第325章 「幽靈」的解剖
「幽靈捕手」程序篩選出的那三個高亮的數據坐標點,像三顆遙遠而微弱的星辰,瞬間點燃了「前沿物理項目組」沉寂已久的希望。
但林浩、克勞斯和秦川都非常清楚,這僅僅只是一個開始。這三個「候選事件」,只是通過了他們設定的「理論濾網」和「熵值算法」的初步篩選,它們究竟是不是真正的「量子玻璃」,還需要進行最精細、最嚴苛的「解剖」分析。
「我們開始吧。」秦川的表情異常專注,他將「神諭」數據分析系統的權限,完全對林浩和克勞斯開放,「我們對這三個『候選事件』,逐一進行最深度的『事件重建』。」
這項工作,對於林浩和克勞斯這兩位「外行」來說,是一個全新的挑戰。它不再是他們熟悉的、在連續時空背景下的分子動力學模擬,而是進入了量子化的、充滿了各種奇異粒子的亞原子世界。
在秦川的指導下,他們開始了這項堪稱「數字考古」的艱巨工作。他們需要做的,是調取這三個「事件」發生前後,探測器記錄下的所有原始數據——包括徑跡室中數百萬條帶電粒子的飛行軌跡,電磁量能器和強子量能器中沉積的能量信號,以及最外層繆子探測器捕捉到的信號。
然後,他們需要像法醫一樣,將這些支離破碎的線索,一點點地拼接起來,重建出那轉瞬即逝的10的-24次方秒內,所發生的一切。
工作量,是巨大的。
他們首先將目標,鎖定在了「候選事件一」。
經過長達十幾個小時的數據處理和軌跡擬合,該事件中所有衰變產物的四維動量信息,被成功地重建了出來。
「看這裡。」秦川的手指,在全息投影出的三維軌跡圖上,精準地點出了兩條幾乎背對背飛出的、穿透了所有量能器、最終被最外層繆子探測器捕捉到的高能粒子軌跡。
「能量在100 GeV(千兆電子伏特)級別,信號乾淨,沒有強子簇射的跡象。」秦川調出了這兩條軌跡的詳細數據,「這是非常典型的、由一對高能『繆子對』留下的信號。」
林浩和克勞斯都皺起了眉頭,他們雖然不是專業的粒子物理學家,但也知道繆子是輕子的一種,通常不參與強相互作用。
「是的,」秦川看出了他們的疑惑,立刻給出了專業的判斷,「在質子對撞中,如此高能量的、乾淨的繆子對信號,其最可能的來源,是一個質量約為91 GeV的『Z玻色子』的快速衰變。」
Z玻色子,是傳遞弱相互作用的標準模型粒子之一。
「Z玻色子的自旋為1,它在衰變成繆子對時,其角分布在理論上就具有一定的前後對稱性。」秦川繼續解釋道,「這次事件,很可能就是一次Z玻色子的衰變過程,恰好在幾何形態上,『偽裝』成了你們要找的那種『各向同性』。而Z玻色子的產生和衰變,是一個已經被充分研究過的、非常成熟的標準模型過程,與你們尋找的『新物理』無關。」
經過嚴謹的論證,第一個「候選事件」,被確認為一個巧妙的「偽裝者」,被無情地排除了。
希望,還剩下兩個。
團隊立刻將全部精力,投入到對「候選事件二」的分析中。
這一次的分析,過程要困難得多。它的衰變產物中,沒有發現任何像「高能繆子對」這樣明顯的、可以被快速識別的「特徵粒子」。它的各項指標,無論是角分布的各向同性程度,還是局域熵密度,都非常符合他們對「量子玻璃」的預期。
所有人的心,都提了起來。
然而,當克勞斯在對整個事件進行最關鍵的「橫向動量平衡」校驗時,他發現了一個微小的異常。
「不對勁。」克勞斯指著屏幕上一排複雜的動量計算結果,眉頭緊鎖,「根據動量守恆定律,所有衰變產物在垂直於對撞束流方向的橫向動量之和,應該嚴格為零。但是,這個事件的計算結果,存在一個微小的、但統計上顯著的『動量丟失』。」
「丟失的橫向動量大約在20 GeV左右。」他看著秦川,問道,「秦博士,這種情況,在實驗中常見嗎?」
秦川的表情也變得嚴肅起來。他立刻調取了該事件的全部量能器能量沉積數據,進行了反覆的計算和校驗。
最終,他得出了一個推斷。
「這種情況,在粒子物理實驗中,只有一個最合理的解釋。」秦川的聲音有些遺憾,「那就是,在這次衰變過程中,產生了一個或多個我們無法直接探測到的、只參與弱相互作用的『中微子』。」
中微子,是粒子物理學中最著名的「隱身人」。它幾乎不與任何物質發生相互作用,能夠輕易地穿透整個地球而不留下任何痕跡。探測器唯一能感知到它存在的方式,就是通過分析其他所有粒子的能量和動量,來反推出那個「丟失」的部分。
「如果這個事件中包含了能量不低的中微子,」秦川總結道,「那麼我們就永遠無法精確地重建出這次事件的全貌。這個『動量丟失』,會對我們計算『各向同性』和『熵密度』的精度,造成無法修正的干擾。因此,我們無法確鑿地證明,它一定就是我們要找的新現象,也無法排除它只是某個包含了中微子的、已知的標準模型過程。」
第二個「候選事件」,因為這個無法被證實的「干擾項」,也被暫時擱置了。它無法被證實,也無法被證偽,因此,不能作為最終的、確鑿無疑的證據。
兩次的希望,兩次的失望。辦公室里的氣氛,再次變得壓抑起來。
所有的希望,都聚焦在了最後一個,也是唯一一個「候選事件三」之上。
如果連它也被排除了,那他們這數周的努力,將徹底付諸東流。
沒有人說話,所有人都以一種近乎於儀式感的專注,投入到了對最後一個「幽靈」的解剖之中。
時間,在一行行代碼的運行和一次次數據的校驗中,無聲地流逝。
這一次,分析的過程,順利得令人難以置信。
「事件中……沒有發現任何高能輕子信號。」
「橫向動量……完美守恆,丟失動量小於0.1 GeV,在誤差範圍之內。」
「能量守恆……完美閉合。」
「衰變產物中……沒有發現任何奇異粒子或者重夸克的跡象。」
秦川和克勞斯的聲音,帶著越來越難以抑制的激動,逐一報告著分析結果。這個「候選事件三」,就像一個最完美的「嫌疑人」,沒有任何不在場證明,也沒有任何可以被歸咎於其他「案犯」的線索。
最終,到了最關鍵的、決定它「身份」的時刻。
「開始進行最終的角分布統計顯著性分析。」林浩的聲音沉穩,但緊握的拳頭,卻暴露了他內心的緊張。
秦川啟動了那個專門用於進行統計假設檢驗的程序。屏幕上,代表著「候選事件三」衰變產物角分布的實驗數據點,與代表著「完美球形對稱」的理論曲線,被繪製在了同一張圖上。
完美吻合!
那些數據點,就像是被精確地列印出來一樣,完美地落在了理論曲線之上。
程序的最後,給出了一個最終的、冰冷的、卻又足以讓任何一位粒子物理學家為之瘋狂的數字。
——「原假設(該事件為背景漲落)的可信度:p-value = 2.87 x 10^-7」
「p值……小於三乘十的負七次方……」秦川看著這個數字,喃喃自語,隨即,他的聲音陡然拔高,「這……這意味著,吻合度……超過了5個西格瑪!」
5西格瑪!
在粒子物理學的黃金標準里,3西格瑪,可以被稱為「跡象(evidence)」;而只有當統計顯著性超過5西格瑪時,才能被稱之為——「發現(discovery)」!
辦公室里,死一般的寂靜過後,爆發出了一陣壓抑不住的歡呼!
他們做到了!在那片由億萬億個數據點構成的、浩瀚如星辰的數字海洋中,他們終於找到了那個獨一無二的、無可辯駁的、真正的「幽靈」!
團隊三人看著屏幕上那個完美的、呈現出球形對稱的衰變軌跡圖,激動得難以言表。
他們已經牢牢地抓住了那個通往新物理世界的大門把手。
接下來,就是推開這扇門,對這個「完美事件」進行最徹底的「解剖」,去窺探其內部,那隱藏了億萬年的、關於宇宙最深層奧秘的時刻。
但林浩、克勞斯和秦川都非常清楚,這僅僅只是一個開始。這三個「候選事件」,只是通過了他們設定的「理論濾網」和「熵值算法」的初步篩選,它們究竟是不是真正的「量子玻璃」,還需要進行最精細、最嚴苛的「解剖」分析。
「我們開始吧。」秦川的表情異常專注,他將「神諭」數據分析系統的權限,完全對林浩和克勞斯開放,「我們對這三個『候選事件』,逐一進行最深度的『事件重建』。」
這項工作,對於林浩和克勞斯這兩位「外行」來說,是一個全新的挑戰。它不再是他們熟悉的、在連續時空背景下的分子動力學模擬,而是進入了量子化的、充滿了各種奇異粒子的亞原子世界。
在秦川的指導下,他們開始了這項堪稱「數字考古」的艱巨工作。他們需要做的,是調取這三個「事件」發生前後,探測器記錄下的所有原始數據——包括徑跡室中數百萬條帶電粒子的飛行軌跡,電磁量能器和強子量能器中沉積的能量信號,以及最外層繆子探測器捕捉到的信號。
然後,他們需要像法醫一樣,將這些支離破碎的線索,一點點地拼接起來,重建出那轉瞬即逝的10的-24次方秒內,所發生的一切。
工作量,是巨大的。
他們首先將目標,鎖定在了「候選事件一」。
經過長達十幾個小時的數據處理和軌跡擬合,該事件中所有衰變產物的四維動量信息,被成功地重建了出來。
「看這裡。」秦川的手指,在全息投影出的三維軌跡圖上,精準地點出了兩條幾乎背對背飛出的、穿透了所有量能器、最終被最外層繆子探測器捕捉到的高能粒子軌跡。
「能量在100 GeV(千兆電子伏特)級別,信號乾淨,沒有強子簇射的跡象。」秦川調出了這兩條軌跡的詳細數據,「這是非常典型的、由一對高能『繆子對』留下的信號。」
林浩和克勞斯都皺起了眉頭,他們雖然不是專業的粒子物理學家,但也知道繆子是輕子的一種,通常不參與強相互作用。
「是的,」秦川看出了他們的疑惑,立刻給出了專業的判斷,「在質子對撞中,如此高能量的、乾淨的繆子對信號,其最可能的來源,是一個質量約為91 GeV的『Z玻色子』的快速衰變。」
Z玻色子,是傳遞弱相互作用的標準模型粒子之一。
「Z玻色子的自旋為1,它在衰變成繆子對時,其角分布在理論上就具有一定的前後對稱性。」秦川繼續解釋道,「這次事件,很可能就是一次Z玻色子的衰變過程,恰好在幾何形態上,『偽裝』成了你們要找的那種『各向同性』。而Z玻色子的產生和衰變,是一個已經被充分研究過的、非常成熟的標準模型過程,與你們尋找的『新物理』無關。」
經過嚴謹的論證,第一個「候選事件」,被確認為一個巧妙的「偽裝者」,被無情地排除了。
希望,還剩下兩個。
團隊立刻將全部精力,投入到對「候選事件二」的分析中。
這一次的分析,過程要困難得多。它的衰變產物中,沒有發現任何像「高能繆子對」這樣明顯的、可以被快速識別的「特徵粒子」。它的各項指標,無論是角分布的各向同性程度,還是局域熵密度,都非常符合他們對「量子玻璃」的預期。
所有人的心,都提了起來。
然而,當克勞斯在對整個事件進行最關鍵的「橫向動量平衡」校驗時,他發現了一個微小的異常。
「不對勁。」克勞斯指著屏幕上一排複雜的動量計算結果,眉頭緊鎖,「根據動量守恆定律,所有衰變產物在垂直於對撞束流方向的橫向動量之和,應該嚴格為零。但是,這個事件的計算結果,存在一個微小的、但統計上顯著的『動量丟失』。」
「丟失的橫向動量大約在20 GeV左右。」他看著秦川,問道,「秦博士,這種情況,在實驗中常見嗎?」
秦川的表情也變得嚴肅起來。他立刻調取了該事件的全部量能器能量沉積數據,進行了反覆的計算和校驗。
最終,他得出了一個推斷。
「這種情況,在粒子物理實驗中,只有一個最合理的解釋。」秦川的聲音有些遺憾,「那就是,在這次衰變過程中,產生了一個或多個我們無法直接探測到的、只參與弱相互作用的『中微子』。」
中微子,是粒子物理學中最著名的「隱身人」。它幾乎不與任何物質發生相互作用,能夠輕易地穿透整個地球而不留下任何痕跡。探測器唯一能感知到它存在的方式,就是通過分析其他所有粒子的能量和動量,來反推出那個「丟失」的部分。
「如果這個事件中包含了能量不低的中微子,」秦川總結道,「那麼我們就永遠無法精確地重建出這次事件的全貌。這個『動量丟失』,會對我們計算『各向同性』和『熵密度』的精度,造成無法修正的干擾。因此,我們無法確鑿地證明,它一定就是我們要找的新現象,也無法排除它只是某個包含了中微子的、已知的標準模型過程。」
第二個「候選事件」,因為這個無法被證實的「干擾項」,也被暫時擱置了。它無法被證實,也無法被證偽,因此,不能作為最終的、確鑿無疑的證據。
兩次的希望,兩次的失望。辦公室里的氣氛,再次變得壓抑起來。
所有的希望,都聚焦在了最後一個,也是唯一一個「候選事件三」之上。
如果連它也被排除了,那他們這數周的努力,將徹底付諸東流。
沒有人說話,所有人都以一種近乎於儀式感的專注,投入到了對最後一個「幽靈」的解剖之中。
時間,在一行行代碼的運行和一次次數據的校驗中,無聲地流逝。
這一次,分析的過程,順利得令人難以置信。
「事件中……沒有發現任何高能輕子信號。」
「橫向動量……完美守恆,丟失動量小於0.1 GeV,在誤差範圍之內。」
「能量守恆……完美閉合。」
「衰變產物中……沒有發現任何奇異粒子或者重夸克的跡象。」
秦川和克勞斯的聲音,帶著越來越難以抑制的激動,逐一報告著分析結果。這個「候選事件三」,就像一個最完美的「嫌疑人」,沒有任何不在場證明,也沒有任何可以被歸咎於其他「案犯」的線索。
最終,到了最關鍵的、決定它「身份」的時刻。
「開始進行最終的角分布統計顯著性分析。」林浩的聲音沉穩,但緊握的拳頭,卻暴露了他內心的緊張。
秦川啟動了那個專門用於進行統計假設檢驗的程序。屏幕上,代表著「候選事件三」衰變產物角分布的實驗數據點,與代表著「完美球形對稱」的理論曲線,被繪製在了同一張圖上。
完美吻合!
那些數據點,就像是被精確地列印出來一樣,完美地落在了理論曲線之上。
程序的最後,給出了一個最終的、冰冷的、卻又足以讓任何一位粒子物理學家為之瘋狂的數字。
——「原假設(該事件為背景漲落)的可信度:p-value = 2.87 x 10^-7」
「p值……小於三乘十的負七次方……」秦川看著這個數字,喃喃自語,隨即,他的聲音陡然拔高,「這……這意味著,吻合度……超過了5個西格瑪!」
5西格瑪!
在粒子物理學的黃金標準里,3西格瑪,可以被稱為「跡象(evidence)」;而只有當統計顯著性超過5西格瑪時,才能被稱之為——「發現(discovery)」!
辦公室里,死一般的寂靜過後,爆發出了一陣壓抑不住的歡呼!
他們做到了!在那片由億萬億個數據點構成的、浩瀚如星辰的數字海洋中,他們終於找到了那個獨一無二的、無可辯駁的、真正的「幽靈」!
團隊三人看著屏幕上那個完美的、呈現出球形對稱的衰變軌跡圖,激動得難以言表。
他們已經牢牢地抓住了那個通往新物理世界的大門把手。
接下來,就是推開這扇門,對這個「完美事件」進行最徹底的「解剖」,去窺探其內部,那隱藏了億萬年的、關於宇宙最深層奧秘的時刻。