第532章 尋找重中微子實驗(1/2)
「從三代中微子振盪的完整框架來看的話,對於中微子振盪的理論研究,可以先從真空中的中微子振盪入手……」
時間來到晚上8點,陳舟重新沉浸於自己的研究之中。
中微子振盪理論的基礎,也是理想的真空狀態下。
中微子在真空中通過味態產生,傳播過程則是質量態。
最後再以味態進行探測,中微子混合味中的組成成分,就發生了改變。
這種中微子味轉移的現象,也就是中微子振盪。
「中微子的味態是中微子質量態的線性疊加,具體符合式子是Vα(x)=α=1,2,3∑UaaVa(x)……」
陳舟的大腦在飛速運轉的同時,草稿紙上的公式,也開始多了起來。
在這個公式下方,陳舟又標註了三個條件。
1是中微子是確定能量和動量的平面波,2是中微子是相對論性粒子,3是中微子的傳播方向沿著一個確定的軸方向。
這是因為,只有在前人所做的真空中的中微子振盪實驗所作出的近似條件下,所推出的中微子振盪實驗公式,再去談及比較複雜的太陽中微子振盪實驗,才是有意義的。
理論研究,在任何時候,也是從基礎到複雜的。
結合這三個近似條件,陳舟手中的筆,快速的在草稿紙上移動。
「……最後,可以得到振盪機率的表達式這裡的α,β為中微子的味態,t為質量本徵態的時間演化,i是x軸的單位向量,U*為混合矩陣,Δmab為中微子的質量差,p為中微子的存活機率……」
得到這個振盪機率的表達式後,陳舟停下了手中的筆,習慣性的點了點草稿紙。
腦海中飛速閃過兩個條件。
是中微子振盪發生需要滿足的兩個條件。
1是中微子必須要有質量差。
2是混合矩陣必須存在非零的非對角元素,也就是中微子必須是混合的。
由此也可以確定最基本的一點,中微子具有質量!
只有確定了這一點,尋找重中微子的實驗,也才有意義。
不再點擊草稿紙,陳舟拿緊手中的筆,開始由二味中微子混合矩陣入手,結合振盪公式,從理論上推導需要定義振盪波長為多少,才能使得振盪的幅度畢竟明顯。
隨著時間的推移,陳舟也得到了想要的理論公式。
由此,也就可以確定,在中微子振盪實驗中,要想精確的確定不同的中微子的質量差和混合角,實驗設置要選擇對應的,不同中微子振盪參數合適的距離,使得振盪項最大。
初步完成真空中中微子振盪的理論梳理之後,陳舟瞥了眼時間,已經是夜裡1點多了。
想了想,陳舟並沒有立即對下一個,太陽中微子的MSW效應中中微子振盪實驗,開展理論研究。
他重新拿起先前放在一邊的草稿紙,開始著手再次梳理一遍。
不知為何,陳舟總覺得自己似乎漏掉了什麼東西。
只可惜,再次梳理了一遍的陳舟,也還是沒有找到那感覺里遺漏的內容。
第二天,陳舟依照著自己的良好生活習慣。
起床晨跑。
隨後,解決完早飯問題,便回到了自己的房間。
陳舟在昨天就已經跟貝爾托盧奇說過,他需要獨立且安靜的空間和時間。
所以,CERN的實驗準備,他就先不參加了。
等到他完成自己的理論研究之後,或者說,他取得了理論研究的初步進展之後,再來跟研究人員一起,進行CERN今年的這最後一項重大實驗。
貝爾托盧奇雖然有些不願意,但最終還是同意了陳舟的請求。
本來嘛,貝爾托盧奇和米徹·約翰斯通就是打著陳舟回來參加實驗,好讓他見識到CERN的強大實力,從而打動陳舟,讓這位史上最年輕的諾貝爾物理學獎得主加入的小心思。
可現在,人家完全有著自己的計劃,壓根不是那麼好打動的。
不過,貝爾托盧奇和米徹·約翰斯通一商量,兩人也改變了一開始的計劃。
既然陳舟本人對本次尋找重中微子實驗的研究,是十分上心的,那就尊重他自己的意願,在實驗安排上去配合他。
讓陳舟在實驗的具體內容上,認識CERN的強大實力,也是一種可行的辦法。
說不定,有著這樣一位出色的物理學家,做理論研究的後盾,他們也能有一些意外的收穫呢?
回到房間的陳舟,很快便進入了狀態。
雖然說昨晚只睡了4個小時多點,但陳舟卻覺得自己的精神狀態,還是十分飽滿的。
怎麼說呢,有些人可能真的適合搞科研工作。
當他一投入進去的時候,立馬就變得不一樣了。
別說犯困打盹了,就連一丟丟走神,那都是絕對沒有的。
「在兩代中微子條件下,當物質中產生一個電子味中微子Ve,有Ve=cosφV1+sinφV2……」
「在達到A≈Ar區域後,r為太陽中心到所在位置的距離,中微子變為一半Ve,一半Vμ……」
「這種狀態類似於真空中45°混合情況,振盪得到極大增強!」
「當中微子傳播傳播到物質表面的時候,變為V2=cosφVμ+sinφVe……」
「這種情況,對很多發生在共振區域的振盪過程成立,在物質中振盪加強稱為MSW效應。」
開始梳理太陽中微子MSW效應的陳舟,整個人的思維也變得異常活躍。
實際上,MSW效應在太陽中微子振盪的過程中扮演很重要的角色。
從太陽的核心到太陽的表面,太陽的密度逐漸減小,在小於0.9個半徑範圍內,近似的看作其按指數形式減少。
隨著對太陽中微子的MSW效應的研究,陳舟眼前的草稿紙,也逐漸變得厚了起來。
時間在流逝,但陳舟對中微子振盪的研究,卻在逐漸深入。
一周的時間,很快過去。
陳舟書桌上的草稿紙,也堆了滿滿的兩摞。
只不過,這些草稿紙並不全是中微子相關研究的內容。
還有數學上極小模型綱領的研究,以及化學和材料學上,對粒子探測器的研究。
雖然此時陳舟的研究重心,是放在CERN這次的尋找重中微子實驗上的。
但是,已經確定的研究方向和研究課題,他自然不會長時間放著,就此擱置。
要知道,一天放下,可能沒有什麼。
但是,一旦時間超過一個界限,那放下的東西,可就不好撿起來了。
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