每一种物质都存在饱和蒸汽压，当外界压强大于该物质的饱和蒸汽压时，这种物质的蒸汽就开始凝结成液滴。但是如果蒸汽很纯净，这时即使外界压强超过了它的饱和蒸汽压，蒸汽却不会自动凝结，这就成了过饱和气体。如果这时在过饱和气体中加上一个很小的扰动，如带电粒子的存在或其它杂质的存在，气体就会以这个杂质为核心迅速凝结成小液滴。因此当带电粒子在过饱和蒸汽中飞行时，蒸汽就会沿着粒子飞行的径迹凝结，从而人们通过观测这些液滴的轨迹，就可以知道粒子的运动情况，这就是云雾室的工作原理。
“秦小雨同学，你们学校肯定有云雾室吧？”
“我们学校有一个‘小云室’，是我们物理系张文裕主任设计建造的，实验课或者研究时偶尔会用到。在清华大学物理系有一个由两座小云室组成云室组，能够做更精密的研究。在云南还有个大云室组，也是我们张主任设计建造的，应该是目前世界上最大的云室组，不过我跟晓莹还没机会去。”
吴思量默默记住了中国科学技术大学物理系主任张文裕的名字，忽然想起，学过的教材里就有张文裕编写的内容。也许周天寒就认识这位张主任，如果要设计贺百万研究暗湖粒子用的“暗湖云雾室”，应该需要寻找张主任提供一些帮助。
未完待续……
首发连载于公众号：科幻特中社
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“科学就是在地上打一眼井，看看地下有什么。”——老吴
“科学就是简单的东西。”——贺青山，化名贺百万
“科学就是一减一等于零。”——吴思量
在令人绝望的科学面前，人类再一次倾向于自我毁灭。——回不改
作者介绍：回不改。虚心请教，坚决不改。读过两年书，尘世中一个迷途小书童。
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