Глава 162 Не считаешь ли ты это странным
Институт Высоких Энергий.
Маленький Гуа, посмотри на эти данные, сможешь ли ты обработать их и посмотреть результаты моделирования?
В компьютерном классе директор Института высоких энергий, академик Тан Ифан, протянул Го Дину часть данных.
Хорошо, посмотрю...
Го Дин кивнул, принял данные и приступил к их изучению.
Он уже несколько дней отсутствовал на физическом факультете; эти дни он жил в институте высоких энергий, спал сладко и ел вкусно.
Теперь не нужно сидеть рядом с этим Сяо И, который создаёт давление.
Хотя Сяо И никогда ничего не говорит, сам по себе он излучает ауру давления.
Здесь всё же комфортнее!
Что касается их работы, то она в основном связана с фазовым переходом QCD.
QCD — это квантовая хромодинамика, теория, которая описывает сильное взаимодействие. Она в основном изучает поведение кварков и глюонов на субтомном уровне. В высоких энергиях физика QCD является важным инструментом для понимания раннего состояния Вселенной и сильного взаимодействия.
Целью данной работы является глубокое исследование свойств плазмы кварков и глюонов, а также их фазовых переходов.
Плазма кварков-глюонов — это вид вещества в экстремальных условиях, где кварки и глюоны не ограничены ядрами протонов и нейтронов, а существуют свободно. Такой экстремальный режим наблюдается только в ранней Вселенной, непосредственно после Большого взрыва.
В естественных условиях этот режим можно получить только при помощи экспериментов с высокоэнергетичными столкновениями тяжелых ионов.
Конечно, поскольку это явление возникает только в результате Большого взрыва, изучение его может помочь учёным понять состояние Вселенной в первые микросекунды после него и исследовать ранние стадии материи и её эволюции.
Кроме того, это может помочь в проверке и совершенствовании теории QCD, а также предоставить аналогии для фазовых переходов в других физических системах, например, механизмов сверхпроводимости.
- Эм… Нужно провести гидродинамическое моделирование с помощью уравнений Навье–Стокса.
Просмотрев данные, Го Дин сказал:
— Тогда, возможно, придётся провести моделирование моделей решётчатой QCD, хроматического заряда и эффекта экранирования. Это займёт некоторое время.
Тогда все будет хорошо, если получится.
Академик Тан улыбнулся и сказал:
Но он не сразу ушёл, а продолжал с любопытством спрашивать:
— Кстати, вы в последнее время работали вместе с Сяо И у Академика Понга?
— Да, — кивнул Го Дин.
Академик Тан вздохнул: “Говорят, что в последние дни Международный математический конгресс объявил список приглашенных. Похоже, Сяо И получил приглашение выступить перед всем собранием?”
— Да,” — кивнул Го Дин. — “Он получил это письмо от Международной математической организации прямо у меня.
— О?” — заинтересовался Академик Тан. — “Расскажи подробнее.
Го Дин пожал плечами и рассказал Академику Тану о случившемся.
Тан Ифан расхохотался, указал на Го Дина и начал его ругать:
- Сам ты не стараешься, а теперь хочешь затянуть вниз и Сяо И? Если об этом узнают другие, тебя точно осудят!
Го Дин: “Я же так не поступал, не обвиняйте меня.”
— А я тебя и не обвиняю, тебе же столько раз говорил об этом. Если бы ты так поступал, то к званию “Молодые выдающиеся ученые было бы уже недалеко.”
Тан Ифан покачал головой и сказал:
— Ладно, больше с тобой не буду разговаривать.
— Но если говорить серьёзно, то Сяо И уже в первый же день работы у академика Понга добился результата. Что скажете, если пригласить его к нам?
— Э?!” – воскликнул Го Дин. – “Вы опять хотите позвать его?
— Что? Нельзя? Тан Ифан бросил на него взгляд:
- Раз уж он здесь, то пусть его позовут. Чтобы подбодрить тебя, тебе уже за тридцать, скоро сорок будет, а Сяо И в твоём возрасте, наверное, уже два гранта «Молодые выдающиеся ученые» получил бы
У Го Дина сжались уголки губ, он подумал:
— Так ли это?
Он пробормотал: “А в вашем возрасте, наверное, уже три гранта «Молодые выдающиеся ученые» получил бы…”
— Что ты сказал? — глаза Тан Ифана округлились.
— Нет-нет-нет, — быстро проговорил Го Дин, — “я говорю, что вы правы”.
Тан Ифан фыркнул и сказал:
- Мне лень с тобой спорить, всё равно задание я тебе поручу
— Во-первых, проанализируй эти данные. Во-вторых, придумай способ убедить Сяо И перейти на нашу сторону. Понял?
— Понятно, понятно, задание выполню!
Го Дин сразу же выпрямился и быстро заверил.
Тан Ифан указал на него и ушёл.
Второе утро. Физический институт Национального исследовательского центра по конденсированной материи.
Перед Сяо И лежали куча экспериментальных данных и графиков, которые он изучал.
Эти данные и изображения отражали различные состояния материала при переходе от сверхпроводящего состояния к изоляционному.
Анализ этих данных мог бы помочь в исследовании механизмов сверхпроводимости, особенно в случае высокотемпературных сверхпроводников.
Сяо И слегка прикрыл глаза.
Изменение положения железа явно оказывает очень сильное влияние на электронное состояние материала.
— Эм… Простые расчеты по методу плотности состояний также показывают эту проблему.
— Результаты расчетов за последние несколько дней также подтверждают это: вакансии железа вызывают локальные колебания электронной плотности, что изменяет взаимодействие между электронами и структуру зон, приводя к переходу из сверхпроводящего состояния в изолирующее.
— В частности, спектроскопические исследования показывают, что во время фазового перехода не наблюдается заметного сдвига уровня Ферми, вызванного внедрением дырок. Вместо этого происходит значительный перенос веса спектральной плотности, что свидетельствует о сильном электронном взаимодействии в системе FeSe.
— Сильное электронное взаимодействие... Сильное электронное взаимодействие...
Обдумав всё, Сяо И достал бумагу и ручку, чтобы ввести данные в соответствующие физические формулы для расчёта.
Однако, поскольку эти экспериментальные данные содержали шумы и другие погрешности, которые влияли на точность расчетов, потребовалась обработка.
Таким образом, после некоторых вычислений Сяо И внезапно прикрыл глаза.
- Мм? Этот разброс... странный, не правда ли?
Появление ошибок вполне нормально, но дело в том, что некоторые из этих вычислений содержат странные неточности.
Нельзя сказать, что они слишком велики или малы; скорее, эти ошибки кажутся подчиненными какой-то закономерности.
Эм…
Это исходит из его интуиции. В противном случае, если бы эти данные представили 99% другим людям, они, скорее всего, просто приняли бы это за ошибку.
Не спеша к выводу, он попытался ввести другие физические формулы, которые могли бы быть связаны с этим, но и это не помогло.
Неужели он что-нибудь новое открыл?
Сяо И покачал головой и улыбнулся.
Но едва подумав так, он нахмурился и принял серьезное выражение лица.
Надо закрепить его.
Интуиция, конечно, вещь таинственная, но он верил в свою интуицию.
Может быть, я прав?
Сяо И, оказывается, ты здесь был.
В этот самый момент из-за его спины раздался голос.
Сяо И обернулся и вздрогнул:
— Профессор Гуо? Как вы вернулись, вас вызвал академик Понг?
— Ах, нет, это не так, — Го Дин почесав затылок, улыбнулся:
— На самом деле я специально приехал, чтобы попросить тебя о помощи.
Сяо И:
— Что? Говорите, профессор?
— Э-э, это про директора Тана из Института высоких энергий. Он услышал обо мне от тебя о твоих успехах в нашей группе и попросил меня пригласить тебя помочь им там. Сейчас у них возникла проблема с анализом данных, и им нужен математик как ты.
— Наш директор Тан очень тобой восхищается.
Сяо И просто опешил.
Ещё одно задание?
Ладно, для академической среды это вполне нормально. Ученые постоянно перемещаются между различными группами по тематике исследований, а особенно выдающиеся ученые.
Он, можно сказать, довольно неплохой учёный.
Он спросил:
— О чём эта тема исследования?
— Эм…” — сказал Го Дин, — “Изучим плазму кварков-глюонов и её фазовые переходы.
— Обычно мы называем это QGP. В природе оно существует практически только в первые несколько микросекунд после Большого взрыва, поэтому его изучение помогает нам понять состояние ранней Вселенной. Также это помогает разобраться в сильном взаимодействии и может помочь в исследовании фазовых переходов. Да, кстати, мы сейчас занимаемся исследованием сверхпроводящего фазового перехода; между этими двумя явлениями, возможно, есть какие-то аналогии.
— Может помочь в исследованиях сверхпроводимости?
— Когда Го Дин начал говорить об этом, Сяо И повернулся и взглянул на свои данные. После небольшой паузы он сказал: “Подожди немного, сначала посмотри эти экспериментальные данные и изображения. Что ты думаешь об ошибках в моих расчетах?
Что это?
Го Дин с непонимающим видом подошёл вперёд и внимательно посмотрел на эти вещи.
После того, как он всё прочитал, он стал ещё больше озадачен:
— Что случилось с этими данными? Разве это не просто ошибка? В экспериментальных данных бывают ошибки, это ведь нормальное явление.
Сяо И попытался объяснить:
— Не кажется тебе….
Договорив до середины фразы, он всё же покачал головой и отказался:
— Ладно, хорошо, я согласен пойти с тобой, но у меня два условия.
— Говори, — естественно кивнул Го Дин.
— Во-первых, тебе нужно помочь мне объясниться с Пон Иньши.
— Конечно, без проблем, — кивнул Го Дин, делая знак «OK». Это была действительно его обязанность.
— Второе: тебе не составит труда найти информацию об экспериментальном оборудовании для этих данных, включая точные модели и технические характеристики.
Сяо И сказал:
Го Дин снова опешил:
— Зачем тебе всё это?
— Эм… Как тебе объяснить? — подумал Сяо И.
Он хотел, чтобы через экспериментальные параметры этих приборов сравнить эти ошибки эксперимента и попытаться извлечь что-то.
Увидев вид Сяо И, Го Дин немедленно протянул руку и сказал:
— Ладно-ладно, тебе не стоит объяснять, я сам все найду.
— Тогда отлично.
Сяо И улыбнулся и сказал:
— Тогда пошли.
Го Дин обрадовался и воскликнул:
— Хорошо!
Сначала двое отправились к академику Понь, чтобы объяснить ему ситуацию.
Академик Понь, хотя и не отказал, указал на Го Дин:
— Ты, парень, вначале говорил мне, чтобы я позвал Сяо И, и я потратил немало усилий, даже с Си Лань из соседнего математического института поругался, чтобы Сяо И пришёл. А теперь ты опять заставил его уйти в Институт высоких технологий к тому парню по фамилии Тан – этот парень совсем нечестный…
В конце концов Го Дин согласился на множество условий, например, если Пан Чэн понадобится помощь в научной работе, Го Дин должен был бы немедленно явиться.
В конце концов Го Дин наконец доставил Сяо И в Институт высоких технологий.
Академик Тан Ифан, узнав о приезде Сяо И, лично вышел навстречу ему.
Ха-ха! Наконец-то я тебя увидел вживую! Твоё имя мне известно, как гром среди ясного неба.
Тан Ифан улыбнулся и пожал руку Сяо И, затем кивнул Го Дин и сказал: — Го Дин, на этот раз ты хорошо поработал, за это тебе будет записано в заслугу.
Го Дин с натянутой улыбкой ответил, вспоминая условия, которые он обещал академику Понгу. В его голове промелькнула мысль: в ближайшее время ему будет не до расслабления.
Не задержавшись у входа, они вошли в здание института.
На этот раз мы занимаемся тем, о чём, думаю, профессор Гуо уже рассказал вам?
Не задерживаясь у входа, они вошли в здание института. — На этот раз мы занимаемся тем, о чём, думаю, профессор Гуо уже рассказал вам? — спросил Тан Ифан, сразу перейдя к делу.
Сяо И кивнул:
— Да, я знаю.
Тогда всё хорошо! — кивнул Тан Ифан. — После этого, профессор Гуо, вы будете помогать Сяо И с объяснениями.
Понятно. — Го Дин кивнул. По сути, в физическом отделе он тоже этим занимался.
Ммм. — Тан Ифан кивнул и снова посмотрел на Сяо И: — Конечно, Сяо И, помимо компьютерного моделирования, математика в нашей области высоких энергий, или, скажем, теоретической физики, может сыграть огромную роль. По крайней мере, это намного больше, чем при изучении материалов. Подумай же, знаменитая теория относительности Эйнштейна была выведена им с помощью математики? Даже потому что его математика не была очень сильной, он приходил к Гильберту за помощью.
Например, более поздние уравнения Ян-Миллса были также в основном получены с помощью математики, а механизм Хиггса — и тому подобное.
Конечно, в физических исследованиях есть ещё одна очень важная вещь — это физическая интуиция.
Физическая интуиция — это глубокое понимание физических явлений и теорий, которое выходит за рамки чистого математического описания и формул. Просто глядя на формулы или данные, представленные в виде математических форм, физики могут обнаружить то, чего не знают о мире физики.
Я говорю тебе об этом не ради чего-то конкретного, просто надеюсь, что когда ты будешь изучать или анализировать наши экспериментальные данные, сможешь глубже взглянуть на эти вещи.
Тан Ифан улыбнулся и хлопнул Сяо И по плечу: — У тебя ведь уже такая сильная интуиция в математике, почему бы не попробовать её применить и в физике?
Сяо И подумал о том, как он недавно обнаружил интуицию в тех данных о сверхпроводимости, и кивнул: — Постараюсь.
Тан Ифан рассмеялся и ушёл, больше ничего не сказав.
После этого Го Дин повел Сяо И вовнутрь института высоких энергий.
После небольшого рассказа Сяо И примерно понял о институте высоких энергий.
В особенности то, что находится внутри этого института — Пекинский позитрон-электронный коллайдер BEPC, являющийся одним из восьми крупнейших в мире ускорителей частиц. Это и определило статус Института высоких энергий как мирового уровня в области физики высоких энергий.
— Данные для нашего эксперимента были получены в основном из последнего столкновения BEPC, в результате которого было произведено огромное количество данных.
В конце концов они вошли в одну из машинных комнат, где Го Дин объяснил Сяо И.
— В мире физики уже удалось добиться унификации электрослабых сил, но понимание сильного взаимодействия остается очень слабым. Поэтому исследования сильных взаимодействий являются приоритетным направлением для многих институтов. Что касается гравитации, то это вообще не входит в обсуждаемую тему.
— Как, например, то, что мы сейчас исследуем — QGP, это уже достаточно успешная история. Единственная проблема в том, что все это относится к высокоэнергетическим ситуациям, другими словами, к экстремальным условиям. Исследования же в области низкоэнергетических ситуаций пока остаются относительно слабыми.
— В частности, вопросы, связанные с переплетениями и массовыми разрывами. Проблема массовых разрывов, думаю, вам знакома, ведь это одна из задач тысячелетия в математике.
Открыв один компьютер, он сразу же наполнился множеством данных и изображений, когда экран загорелся.
Вот, это экспериментальные данные, всё записано в компьютере. Если хочешь посмотреть, можешь в любой момент.
- Мм… Эти данные, наверное, от столкновений р-Рb. QGP обычно получают при столкновениях протонов и тяжелых ядер, ты можешь посмотреть, но кроме этого, есть ещё столкновения pp…
Глядя на эти данные, в голове у Сяо И уже начинался автоматический анализ и размышление о них.
Например, как именно получают эти данные, и почему они появляются?
Сравнивая эти данные со стандартной моделью, подавляющее большинство совпало, но всё же небольшая часть…
Сяо И прищурился, глядя на несколько точек, которые заметно отклонялись от распределения, и спросил:
— Что с этими точками? Почему они так сильно отличаются от других?
Эти? — совершенно спокойно сказал Го Дин. — Экспериментальные погрешности всегда будут: некоторые данные неустойчивы. Возможно, это шум, например, кулоновское взаимодействие между пучками или остаточные газы в оборудовании. Всё это может приводить к неожиданным шумам, вполне нормально.
Так вот как это,— Сяо И кивнул, показывая, что понял.
Для столкновения частиц необходим вакуум, но на Земле невозможно создать абсолютно вакуумированное состояние. Обычно в среде присутствуют некоторые газовые молекулы.
Если это остаточные газовые молекулы, то при столкновении они действительно создают весьма заметный шум.
—Больше не думая об этом, он продолжил смотреть вниз, одновременно доставая бумагу и карандаш, чтобы рассчитать и проанализировать данные на этих рисунках.
Так же, как он делал утром с данными по однослойному сверхпроводнику FeSe.
Однако спустя некоторое время в его сердце снова возникло странное чувство.
Как эти ошибки внутри всегда напоминали ему о подобных ошибках из утренних данных?
Есть проблема.
Он сказал.
Эм? Что случилось? — спросил недоуменно стоящий рядом Го Дин. В это время он занимался моделированием гидродинамики.
Посмотри, что я посчитал,— сказал Сяо И.— Если все эти данные суммировать, учесть погрешность, то в итоге получится очень странный результат. Посмотри сам.
Го Дин смотрел долго, но ничего не понял. Вдруг ему пришла странная ассоциация, и он вспомнил, что утром с ним происходило что-то подобное.
Он рассмеялся и сказал: — Утром ты тоже думал, что что-то не так, а теперь снова. Физика не такая точная, как математика.
Так ли это? — пробормотал Сяо И.
Он подумал немного, а затем указал на группу изображений на компьютере и сказал: — Посмотри на эти изображения. Эти данные, наверное, представляют собой W-бозоны и Z-бозоны, образовавшиеся в процессе.
А ещё вот эта группа... Эта группа...
Кажется, производность бозонов W и Z гораздо выше ожидаемой.
Кроме того, самое главное: в расчётах по стандартной модели масса W-бозона не совпадает с результатами. Разве что мы немного увеличим массу W-бозона, скажем, на 0,1%, тогда всё будет соответствовать. Не так ли?
Что?
Что я думаю?
Сейчас я только чувствую, что моя голова вот-вот разорвётся.
Неужели он действительно гений?
Э-э, математический гений — это само собой разумеется, но вопрос в том: а физический гений?
Он способен извлечь эти проблемы из этих данных?
Он проглотил слюну и наконец сказал: — Я бы позвал академика Тана.
Не мучай меня больше.
Я просто хочу быть беззаботным!