第439章 這就是判決書


  克拉拉的郵件在第三天到了。

  正文內容很簡單:剖面在附件里,精度到太陽半徑的千分之一,下次別給我許願了!!!

  李東笑了笑點開了附件。

  這是一張表格,從太陽中心到表面,每隔千分之一個太陽半逕取一個點,每個點上標著對應的電子數密度n_e。

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  從核心處的每立方厘米約6x102?個電子,一路往外遞減,過了輻射區以後密度開始加速下跌,到了輻射區和對流區的交界面已經跌了好幾個數量級,再往外更是斷崖式下降。

  數據來源標註的是巴赫卡爾2025年修訂版的標準太陽模型。

  李東看了兩遍,確認數據格式沒問題,然後給克拉拉回了兩個字:收到。

  發完以後他想了想,又補了一句:謝了。

  過了大約三十秒,對面郵箱發來了一個消息:別謝,記著工資。

  李東完全沒有「看到」。

  他已經開始將表格導入自己的計算程序了

  之前是粗算,而現在則是精算。  程序跑了四個小時。

  結果出來以後,李東把預言曲線畫在了屏幕上,然後開始了最後的「預言」

  預言過程(略)

  又是三天後……

  預言的結果出來了——三分之一。

  和戴維斯三十年來觀測到的缺口完全吻合。

  李東盯著這條曲線看了很久。

  它從左邊的0.55一路滑到右邊的0.3,中間那段過渡區域的形狀完全由太陽內部的密度剖面決定。

  如果密度剖面變了,過渡區域的位置和斜率就會跟著變。

  這條曲線實際上是太陽內部結構的一面鏡子,只不過照出來的不是光,而是中微子。

  更關鍵的是,這不是一個數,而是一個完整的預言。

  在每一個能量上,存活概率應該是多少都寫得清清楚楚。  將來如果有實驗能夠在不同能量段分別測量太陽中微子的通量,那測出來的數據就必須沿著這條曲線走!

  如果沒按這條曲線走,要麼就這個實驗的混合參數取錯了,要麼就是有了新物理。

  反正不管怎樣,李東畫出的這條曲線就是判決書。

  李東把預言曲線存了一份,又列印出來貼在牆上。

  然後他靠在椅背上,看著那條從0.55緩緩下滑到0.3的弧線。

  「該把預言變成現實了,理論到此為止!」

  不管他在紙上寫得多漂亮,預言曲線畫得多精確,這些東西在沒有實驗數據驗證之前,就只是一個假說。

  一個很漂亮的、自洽的、和已有觀測吻合的假說,但依然是假說。

  要把假說變成結論得靠實驗。

  中性流測量。

  三種味道一起數。

  這個方向他已經想清楚了。  問題是:拿什麼來數?

  他把椅子轉過來,面對一面空白的牆壁,物理感知(基礎版)此時開始運轉。

  一條條可行方案在他腦中開始出現……

  「中性流反應需要一個合適的靶核,靶核被中微子打中以後,走中性流通道,必須釋放出一種容易被探測到的信號。」

  什麼樣的靶核最合適?

  要求有三條。

  第一,結合能要低,否則太陽中微子的能量打不碎它。

  第二,打碎以後釋放的信號要明確、可探測。

  第三,中性流截面對三種味道完全相同。

  「氘核!」

  物理感知(基礎班)讓李東找到了最正確的那一條方案。

  氘核是一個質子加一個中子,是最簡單的複合核,結合能只有2.2 mev。  太陽硼八中微子的能量在5到15 mev之間,遠超過這個閾值,所以完全拆得動。

  中微子通過中性流把氘核拆成一個質子和一個中子,釋放出的自由中子在介質中擴散一段時間以後被另一個氘核俘獲,俘獲瞬間釋放6.25 mev的伽馬射線。

  探測這個伽馬射線,就等於數到了一個中性流事件。

  而且……這個反應的截面對三種味道的中微子完全一致。

  靶核有了,靶核以什麼形式存在呢?

  重水。

  氘代替了普通氫的水,d?o。

  它既是靶,提供氘核,又是探測介質切倫科夫輻射在水裡傳播效率很高。

  一舉兩得。

  「不過……好像有點費錢呀……」

  李東嘆了口氣,他就是花錢的命呀,哎。

  要知道太陽中微子的反應截面極小,要在合理的時間內積累足夠的事件數,探測器的靶質量至少要到千噸級別。  一千噸重水!這可不便宜,重水每公斤的價格是普通水的幾千倍,主要是用在特定型號的核反應堆里的。

  一千噸的量級就意味著億級別的資金,而且還涉及核材料管控。

  而且探測器必須放在地下。

  太陽中微子能到地面的本來就少,如果宇宙射線的本底把信號淹沒了就什麼都看不見。

  所以探測器埋得越深,宇宙射線衰減得越多,本底就越乾淨。

  ……

  川省lsyz治州,雅礱江畔。

  錦屏山橫亘在兩座水電站之間,一條近十八公里長的交通隧道從山腹穿過。

  隧道在半山腰的位置有一條岔路,拐進去以後再走幾百米,是一扇厚重的金屬門。

  門後面就是華夏錦屏地下實驗室。

  頭頂是兩千四百米厚的大理岩。

  在這個深度上,來自太空的宇宙射線會被岩層層層過濾,通量只剩地表的一億分之一。  因此沒有比這裡更安靜的地方了。

  對於粒子物理學家來說,安靜不是指聽不到聲音,而是指探測器看不到不想看的東西。

  宇宙射線穿過探測器會產生和信號長得一模一樣的假事件,在地表做暗物質探測就像在演唱會現場聽針掉地上的聲音。

  而錦屏的兩千四百米岩石,會把演唱會的聲音關在了門外。

  這座實驗室2010年建成投入使用,是華夏第一個極深地下實驗設施,也是目前全世界覆蓋最深的地下實驗室。

  和其他由礦井改建的實驗室不同,錦屏依託水電站的交通隧道,汽車可以直接開進去,設備運輸和人員通勤比坐礦井電梯方便得多。

  岳遷今天一早就從西昌開了兩個多小時的車進來了。

  他是水木大學工程物理系的教授,也是錦屏地下實驗室暗物質直接探測實驗cdex的負責人。

  他常年穿衝鋒衣,因為實驗室里溫度恆定在二十度左右,穿西裝的人會被當成來參觀的領導。

  cdex用的是高純鍺探測器。

  原理不複雜:一塊高純度的鍺晶體放在極低本底的環境裡,如果有暗物質粒子和鍺原子核發生碰撞,原子核會反衝,反衝產生的電離信號被探測器記錄下來。

  當然這個信號是非常微弱的,能量只有幾個kev甚至更低。  岳遷此時正聽著他自己博士生蘇明哲的匯報。

  「岳老師,500 ev以上的數據沒問題,脈衝甄別乾乾淨淨。」

  「但一旦降到500以下,您自己看。」

  蘇明哲把屏幕上的圖表放大。

  「這是體事件的脈衝上升時間分布,500 ev以上,兩者分得很開,甄別效率在百分之九十九以上,但到了500以下,兩條分布就開始重疊了到300 ev的時候,基本上就糊在一起了。」

  所謂體事件,是信號確實發生在鍺晶體內部的事件,可能來自暗物質粒子的碰撞,是他們真正想看的東西。

  岳遷盯著屏幕上那兩條逐漸重疊的分布曲線,沉默了很久。

  「你試過用上升時間以外的參數嗎?」

  蘇明哲點了點頭。

  「試了,我把脈衝的衰減段也加進去做聯合判別,能稍微好一點,但改善有限。」

  「主要是低能段的脈衝採樣點太少,什麼特徵到了那個尺度上都會被統計漲落吃掉。」

  「換個思路。」岳遷站起來,走到白板前面,拿起一支馬克筆,「你之前一直是在時域裡做甄別,有沒有想過,把脈衝做一次傅立葉變換,到頻域裡去看?」  蘇明哲愣了一下。

  「體事件和表面事件的電荷漂移路徑不同,反映在頻域上,高頻成分的比例應該有差異。」

  岳遷在白板上畫了兩條示意曲線。

  「這個差異在時域上被噪聲蓋住了,但在頻域上有可能更顯著,因為你把能量集中到了特定的頻率區間上。」

  蘇明哲想了幾秒鐘,眼睛亮了。

  「我今晚試一下。」

  「去吧。」

  蘇明哲轉身就走向了數據分析室。

  岳遷看著蘇明哲離開後,就把馬克筆放回了白板架上。

  160 ev。

  如果這條路走通了,cdex的探測靈敏度能往下推一整個量級。

  那片從來沒有人觸及過的輕質量暗物質區域,就可能第一次有人看見裡面到底有什麼東西了。  想到這裡,他笑了一下。

  在粒子物理里,沒有人知道暗物質到底藏在哪個角落。

  也許在他們拼命往下推閾值的路上,最先碰到的不是暗物質本身,而是別的什麼意想不到的東西。

  但不管碰到什麼先得推下去再說。

  他回到了地面,準備回辦公室給自己倒杯茶,這時褲兜里的手機忽然響了。

  他楞了一下,要知道這個時間點一般是不會有人打他手機的,因為兩千四百米的岩石會把信號擋得死死的。

  沒想到這才剛到地面就有電話,他掏出來看了一眼,是一個陌生號碼。

  「餵?」

  「你好,岳教授。」對面的聲音年輕,「我是李東。」


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