第532章 寻找重中微子实验

“从三代中微子振荡的完整框架来看的话，对于中微子振荡的理论研究，可以先从真空中的中微子振荡入手……”

时间来到晚上8点，陈舟重新沉浸于自己的研究之中。

中微子振荡理论的基础，也是理想的真空状态下。

中微子在真空中通过味态产生，传播过程则是质量态。

最后再以味态进行探测，中微子混合味中的组成成分，就发生了改变。

这种中微子味转移的现象，也就是中微子振荡。

“中微子的味态是中微子质量态的线性叠加，具体符合式子是Vα（x）=α=1，2，3∑UaaVa（x）……”

陈舟的大脑在飞速运转的同时，草稿纸上的公式，也开始多了起来。

在这个公式下方，陈舟又标注了三个条件。

1是中微子是确定能量和动量的平面波，2是中微子是相对论性粒子，3是中微子的传播方向沿着一个确定的轴方向。

1是中微子必须要有质量差。

虽然知道对方要问什么，但当对方真的问出这些问题时，陈舟还是没好气的说道：“你真当我是神啊？说解决就解决了？”

克罗斯闻言，微微一愣，他扭头看了陈舟一眼，总觉得这话好像在哪听过，却又想不起来了。

“这种状态类似于真空中45°混合情况，振荡得到极大增强！”

只不过，这些草稿纸并不全是中微子相关研究的内容。

虽然此时陈舟的研究重心，是放在CERN这次的寻找重中微子实验上的。

脑海中飞速闪过两个条件。

对于这一点，陈舟还是得给克罗斯点个赞的。

初步完成真空中中微子振荡的理论梳理之后，陈舟瞥了眼时间，已经是夜里1点多了。

两者之间的距离，大概在730公里左右。

陈舟有些哭笑不得的看了看手机，他是没有想到的，有人竟然比他自己，把时间记得还清楚。

得到这个振荡几率的表达式后，陈舟停下了手中的笔，习惯性的点了点草稿纸。

这是因为，只有在前人所做的真空中的中微子振荡实验所作出的近似条件下，所推出的中微子振荡实验公式，再去谈及比较复杂的太阳中微子振荡实验，才是有意义的。

随即便和克罗斯一起，来到了对撞机实验室。

随后，解决完早饭问题，便回到了自己的房间。

陈舟在昨天就已经跟贝尔托卢奇说过，他需要独立且安静的空间和时间。

有趣的是，当陈舟跟米彻·约翰斯通问到这件事时。

不知为何，陈舟总觉得自己似乎漏掉了什么东西。

还有数学上极小模型纲领的研究，以及化学和材料学上，对粒子探测器的研究。

随着对太阳中微子的MSW效应的研究，陈舟眼前的草稿纸，也逐渐变得厚了起来。

再者说，陈舟本人是不会在实验室进行实验的，就算是说了又能起什么作用呢？

陈舟书桌上的草稿纸，也堆了满满的两摞。

生怕这群毛都没长齐的“小孩”，把他实验室里的昂贵设备给弄坏了。

由此也可以确定最基本的一点，中微子具有质量！

只有确定了这一点，寻找重中微子的实验，也才有意义。

反正建不建，跟他的关系又不大，用得着这么急着解释吗？

没有在这个问题上细究，也没有打算详细听一听米彻·约翰斯通已经准备好的说词。

当然，陈舟也没有继续闭关研究的意思。

由此，也就可以确定，在中微子振荡实验中，要想精确的确定不同的中微子的质量差和混合角，实验设置要选择对应的，不同中微子振荡参数合适的距离，使得振荡项最大。

既然陈舟本人对本次寻找重中微子实验的研究，是十分上心的，那就尊重他自己的意愿，在实验安排上去配合他。

听到陈舟的话，克罗斯顿时眼前一亮，他有些兴奋地说道：“就知道你不会空手而归的，接下来，就让他们这群人见识一下，什么叫做天才吧！”

但这是客观的实验条件，暂时无法改变的。

是中微子振荡发生需要满足的两个条件。

开始梳理太阳中微子MSW效应的陈舟，整个人的思维也变得异常活跃。

虽然说昨晚只睡了4个小时多点，但陈舟却觉得自己的精神状态，还是十分饱满的。

其后在距离中微子流出口L处，安装一个大型远点探测器。

“在达到A≈Ar区域后，r为太阳中心到所在位置的距离，中微子变为一半Ve，一半Vμ……”

而这一次的寻找重中微子的中微子振荡实验，位于日内瓦的CERN，通过位于意大利地下的探测装置ICARUS和OPERA，来进行实验。

起床晨跑。

第二天，陈舟依照着自己的良好生活习惯。

可现在，人家完全有着自己的计划，压根不是那么好打动的。

“这种情况，对很多发生在共振区域的振荡过程成立，在物质中振荡加强称为MSW效应。”

贝尔托卢奇虽然有些不愿意，但最终还是同意了陈舟的请求。

本来嘛，贝尔托卢奇和米彻·约翰斯通就是打着陈舟回来参加实验，好让他见识到CERN的强大实力，从而打动陈舟，让这位史上最年轻的诺贝尔物理学奖得主加入的小心思。

只可惜，再次梳理了一遍的陈舟，也还是没有找到那感觉里遗漏的内容。

他们自己是可以解决这件事的，实在不行，就当做没看到好了。

所以，CERN的实验准备，他就先不参加了。

但是，已经确定的研究方向和研究课题，他自然不会长时间放着，就此搁置。

对于这件事，张一凡也跟陈舟说过。

时间在流逝，但陈舟对中微子振荡的研究，却在逐渐深入。

克罗斯闻言，快速问道：“怎么样？理论研究的结果？有没有解决中微子振荡的问题？能不能寻找到重中微子？”

不为别的，就是问问陈舟，明天是否会去CERN的对撞机实验室。

也因为灵敏度的问题，以及远距离实验的各种因素，才会出现那些“美丽的错误”。

让陈舟在实验的具体内容上，认识CERN的强大实力，也是一种可行的办法。

怎么说呢，有些人可能真的适合搞科研工作。

陈舟同时进行着极小模型纲领和粒子探测器材料的课题研究。

在看了一眼笔尖停留的地方后，他很爽快的回答了米彻·约翰斯通。

现在世界各国大多数高能物理实验合作组，都采用长基线实验方法来测量，并计算中微子振荡，同时寻找相应的中微子粒子。

不过，贝尔托卢奇和米彻·约翰斯通一商量，两人也改变了一开始的计划。

顿了顿，陈舟随口又补充了一句：“那个不叫让他们见识一下，什么叫做天才，应该说，是时候表演真正的技术了。”

但由于中微子质量很小，其振荡概率很低，所以L要远达上千公里才有一定的灵敏度。

所以，为了保持自己研究的高效，也顺便调节一下中微子研究的氛围。

到实验室后，陈舟看了一眼强忍着的克罗斯，忍不住笑道：“想问什么，你就问吧。”

从太阳的核心到太阳的表面，太阳的密度逐渐减小，在小于0.9个半径范围内，近似的看作其按指数形式减少。

唯一令张一凡感到尴尬的可能就是，那位希望借着陈舟之名，提升一下实验室名气的化学系博士。

也因此，这种实验方法才被成为长基线中微子振荡实验。

想了想，陈舟并没有立即对下一个，太阳中微子的MSW效应中中微子振荡实验，开展理论研究。

听到这话的陈舟，表情略显古怪的看了米彻·约翰斯通一眼。

克罗斯却毫不介意道：“反正你明白我的意思就行，这是我新学的成语，以后在华国能用到。”

停顿了片刻，陈舟才悠悠说道：“离解决还有段距离，不过，初步的研究成果，还是有一些的，正好借着这次的实验来验证。”

不再点击草稿纸，陈舟拿紧手中的笔，开始由二味中微子混合矩阵入手，结合振荡公式，从理论上推导需要定义振荡波长为多少，才能使得振荡的幅度毕竟明显。

结合这三个近似条件，陈舟手中的笔，快速的在草稿纸上移动。

最本质的问题，是他们在这个实验室，进行相关的实验。

但好在，借着“独立”使用权的名义，张一凡顺利地带着自己的同学们，开始了粒子探测器的材料学实验。

一周的时间，很快过去。

要知道，一天放下，可能没有什么。

克罗斯不好意思地挠了挠头：“你上次解决胶球实验的问题，不就是说解决就解决了嘛……”

例如日国的K2K与超神冈探测装置的距离在250公里，米国的费米国家加速器实验室和MINOS实验探测装置的距离在730公里。

“在两代中微子条件下，当物质中产生一个电子味中微子Ve，有Ve=cosφV1+sinφV2……”

陈舟的意思是，他来解决。

在陈舟爆肝研究的这一周时间，张一凡那边也顺利“入驻”了那所实验室。

长基线中微子的振荡实验，首先由高能质子加速器产生强流μ中微子束，并在出口处安装一个近点探测器。

等到他完成自己的理论研究之后，或者说，他取得了理论研究的初步进展之后，再来跟研究人员一起，进行CERN今年的这最后一项重大实验。

米彻·约翰斯通立马就表示，他们打算与另一实验室合作，建一所新的远点探测器，从而达到理论要求。

所以，这件事的解决，还在他们自己身上。

第二天，陈舟在晨跑结束后，快速的解决了早饭。

2是混合矩阵必须存在非零的非对角元素，也就是中微子必须是混合的。

果然，这位老同桌，还是靠谱的！

当陈舟一周时间的理论研究一结束，米彻·约翰斯通的电话便打了进来。

别说犯困打盹了，就连一丢丢走神，那都是绝对没有的。

两个探测器的结构，以及探测方法均相同。

说不定，有着这样一位出色的物理学家，做理论研究的后盾，他们也能有一些意外的收获呢？

回到房间的陈舟，很快便进入了状态。

陈舟无奈的说道：“空手而归可不是这么用的……”

陈舟顿时无语，虽然很想反驳，但又觉得对方说的貌似一点问题都没有。

理论研究，在任何时候，也是从基础到复杂的。

“当中微子传播传播到物质表面的时候，变为V2=cosφVμ+sinφVe……”

在一开始把张一凡误认为陈舟后，就变成连面都不露一下了。

当然，这位化学系博士虽然不露面了，但却没少安排人进行盯梢。

陈舟摇了摇头，这家伙最近确实挺用心在学汉语的，就怕到时候去了华国，因为沟通耽误了实验进度。

随着时间的推移，陈舟也得到了想要的理论公式。

实际上，MSW效应在太阳中微子振荡的过程中扮演很重要的角色。

但是，一旦时间超过一个界限，那放下的东西，可就不好捡起来了。

以近点探测器测量的中微子相互作用作为标准，然后与在远点探测器测量到的中微子相互作用作比较，就可以判定是否存在中微子振荡，并可知道中微子振荡的模式。

当听到张一凡这话时，陈舟的嘴角不自觉地露出了一丝笑意。

陈舟随即便开始回到实验本身，开始跟米彻·约翰斯通讨论起实验的事情。

但张一凡却说，这种事没必要让陈舟再操心了，他之所以说一下，只是让陈舟心里有个数。

他在理论研究上的初步成果，必须要有CERN的这边的配合才行。

明天开始，正式进入CERN的对撞机实验室，开始着手参与这一次寻找重中微子的实验。

和日国、米国的实验室一样，CERN这边所做的长基线中微子振荡实验，因远点探测器和近点探测器距离，只有几百公里。

要短于理论要求的上千公里，所以实验的精度以及灵敏度，都比较低。

他重新拿起先前放在一边的草稿纸，开始着手再次梳理一遍。

当他一投入进去的时候，立马就变得不一样了。

“这里的α，β为中微子的味态，t为质量本征态的时间演化，i是x轴的单位向量，U*为混合矩阵，Δmab为中微子的质量差，p为中微子的存活几率……”

“……最后，可以得到振荡几率的表达式：p（α→β；t）=∑|U*αa||Uβa|+2Re[a≠b∑U*αaUβaUabU*βb·exp（-i（Δmab/2p）t）]……”

要不然，这终归只是白纸上的文字。

只不过，陈舟没想到的是。

在听完了他的描述，并翻阅了研究论文之后。

米彻·约翰斯通两眼放光的说道：“你等着，我马上就去找贝尔托卢奇博士！”

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(本章完)